市政道橋設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題與改進(jìn)措施研究

黃 山

(福州左海控股集團(tuán)有限公司，福建 福州 350007)

0 引 言

現(xiàn)代化施工技術(shù)的應(yīng)用，使市政項(xiàng)目中的道橋工程建設(shè)水平更高、規(guī)模更大，為了進(jìn)一步提高市政道橋的使用率，國(guó)家與地方政府對(duì)此類工程建設(shè)給予了大量的投入[1]。但隨著市場(chǎng)內(nèi)市政道橋數(shù)量的增加，隨著而來(lái)的問(wèn)題也越來(lái)越多，包括市政道橋的隨機(jī)拆卸、市政道橋質(zhì)量不達(dá)標(biāo)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)坍塌、人員傷亡等[2]。這些問(wèn)題的出現(xiàn)在不同程度上限制了市政道橋的使用率，甚至在一定程度上對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了抑制，因此，本文將基于市政道橋設(shè)計(jì)角度入手，通過(guò)此類工程在設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題的闡述，提出對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)與施工措施，保證市政道橋工程的規(guī)范化。

1 市政道橋設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

目前市政道橋設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題可歸納為以下幾個(gè)方面。

1.1 設(shè)計(jì)理念滯后

我國(guó)現(xiàn)階段的市政道橋設(shè)計(jì)中存在明顯的設(shè)計(jì)理念滯后的問(wèn)題。例如，一些專業(yè)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行市政道橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)，盲目地遵循其個(gè)人意愿與過(guò)往工作經(jīng)驗(yàn)，不僅沒(méi)有考慮到市政道橋施工區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)情況，也忽略了施工中業(yè)主方對(duì)工程的需求，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的結(jié)果與業(yè)主方的需求不匹配[3]。產(chǎn)生此種問(wèn)題的主要原因是市政道橋工程設(shè)計(jì)師的核心設(shè)計(jì)理念沒(méi)有隨著城市的高速發(fā)展而逐步進(jìn)行更新。同時(shí)，在城市居住人口數(shù)量逐年增多的趨勢(shì)下，城市交通運(yùn)輸?shù)膲毫σ渤尸F(xiàn)一種增加趨勢(shì)，因此，市政道橋在設(shè)計(jì)中不僅要符合技術(shù)層面的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，還需要在設(shè)計(jì)中全面考慮城市道路交通的壓力需求[4]。

1.2 安全責(zé)任意識(shí)不足

一些設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展此項(xiàng)設(shè)計(jì)工作時(shí)，存在安全意識(shí)淡薄的現(xiàn)象。他們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中，會(huì)因過(guò)度關(guān)注某一個(gè)點(diǎn)，如一味追求或考慮設(shè)計(jì)成果的美觀性需求，而忽視了對(duì)整體結(jié)構(gòu)安全性與穩(wěn)定性的考慮，設(shè)計(jì)出的市政道橋的有效承載力與結(jié)構(gòu)合理性不足，導(dǎo)致工程在竣工后出現(xiàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。針對(duì)此類問(wèn)題道橋，倘若不及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行處理與整改，當(dāng)其投入使用后，一旦出現(xiàn)橋面超負(fù)荷現(xiàn)象，整體結(jié)構(gòu)便容易出現(xiàn)斷裂、坍塌等安全事故，對(duì)在其上行駛的車輛與路過(guò)的行人造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)威脅。

1.3 設(shè)計(jì)規(guī)劃布局不合理

進(jìn)行市政道橋設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)做好對(duì)市政道橋工程的地址選擇，確保選擇的地址符合地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民群眾生活需求，并且讓建成后的工程可以與地區(qū)交通道路形成動(dòng)態(tài)化連通樞紐。因此，在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)師需要全面考慮城市的地形、地貌特征，根據(jù)城市環(huán)境，使設(shè)計(jì)的市政道橋符合城市整體規(guī)劃要求，與城市景觀有機(jī)融合為一體[5]，并且不會(huì)對(duì)城市地下管線與周邊建筑造成影響。然而，有些設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段并沒(méi)有充分考慮到這一方面，導(dǎo)致所設(shè)計(jì)的市政道橋規(guī)劃布局不合理。

1.4 設(shè)計(jì)針對(duì)性不足

在設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)全面考慮設(shè)計(jì)成果的實(shí)用性、價(jià)值性與適配性，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臉蛄航ㄖO(shè)計(jì)指導(dǎo)文件，進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)有效輻射范圍的調(diào)整，以確保設(shè)計(jì)成果具有較強(qiáng)的市場(chǎng)價(jià)值。但是事實(shí)上，有些設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展此項(xiàng)設(shè)計(jì)工作時(shí)，不僅沒(méi)有對(duì)地方建筑施工標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行深入了解，也沒(méi)有根據(jù)城市的骨架路網(wǎng)進(jìn)行整體布局優(yōu)化，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的成果根本無(wú)法滿足實(shí)際需要。

2 改進(jìn)措施

在明確當(dāng)前市政道橋設(shè)計(jì)當(dāng)中存在的具體問(wèn)題后，針對(duì)性地提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

2.1 路橋過(guò)渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與橋臺(tái)后部填筑

首先實(shí)現(xiàn)對(duì)路橋過(guò)渡段結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在設(shè)計(jì)時(shí)，首先可在設(shè)計(jì)圖紙上完成對(duì)市政道橋的二維平面設(shè)計(jì)[6]。其次，在初步明確設(shè)計(jì)范圍的基礎(chǔ)上，將二維平面設(shè)計(jì)當(dāng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)帶入到AutoDesk Revit軟件當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)路橋過(guò)渡段設(shè)計(jì)方案從二維到三維的轉(zhuǎn)變，接著再對(duì)路橋過(guò)渡段結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維BIM模型的構(gòu)建。在模型當(dāng)中，可利用其模擬仿真的功能對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行初步驗(yàn)證，并通過(guò)模型的模擬施工對(duì)施工方案進(jìn)行可行性檢驗(yàn)。最后，在完成對(duì)這一 結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)后，還應(yīng)當(dāng)對(duì)其施工質(zhì)量進(jìn)行更加嚴(yán)格的控制，并結(jié)合設(shè)計(jì)方案對(duì)相應(yīng)的施工工藝以及施工處理技術(shù)進(jìn)行合理選擇[7]。具體而言，在開(kāi)展對(duì)路橋過(guò)渡段的結(jié)構(gòu)施工時(shí)，可以采用土木格柵技術(shù)進(jìn)行施工。圖1為基于土木格柵技術(shù)的路橋過(guò)渡段施工流程示意圖。

圖1 基于土木格柵技術(shù)的路橋過(guò)渡段施工流程示意圖

按照?qǐng)D1中所示的流程完成對(duì)這一部分內(nèi)容的施工，通過(guò)這一施工技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提高路橋過(guò)渡段的穩(wěn)定性，進(jìn)而達(dá)到延長(zhǎng)路橋使用壽命的目的。

針對(duì)橋臺(tái)后部的填筑設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)在其5.5～10.5 m范圍內(nèi)選擇具備優(yōu)質(zhì)力學(xué)性能的填充材料；結(jié)合市政道橋所處地形地貌的特點(diǎn)，選擇具有更強(qiáng)透水性的建筑材料。同時(shí)，在實(shí)際填充的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照1∶1的配比完成對(duì)斜坡結(jié)構(gòu)或臺(tái)階結(jié)構(gòu)的規(guī)劃，并對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行科學(xué)把控，以此促進(jìn)橋臺(tái)后部的填筑。

2.2 市政道橋拱部細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

在完成對(duì)路橋過(guò)渡段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與橋臺(tái)后部填筑設(shè)計(jì)后，針對(duì)市政道橋拱部細(xì)節(jié)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。拱部結(jié)構(gòu)可分為普通型上承式結(jié)構(gòu)和整體上承式結(jié)構(gòu)，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合市政道橋的后續(xù)運(yùn)行需要對(duì)其類型進(jìn)行選擇。第一種結(jié)構(gòu)通常是由主拱圈、拱上承載構(gòu)件以及填充物等組成，其中主拱圈是道橋拱部主要的承重構(gòu)件。第二種結(jié)構(gòu)通常是由主拱片、拱上承載構(gòu)件等結(jié)構(gòu)組成。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要將基礎(chǔ)設(shè)計(jì)理念與市政道橋?qū)嶋H情況進(jìn)行結(jié)合，并不斷對(duì)設(shè)計(jì)報(bào)告進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新。圖2為市政道橋拱部細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 市政道橋拱部細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)合圖2中所示的市政道橋拱部細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，針對(duì)其拱上建筑、拱圈、拱軸線、跨度以及橋臺(tái)等結(jié)構(gòu)都需要分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，并將所有設(shè)計(jì)參數(shù)統(tǒng)一格式，生成一個(gè)文件。將這一文件導(dǎo)入到AutoDesk Revit軟件當(dāng)中，在軟件當(dāng)中完成對(duì)其模擬。在模擬的過(guò)程中，細(xì)節(jié)部分可能出現(xiàn)碰撞問(wèn)題，可在AutoDesk Revit軟件當(dāng)中對(duì)其參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并將最終合理的拱部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)記錄下來(lái)，生成最終的設(shè)計(jì)方案。在具體施工的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案中的內(nèi)容進(jìn)行施工。在實(shí)際施工中，拱部肋拱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)關(guān)系到整個(gè)拱部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此需要對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)。針對(duì)不同的肋拱截面類型，其肋高和肋寬都不相同，具體見(jiàn)表1。

表1 不同肋拱截面類型輪廓尺寸對(duì)應(yīng)表

表1中，L為道橋拱部肋拱長(zhǎng)度，h為肋拱高度。在對(duì)箱型截面類型的肋拱進(jìn)行輪廓尺寸設(shè)計(jì)時(shí)還需要考慮到其箱拱數(shù)量的問(wèn)題，盡可能在確保尺寸合理的情況下，減少箱拱的使用數(shù)量，以此不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)后續(xù)施工的簡(jiǎn)化，同時(shí)能夠節(jié)省大量的施工材料，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 橋頭搭板施工

在完成上述設(shè)計(jì)內(nèi)容后，還需要針對(duì)市政道橋當(dāng)中的橋頭搭板施工進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了確保施工的質(zhì)量，需要結(jié)合測(cè)量放樣得出的數(shù)據(jù)結(jié)果，完成對(duì)搭板基底位置的整平處理，并將其表面附著的填料去除。針對(duì)搭板鋼筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分按照施工設(shè)計(jì)圖紙中的內(nèi)容實(shí)施，可選擇規(guī)格為Φ20的鋼筋材料作為鋼筋骨架，選擇規(guī)格為Φ12的鋼筋材料，將其與骨架以焊接的方式相連，并完成對(duì)立桿鋼筋的構(gòu)建。在開(kāi)始進(jìn)行綁扎施工時(shí)，還應(yīng)當(dāng)完成對(duì)混凝土材料墊塊的鋪設(shè)，其布置的方式應(yīng)選用梅花形，并在墊塊與墊塊之間設(shè)置0.5 m以內(nèi)的間隔。在對(duì)搭板結(jié)構(gòu)進(jìn)行安裝時(shí)，選擇在與邊線相隔12 cm的位置上設(shè)置一條垂直控制線，確保搭板模板在安裝時(shí)其垂度始終符合施工設(shè)計(jì)要求。為了能夠避免在后續(xù)注漿施工的過(guò)程中從縫隙處滲漏大量漿液，需要針對(duì)各個(gè)縫隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行封堵，以此避免其對(duì)市政道橋整體質(zhì)量的影響。為了進(jìn)一步提高市政道橋的質(zhì)量，還需要對(duì)其進(jìn)行加固，采取方木支頂加固的方式，通過(guò)鋼絲繩張拉的方式提高模板結(jié)構(gòu)的牢固性，避免在后續(xù)施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)變形問(wèn)題，保證市政道橋的正常運(yùn)營(yíng)。

3 對(duì)比分析

選擇某地區(qū)待開(kāi)發(fā)的市政道橋工程項(xiàng)目作為此次對(duì)比分析的實(shí)例研究對(duì)象，開(kāi)展對(duì)比分析研究，對(duì)工程概況進(jìn)行分析，見(jiàn)表2。

表2 市政道路橋梁工程概況

完成對(duì)工程概況的描述后，使用本文提出的設(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，對(duì)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)，隨機(jī)選擇測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)成果承載力的對(duì)比分析。對(duì)比結(jié)果如圖3所示。

圖3 設(shè)計(jì)成果承載力對(duì)比分析

從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文提出的市政道路橋梁工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的成果中，測(cè)點(diǎn)承載力>傳統(tǒng)市政道路橋梁工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的成果中測(cè)點(diǎn)承載力。這說(shuō)明了本文設(shè)計(jì)的市政道橋整體適用性更強(qiáng)，可以在滿足業(yè)主方要求的前提下，提升工程整體使用性能，保證設(shè)計(jì)成果具有較高的實(shí)用性與市場(chǎng)使用價(jià)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

本次研究基于市政道橋設(shè)計(jì)角度入手，通過(guò)此類工程在設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題的闡述，提出對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)與施工措施。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的市政道橋整體適用性更強(qiáng)，可以在滿足業(yè)主方要求的前提下，提升工程整體使用性能，保證設(shè)計(jì)成果具有較高的實(shí)用性與市場(chǎng)使用價(jià)值。總之，要保證地區(qū)經(jīng)濟(jì)的良好、可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)持續(xù)加大對(duì)此項(xiàng)工程的設(shè)計(jì)投入，嚴(yán)格按照國(guó)家與地方設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，參照指導(dǎo)文件，全面考慮在設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的多種影響工程質(zhì)量的因素，完善施工應(yīng)急備案，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)成果耐久性與安全性的全面保障，實(shí)現(xiàn)為城市與地區(qū)經(jīng)濟(jì)、道路交通的發(fā)展提供支撐。