時間:2023-05-23 16:50:39
序論:在您撰寫橋梁設計分析時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
關鍵字:橋梁設計;大埔楓溪大橋;系桿拱橋;施工工藝
Abstract: based on the design of the tai Po fengxi bridge construction scheme and technology, the bridge in the choice of bridge design type, bridge at the structure of the system and bridge and approach of the part of the connection for analysis, finally summarized some of the basic bridge design work experience.
Key word: bridge design; Tai Po fengxi bridge; The bowstring arch bridge; Construction technology
中圖分類號: U284.15+2文獻標識碼:A文章編號:
近些年來,隨著公路基礎設施建設的迅猛發展和人們審美水平的提升,橋梁作為公路工程的重要組成部分,要求其不僅要具備基本的交通運輸功能,在景觀方面也要有一定程度的造詣。公路橋梁的建設要與附近現有的以及待建的其他設施相匹配,協調運行以方便有效地服務人們的日常生活。深入分析、探討橋梁設計要求與施工及使用需求之間的關系,這是橋梁建設行業在社會經濟快速發展歷程中的重要表現,同時也為人們的交通出行帶來了更加便捷和安全,以及舒適的條件。此外,理論設計結合實際需求也是橋梁設計理論業內發展的必然趨勢。
一、橋梁建設概況
大埔楓溪大橋橋位選址在大埔縣楓朗鎮下游約1km處,是跨越梅潭河的一座大橋。連接省道(S221)與地方道路,是連接大埔縣城與楓朗鎮的重要通道。
大埔縣位于廣東北部、韓江中上游,縣境山脈為北南走向,四周高,中間低,中部丘陵廣布。散布于四周邊陲且海拔千米以上的山峰有27處,最高點海拔1357m――西南部的明山嶂銀窿頂,最低處海拔26m――高陂黃竹居的韓江岸。楓朗鎮位于大埔縣東南部,地處西巖山麓,梅潭河上游,東接雙溪,西連本縣平原,距大埔縣城約18km。大埔縣屬亞熱帶季風性氣候,晝夜溫差大,日照、雨量充足,偶有奇旱和嚴寒。梅潭河,全長83km多,流域集雨面積1603平方公里,于大埔三河壩匯入韓江。橋位位于楓朗鎮下游1km處,橋位區地貌為河流沖擊地貌。橋位區出露地層有第四系填土、粉細砂、砂卵石,基巖為侏羅系基巖。橋梁建設區內地下水以孔隙水和基巖裂隙水居多,且賦存于砂卵石層、覆蓋土層以及基巖裂縫間隙內。橋位區地下水位基本與河道水位持平,并且地下水位的變化受河流水位及大氣降水的影響較大。
橋梁設計概況:全橋跨徑合為3×13 m+1×40 m+5×13 m。主橋采用L=40m下承式雙肋系桿拱,矢跨比1/4;引橋為13m鋼筋混凝土簡支現澆T梁。主橋系桿采用預應力混凝土,拱肋與橫梁均采用普通鋼筋混凝土,以上構件均采用整體現澆施工工藝。橋面設置了1.5%單向縱坡。橋面設置1.5%的雙向橫坡。主橋橋面全寬10.8m,引橋橋面寬7m。橋梁全長147.6m。
圖1橋型總體布置圖(立面)
二、橋梁的使用功能及工程方案
我國《公路工程技術標準》要求橋梁設計應依照安全、適用、經濟、美觀等標準,綜合考慮因地制宜、便于施工和檢修養護等相關因素。本橋梁建成后能夠方便楓朗鎮鄉民與縣城的溝通交流,是一條重要通道。
圖2大埔楓溪大橋效果圖
1、主跨結構
下承式系桿拱是一種無推力的拱式組合體系,是外部靜定結構,兼有拱橋的較大跨越能力和簡支梁橋對地基適應能力強的兩大特點,當橋面高程受到限制而橋下又要求保證較大的凈空時,無推力的拱式組合體系橋梁是較優越的橋型。結合地理位置、工程特點等因素,大埔楓溪大橋主跨采用1-40m下承式系桿拱結構,其設計參數及施工工藝如下分述。
設計參數:
(1)拱肋為等截面普通鋼筋混凝土構件,截面尺寸為高0.8m,寬0.6m,兩拱肋中心距為7.6m。據結構計算結果,拱頂位置需設置2cm的預拱度,預拱度的設置按照二次拋物線形狀進行分配。拱肋采用C50鋼筋混凝土分段對稱進行澆筑,支架整體現澆施工工藝。
(2)吊桿縱橋向間距2.5m,橫向間距7.6m,全橋對稱布置。吊桿外露段需進行防腐處理:進行除銹處理,并進行防腐涂裝,再用不銹鋼管作外套保護。
(3)系桿采用C50預應力混凝土構件,中間區段為等截面形式;系桿與拱肋拱腳處整體澆筑,且于交接處增大系桿與拱肋截面,系桿在端部截面高度為1.8m;系桿外側懸挑1.3m的檢修道板,與系桿整體現澆。
施工工藝:
主橋上部結構施工均采用搭設支架整體現澆。具體施工順序為:
(1)搭設臨時支墩,架設貝雷梁,搭設系桿與橫梁現澆的滿堂支架。
(2)整體現澆系桿與橫梁以及行車道板,待系桿混凝土達到強度之后,進行系桿的第一批預應力張拉。
(3)搭設拱肋支架,整體現澆拱肋,澆筑拱肋時,須對稱分段澆筑。
(4)待拱肋混凝土達到強度之后,脫拱架,張拉吊桿。
(5)張拉系桿的最后一批預應力。
(6)拆除系桿支架。
(7)澆筑橋面鋪裝、防撞護欄以及附屬設施。
2、引橋結構
引橋上部采用13m跨徑的鋼筋砼簡支T梁結構,下部采用樁柱式結構。
引橋部分的施工:由于常水位較淺,1#、6#~8#橋墩長期處于無水區域,按正常施工進行即可。2#、5#橋墩位于淺水區域,可采用土袋圍堰進行防護。引橋下部結構均采用鉆孔灌注樁,墩柱及蓋梁現澆,上部結構采用支架整體現澆的13mT梁結構形式,并采用先簡支后橋面連續的施工工藝。
3、橋面系
橋面橫坡為1.5%,通過橋面鋪裝來調整,橋面鋪裝采用C40防水混凝土,厚度為10~14.5cm。主橋橋面行車道外側設置防撞護欄,檢修道外側采用鋼管、鋼板制作的簡易欄桿。橋面排水對稱設置于防撞護欄內側,間距6~8m。
4、橋臺與路基銜接
橋梁下部結構有橋墩和橋臺(包括基礎)組成,主要作用是承擔與路堤銜接的任務,并平衡路堤側向的土壓力,防止路堤回填土因土質疏松而坍落。大埔縣城岸橋臺基礎位于雜填土上,且左右樁基位置置于斜坡上,要求先對樁基四周進行擋土墻支護工程,回填雜土工程完成后,方可進行樁基鉆孔施工。溪背坪岸側無水下工程,按照正常的施工要求進行施工即可。錐坡及臺背回填采用砂礫石,要求分層壓實,壓實度不小于95%。
三、橋梁設計中的經驗總結
通過分析總結大埔楓溪大橋的設計及施工,歸納出以下橋梁設計工作的經驗:
(1)橋梁設計建設必須全面考察橋位的地質條件。據區域地質資料,場地無區域性構造通過,據鉆探顯示,場地孔深范圍內未發現斷層形跡,場地劃分為對建筑抗震有利地段,場地穩定性較好,適宜采用拱式結構橋。
(2)設計時要注重橋梁的實際使用功能。該橋處于省道上,且交通功能要求高,考慮水文因素,大埔縣雨季較長,年平均降雨量250.3億立方米,橋位區地下水位基本與河流水位持平,因此在設計時考慮了橋面排水問題。該橋在工程方案的確定初期吸取了許多合理的建議,做了很多詳細的解釋。
(3)橋梁設計時重視景觀效果對橋梁各方面的影響。由于各方面的條件限制,該橋在改善橋型結構美觀方面的花費較多、難度大,因此主要在橋梁的附屬結構如欄桿、照明燈具等方面改善了其美觀效果。
當代公路橋梁設計綜合融入了科學發展觀,全方位深入分析了橋梁設計、施工、運營、養護等一系列工作環節,闡明了橋梁結構工程的耐久性、行車行人的安全性、成本控制的經濟性、預防災害的有效性、養護維修的方便性以及設計造型的美觀性。
綜上所述,我國從1978年開始,隨著國內橋梁建設發展飛快,在這個過程中對橋梁結構設計的需求也推動了橋梁結構分析技術的進步。橋梁是我們日常生活中除了公路以外最為重要的交通樞紐,為人們帶來便利,在設計時應該多方位的考慮橋梁的各方面性能,確保順利施工。
參考文獻:
[1]牛潤明,張耀輝;橋梁設計的美學考慮[J];東北公路;2003年01期
關鍵詞:橋梁;抗震設計;設計原理;設計要點
中圖分類號:U441+.4 文獻標識號:A 文章編號:2306-1499(2013)05-(頁碼)-頁數
近年來,我國地震頻頻發生,但隨著我國經濟建設的快速發展,抗震防災越來越重要。公路橋梁是社會重要的交通樞紐,公路橋梁等交通工程在地震中遭到嚴重破壞,嚴重影響到抗震救災的需要。因此,增強橋梁的抗震能力,加強橋梁工程抗震研究的重要性便顯得十分重要。而在橋梁的設計與施工中對橋梁的抗震能力有著特殊的要求,做好抗震強度和穩定的設計工作,是目前做好橋梁工程的重中之重。
1 地震對橋梁的破壞原因分析
當地震發生后,橋梁的破壞形式一般表現為以下幾種:
(1)橋臺。橋臺的破壞主要表現為橋臺與路基一起向河心滑移,導致樁柱式橋臺的樁柱傾斜、折斷和開裂;重力式橋臺胸墻開裂,臺體移動、下沉和轉動;橋頭引道沉降,翼墻損壞、開裂,施工縫錯工、開裂以及因與主梁相撞而損壞。
(2)橋墩。橋墩破壞主要表現為橋墩沉降、傾斜、移位,墩身開裂、剪斷,受壓緣混凝土崩潰,鋼筋屈曲,橋墩與基礎連接處開裂、折斷等。
(3)支座。在地震力的作用下,由于支座設計沒有充分考慮抗震的要求,構造上連接與支擋等構造措施不足,或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素,導致了支座發生過大的位移和變形,從而造成如支座錨固螺栓拔出、剪斷、活動支座脫落及支座本身構造上的破壞等,并由此導致結構力傳遞形式的變化,進而對結構的其他部位產生不利的影響。
(4)主梁。橋梁最嚴重的破壞現象是主梁墜落。落梁主要是由于橋臺、橋墩傾斜、倒塌,支座破壞,梁體碰撞。
(5)地基與基礎。地基與基礎的嚴重破壞是導致橋梁倒塌,并在震后難以修復使用的重要原因。地基破壞主要表現為砂土液化、地基失效、基礎沉降和不均勻沉降破壞及由于上承載力和穩定性不夠,導致地面產生大變形,地層發生水平滑移、下沉、斷裂。
(6)橋梁結構。橋梁結構的破壞表現在如結構構造及連接不當所造成的破壞、橋臺臺后填土位移過大造成的橋臺沉降或斜度過大而造成墩臺承受過大的扭矩引起的破壞現象等。
2 橋梁的抗震設計原理
盡管目前的橋梁抗震設計分析的手段在不斷提高,分析的理論在不斷完善,但由于抗震設計計算原理是建立在一定假設條件基礎上的,地震作用的復雜性,地基影響的復雜性和橋梁結構體系本身的復雜性,可能會導致理論計算分析和實際情況相差很大。常見的橋梁抗震設計方法有:設計靜力法、反應譜法和動態時程分析法。
(1)靜力法
靜力法把地震加速度看作是橋梁結構破壞的唯一因素,忽略了結構本身動力特性對結構反應的影響,應用存在較大局限性。事實上只有絕對鋼性的物體才能認為在振動過程中各個部分與地震動具有相同的振動,所以只對剛度很大的結構例如重力橋墩、橋臺等結構應用靜力法近似計算。
(2)反應譜法
目前我國的公路及鐵路橋梁均主要采用反應譜方法。反應譜法的思路是對橋梁結構進行動力特性分析(固有頻率,主振型),對各主振動應用譜曲線作某強震記錄的最大地震反應計算,最后一般通過統計理論對各主振型最大反應值進行組合,近似求得結構的整體最大反應值。
(3)動態時程分析法
動態時程分析法是上世紀六十年代以后伴隨有限元法、計算機技術兩方面的發展而出現的。該法把大型橋梁結構離散成多節點、多自由度的結構有限元動力計算模型,將地震強迫振動的激振(地震加速度時程)直接輸入,借助計算機逐步積分求解結構反應時程。
3 橋梁的抗震設計
3.1對常規的簡支橋梁結構應加強橋面的連續構造,以及需提供足夠的加固寬度以防止主梁發生位移落梁,另外還應適當的加寬墩臺頂蓋梁及支座的寬度,并增設防止位移的隔擋裝置。對采用橡膠支座而無固定支座的橋跨,應加設防移角鋼或設擋軌,作為支座的抗震設計。
3.2在地震區的橋梁結構以采用跨度相等、每聯連續跨內下部墩身剛度相等為宜。跨度不均,墩身剛度不等極易發生震害。對各墩高度相差較大的情況可采用調整墩頂支座尺寸和樁頂設允許墩身位移的套筒來調整各墩的剛度,以便使之剛度盡量保持一致。地震區橋跨不宜太長,大跨度意味著墩柱承受的軸向力過大,從而降低墩柱的延性力。
3.3對高烈度區的橋梁設計應在縱向設置一定的消能裝置,如采用減、隔震支座,以及在梁體和墩臺的連接處增加結構的柔性和阻尼以便共同受力和減小水平橋梁荷載。
3.4由于拱橋對支座水平位移十分敏感,而兩邊橋臺的非同步激振會引起較大的偽靜力反應,有時甚至會大于慣性力所引起的動力反應,因此要求震區的拱橋墩臺基礎務必設置于整體巖盤或同一類型的場址以保證震時各支座的同步激振。
3.5橋梁的基礎應盡可能的建在可靠的地基上,應加強基礎的整體性和剛度,同時采取減輕上部荷載等相應措施,以防止地震引起動態和永久的不均勻變形。在可能發生地震液化的地基上建橋時,應采用深基礎,使樁或沉井穿過可能液化的土層埋人較穩定密實的土層內一定深度。并在樁的上部,離地面1~3m的范圍內加強鋼筋布設。
3.6墩柱設計中應盡可能的使用螺旋形箍筋,以便為墩柱提供足夠的約束。另外墩身及基礎的縱向鋼盤伸入蓋梁和承臺應有一定的錨固長度以增強連接點的延性,并且,橋墩基腳處應有足夠的抵抗墩柱彎矩與剪切力的能力,不允許有塑性鉸接。
3.7采用將橋墩某些部位設計成具有足夠的延性,以使在強震作用下使該部位形成穩定的延性塑性鉸,并產生彈塑性變形來延長結構的振動周期,耗散地震力。
3.8采用上部結構和橋墩完全連接的剛構體系,并且樁尖穿過可液化層達到堅硬土層上,由于結構的超靜定次數增大和堅實的樁尖承載能力的保證,減少了由于土壤變形而失效的可能性。
4 橋梁抗震設計要點
4.1橋梁抗震設計在多級設防標準的要求下,對結構強度、延性變形、結構控制、結構整體穩定也要求在多級設防的原則下進行抗震設計。
4.2對橋梁抗震性加以分析研究,某類結構不能在地震區內修建。在分析研究原有結構抗震性能的基礎上,應提出更能適應地震作用的結構型。其次,對結構抗震設計不是被動地作為地震作用時結構強度、變位的驗算,而是要從設計角度,提高結構的防震能力,要系統考慮結構的行為能力設計。
4.3針對目前大量高架橋倒塌毀壞的教訓,必須開展對抗震支座、各種型式橋墩的延性研究,要利用約束混凝土的概念提高它的延性。不但對鋼筋混凝土、預應力混凝土,而且對高強混凝土結構、混合結構的延性都需展開研究。
4.4研究結構控制的有效型式,加強抗震措施。必須采用“以柔克剛”的設想來考慮地震區結構抗震設防的出發點。對地裂、地面鍺動、邊坡倒塌、沙土液化時橋梁結構如何抗震設防也應該作深入的研究。
結語
雖然目前還沒有科學技術來提前預測地震的發生還,但是在地震發生前,我們是可以提前防范,以減少損失的。只要我們通過研究認識地震對結構的破壞規律,對橋梁的設計,根據具體的地質環境條件,同時綜合考慮經濟因素與安全因素,選擇最合理的抗震措施,就能盡量降低地震災害的影響。
參考文獻
[1]袁騰文.淺談公路橋梁的防震設計[J].工程技術, 2009,(3).
關鍵詞:城市,立交橋,橋梁,設計
中圖分類號: TU997文獻標識碼:A文章編號:
引言 隨著城市化建設的不斷加快和城市交通流量的持續上升,城市平面交叉道口經常會出現車輛擁擠和堵塞的情況。為了解決這種問題,城市立交橋應運而生,它在確保車輛暢通和交通安全方面發揮了重要的作用。而橋梁作為立交橋的關鍵部分,在整個設計中具有非常重要的作用。橋梁設計在具有一定美觀特性的基礎之上,必須要具備相應的功能性,這是其作用的關鍵部分。此外,立交本身通常是坡、彎與斜橋同時位于豎曲線上,本身線形具有多邊形,所以橋梁設計除了要遵照匝道線形的要求之外,還必須滿足橋下視距、凈空和功能要求。
一、城市立交橋橋梁設計特點
城市立交橋橋梁設計特點可以概括為一下幾點:(1)因為受到原有地形、地物的影響,為了實現公交道路更多的功能作用,一般會選擇半徑稍小的坡、彎和斜橋,并且多數情況下超高值會設置得相對大一些。(2)城市立交橋都是建立在已有城市道路主干道之上的,而且不會影響正常的交通運行,所以鋼箱梁結構的應用越來越多,因為這種結構橋梁具有整體性能較好、架設工期比較短、抗扭強度大等特點。(3)為了盡快方便市民車輛出行,城市立交橋的施工期限一般都比較短,為了適應這種需求,在城市立交橋的設計中,結構設計種類有單一化和標準化的驅使,且跨徑橋梁布置的采用逐漸增多。(4)為了適應現代文化城市建設的需要,立交橋本身的設計除了滿足功能需求之外,還應該具有美觀因素,一般基本要求是造型優美、線性流暢,能夠給人們一種美的視覺享受,所以高度斜腹板箱,如獨柱式橋墩和較大懸臂等結構設計的應用越來越多。
二、橋梁位置的選定設計
立交橋橋梁位置的選定一般應在立交設計以前就確定好,它設計的內容非常廣泛,是影響立交線形與其他部分工程項目的重要環節。立交區內的跨線橋即是被交路與主線相交而設的跨越性橋梁,它的位置一般是根據被交路和主線的位置來確定的。當被交路純在更改建等其他規劃可能時,應該將被交路移位的多種可預見情況充分考慮在內,使建起的跨線橋在規定年限內能滿足被交路和主線的使用需求。匝道橋是匝道和被交路或者主線相交而設的橋梁,在匝道線形設計時要考慮整體橋梁實施的經濟性與可靠性。立交區內其他橋梁如渠的橋梁、跨越河等是根據地物、地形和路網布局需求而設的。
三、橋梁跨徑和結構選型
1.橋梁跨徑設計。通過多年的實際工作經驗和大量立交橋橋梁設計案例總結分析得知,一般橋梁跨徑設計在25-30m范圍左右比較經濟合理。跨徑過小的話,橋墩的設計就會相應增多,這樣不僅從外觀上使整個立交橋顯得零亂,在功能方面也不利于交通組織;反之,跨徑過大,相應就會使梁高增加,道路縱斷提高,不僅增加整個工程的經濟投入和占地面積,還會影響周邊環境。當橋墩及跨越底層道路部分對交通實現產生不利影響的時候,應該盡量增大橋梁跨徑,以滿通需要,提高橋下通透性。
2.結構選型。橋梁結構型式選擇要在確保耐久、安全、可靠的基礎之上,合理兼顧外部造型的美觀、簡介,充分考慮設計的先進性、經濟性和科學合理性,保證工程施工簡單方便、工期短,且在施工期間能夠合理組織地面交通運行。近幾年,為了有效解決橋梁施工期間的交通運行問題,橋梁跨越底層道路設計多采用鋼箱梁和鋼、混組合箱梁結構。這兩種結構與之前多采用的預應力混凝土連續箱結構相比,具有以下兩點優勢:一是橋梁跨越能力比較強大,梁高減小,且當主線上有凈空條件限制的時候,在保證立交橋功能的前提下,進一步縮短立交橋長度,縮減工程的影響范圍和占地面積。二是鋼結構施工簡便、周期短,且對橋下交通影響比較小。這是因為橋梁鋼結構部分是在工廠預制的,施工現場只需在拼裝位置設置臨時橋墩即可。但是這兩種結構的經濟投入比預應力混凝土結構稍微有有所增加,但是從總體投資和后期的社會效益來看,值得推廣應用。
(1)鋼箱梁結構。這種橋梁結構外形美觀、簡潔、線形流暢,并且其抗扭剛度大、重量輕、強度高,整體性能比較好,除此之外,其施工簡便易行、工期短,施工期間對道路交通的影響比較小。無論是連續梁結構還是簡支結構,中小跨徑的鋼箱梁結構設計都可以通過調整底、頂板厚度來適應主梁彎矩的變化,使鋼板應力控制在合理范圍內的前提下不增加施工和設計難度。這種結構的設計和施工順應了城市立交橋橋梁的發展趨勢,在保證現有交通運行的同時,有效提高施工進度。需要注意的是,城市立交匝道橋在采用鋼箱梁結構的時候,應充分考慮箱梁橫向抗傾覆問題,設計時在可能的情況下應該多選用雙支座;兩支座橫向間距可適度增大,或者設置抗拉支座。
(2)預應力混凝土結構。這種橋梁結構為了便秘出現曲線橋徑向“爬移”和支座脫空現象,設計時可以采取以下措施:盡可能多地設置雙支座,或者在中間獨柱墩間隔幾跨設計成固結墩;遇到中間墩都是獨支承的情況,連續梁結構每聯長度控制在100m以內;曲線橋中間獨柱墩支座按相關計算設置向外弧的預偏心,同時增加橋臺處或者聯端的雙支座橫向間距。
(3)曲線橋梁設計。曲線橋梁線型變化比較多樣,結構受力也很復雜,尤其是小半徑曲線橋梁,除了要承受剪力、彎矩以外,還要承受較大扭矩和翹曲雙力矩的作用。在實際設計中,可以應用梁格系分析法和有限元法兩種方法進行分析設計,前者基本思路是將橋梁上部結構離散為一個剛度幾近等效的梁格體系進行分析,然后再將結果還原到員結構中進行計算設計。這種方法程序金丹,易于理解和操作,但是不能考慮扭轉、畸變等產生的界面翹曲,而有限元法則可以應用于各種復雜多變的結構分析設計之中。
結語 在城市立交橋橋梁設計分析過程中,除了要從文化角度考慮其外形美觀度之外,更應該從其功能性出發,結合各交通道路及環境的不同情況,綜合分析各種結構的優缺點,擇優選擇最合適的橋梁結構型式,有效解決道路交通問題。
參考文獻:
關鍵詞:橋梁 抗震 設計
中圖分類號: TU997文獻標識碼: A
一、橋梁的抗震設計原理
目前橋梁的抗震設計計算原理是建立在一定假設條件基礎上的,盡管分析的手段不斷的在提高,分析的理論不斷的在完善,但由于地震作用的復雜性,地基影響的復雜性以及橋梁結構體系本身的復雜性,可能會導致理論計算分析和實際情況相差很大?,F常見的橋梁抗震設計方法有:設計靜力法、反應譜法和動態時程分析法。下面就分別對應不同的假設條件和設計原理做一探討。
(一)靜力法
靜力法把地震加速度看作是橋梁結構破壞的惟一因素,忽略了結構本身動力特性對結構反應的影響,應用存在較大局限性[
]。事實上只有絕對剛性的物體才能認為在振動過程中各個部分與地震動具有相同的振動,所以只對剛度很大的結構例如重力橋墩、橋臺等結構適用靜力法近似計算。
(二)反應譜法
反應譜方法是目前我國公路及鐵路橋梁采用的重要方法。其思路是對橋梁結構進行動力特性分析,對各主振動應用譜曲線作某強震記錄的最大地震反應計算,最后一般通過統計理論對各主振型最大反應值進行組合,近似求得結構的整體最大反應值。
(三)動態時程分析法
動態時程分析法是上世紀60年代以后伴隨有限元法、計算機技術兩方面的發展而出現的。該法把大型橋梁結構離散成多節點、多自由度的結構有限元動力計算模型,將地震強迫振動的激振直接輸入,借助計算機逐步積分求解結構反應時程。
二、橋梁抗震設計原則
合理的抗震設計,要求設計出來的結構在強度、剛度和延性等指標上有最佳的組合,使結構能夠經濟的實現抗震設防的目標。要達到這個要求,就需要設計工程師深入了解對結構地震反應有重要影響的基本因素,并具有豐富的經驗和創造力,而不僅僅是按規范的規定執行[]。以下為抗震設計應盡可能遵循的一些基本原則,這些原則基于歷次的橋梁震害教訓和當前公認的理論認識。
1場地選擇
除了根據地震危險性分析盡可能選擇比較安全的廠址之外,還要考慮一個地區內的場地選擇。選擇的原則是:避免地震時可能發生地基失效的松軟場地,選擇堅硬場地。
2體系的整體性和規則性
橋梁的整體性要好,上部結構應盡可能是連續的。較好的整體性可防止結構構件及非結構構件在地震時被震散掉落,同時它也是結構發揮空間作用的基本條件。無論是在平面還是在立面上,結構的布置都要力求使幾何尺寸、質量和剛度均勻,對稱、規整,避免突然變化。
3提高結構和構件的強度和延性
橋梁結構的地震破壞源于地震動引起的結構振動,因此抗震設計要力圖使從地基傳入結構的振動能量為最小,并使結構具有適當的強度、剛度和延性,以防止不能容忍的破壞。在不增加重量、不改變剛度的前提下,提高總體強度和延性是兩個有效的抗震途徑。剛度的選擇有助于控制結構變形;強度與延性則是決定結構抗震能力的兩個重要參數。由于地震動可造成結構和構件周期反復變形,使其剛度與強度逐漸退化,因此,只重視強度而忽視延性絕對不是良好的抗震設計。
4能力設計原則
能力設計思想強調強度安全度差異,即在不同構件(延性構件和能力保護構件-不適宜發生非彈性變形的構件統稱為能力保護構件)和不同破壞模式(延性破壞和脆性破壞模式)之間確立不同的強度安全度。通過強度安全度差異,確保結構在大地震下以延性形式反應,不發生脆性的破壞模式。在我國以前的建筑抗震設計中,普遍采用“強柱弱梁,強剪弱彎,強節點弱構件”的設計思想。
三、橋梁的抗震設計方法和抗震要點
1、橋梁抗震的設計方法
采用減隔震支座。
采用減、隔震支座(鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座等)在梁體與墩、臺的連接處增加結構的柔性和阻尼以減小橋梁的地震反應;采用減、隔震支座橋梁結構的梁體通過支座與墩、臺相聯結,大量的試驗和理論分析都表明采用減震支座對橋梁結構的地震反應有很大的影響,在梁體與墩、臺的聯結處安裝減、隔震支座能有效地減小墩、臺所受的水平地震力。
利用橋墩延性減震。
利用橋墩的延性減震是當前橋梁抗震設計中常用的方法,橋墩延性減震是將橋墩某些部位設計得具有足夠的延性,以便在強震作用下使這些部位形成穩定的延性塑性鉸產生彈塑性變形來延長結構周期、耗散地震能量。
采用減震的新結構。
型鋼混凝土結構是在混凝土上包裹型鋼做成的結構。它與鋼筋混凝土結構相比具有一系列優點,其承載力可以高于同樣外形的鋼筋混凝土構件承載力一倍以上,具有較好的抗剪能力,延性比明顯高于鋼筋混凝土結構,滯回曲線較為飽滿,耗能能力有顯著的提高,從而呈現出良好的抗震性能。能夠隔離、吸收和耗散地震能量,同時可以節約材料,降低造價。
2、減震設計中的要點
(1)結構的剛度對稱有利于抗震,不等跨的橋梁容易發生震害。
特別是一座橋內墩身高度相差過大,在較矮的橋墩上會產生很大的地震水平力,跨徑不同。在大跨徑的橋孔的橋墩上也產生大的地震力。設計上應盡量避免在高烈度區采用這種橋型,如無法避免,宜在不利墩上設置消能措施降低墩頂集成剛度,如設置抗震支座等。
斜橋的抗震性能較差。
由于斜交橋的質心和扭轉中心并不重合,導致了在地震反應當中上部結構有旋轉的趨勢。在地震中,斜交橋相對于正交橋更易遭到破壞。另外,地震時橋臺處河岸不穩,易向河心滑移,使橋長縮短,橋孔發生錯動或扭轉,造成墩臺身開裂或折斷。如地基條件允許,可采用T型或型這類整體性強、抗扭剛度大的橋臺。如在松軟的地基上,橋梁宜正交,并適當增加橋長,使橋臺放在穩定的河岸上。
四、小結:
橋梁結構有效的抗震措施還有許多, 此我們在橋梁設計過程中須認真分析和了解結構的地震反應和特性,精心設計并采取一系列有效的抗震措施。橋梁抗震設計是一項系統工程,體現在設計的各個階段,需要認真對待。
參考文獻:
[1] 范立礎,胡世德,葉愛君.大跨度橋梁抗震設計[M].北京:人民交通出版社,2001
[2] 宋曉凱.橋梁抗震設[M].山西建筑,2007
[3] 嚴家伋. 道路建筑材料第三版[M].北京:人民交通出版社,2004.01
[4] 劉濱誼.橋梁規劃設計[M].東南大學出版社,2002
[5] 趙永平,唐勇. 道路勘測設計[M].北京:高等教育出版社 ,2004.08
作者簡介:黃神忠(1984.09~),男,漢族,廣西賀州人,大學本科學歷,廣西華藍設計(集團)有限公司助理工程師,主要從事道路、橋梁設計工作和研究。
關鍵詞:大跨徑橋梁;橋面鋪裝;瀝青錢裝層;設計方法
Abstract: with the increasing range of long-span Bridges, long-span steel box girder bridge deck pavement of the conditions of use, the construction technology and quality control, is a special requirements, and there is no bridge deck pavement widely recognized by the design method. This paper lists commonly used long-span steel bridge deck pavement design process, in order to ensure that the shop installs the design and construction of success.
Keywords: long-span bridge; Bridge deck pavement; Asphalt money pack layer; Design method
中圖分類號:U443.31文獻標識碼: A 文章編號:
1橋面鋪裝設計的內容
1.1綜合分析橋梁建設當地的氣候環境,把溫度變化考慮到設計中去,同時還要分析當地的交通條件,車流量和重載情況,并給出有針對性的設計方案。
1.2對大跨徑鋼橋面鋪裝層常見的早期破壞類型進行調查分析,根據最容易出現的破壞形式選擇相應的鋪裝材料和結構參數,并提出鋼橋面鋪裝設計指標。
1.3通過對選擇的材料進行試驗,分析材料的強度等參數是否能滿足設計要求,通過對橋面鋪裝體系的拉拔試驗、層間剪切試驗等確定防水粘結層材料參數。
1.4通過對設計橋梁的有限分析,得出理論上的力學參數,并與設計指標比對,用以驗證鋪裝結構現場試驗的數據是否達到材料性能參數。
1.5通過鋪裝混合材料的車轍試驗和疲勞試驗,作出力學分析,并對鋪裝層材料的選取和鋪裝結構的設計做出完善。
1.6根據上述材料與結構參數,分析出鋼橋上的力學分析結果,劃分行車道分布并進行施工組織設計。
2大跨徑鋼橋面鋪裝體系受力特性
大跨徑鋼橋面鋪裝體系受力特性有:較高的鋪裝層強度及合理的厚度;優良的層間鉆結性能;優良的高溫穩定性、低溫抗裂性;優良的適應鋼橋面板非周期性變形,即變形穩定性;較好的耐久性,即較好的抗老化性、水穩定性和杭疲勞特性;優良的平整性、抗滑性及耐磨性;良好的防水防滲透性能;可靠的施工工藝與質量控制。
3鋼橋面鋪裝的主要結構形式
鋼橋面鋪裝的主要結構形式有:熱拌瀝青混凝土或改性密級配瀝青混凝土;以德國和日本為代表的高溫拌和澆注式瀝青混凝,以及以英國為代表的瀝青瑪蹄脂混凝土;德國和日本等國采用的改性瀝青;以中國和美國為代表的環氧樹脂瀝青混凝土。
按照瀝青混合料鋪裝結構可分為三類,即同質單層、同質雙層與異質雙層結構,具體的結構組合形式:單層澆注式瀝青混凝土;上層密級配瀝青混凝土+下層澆注式瀝青混凝土,以日本使用的最多;上層密級配瀝青混凝土+下層改性瀝青SMA,德國和日本均有使用;上層改性瀝青SMA+下層澆注式瀝青混凝土,以德國使用的較多;上下層分別采用不同粒徑規格的改性瀝青SMA;上層環氧瀝青混凝土+下層澆注式瀝青混凝土,是中國新創鋪裝形式;雙層環氧瀝青混凝土。
4大跨徑鋼橋面鋪裝設計步驟及流程
根據大跨徑鋼橋面鋪裝的受力特點和使用要求結合橋面鋪裝的研究成果,其設計流程如下圖所示。大跨徑鋼橋面鋪裝設計內容主要包括結構設計和材料設計兩個方面。
大跨徑鋼橋面鋪裝步驟流程圖
5鋼橋面鋪裝層材料設計分析
5.1鋪裝混合料的設計
瀝青混合料組成設計的主要任務是選擇合適的材料、礦料級配、瀝青等級和瀝青用量。設計的總目標是確定混合料的最佳瀝青用量,以滿足路用性能的要求。目前國內瀝青混合料組成設計主要以馬歇爾試驗為主,并通過車轍試驗對坑車轍能力進行輔檢驗。但是鑒于馬歇爾設計方法存在的不足和缺陷,國內外道路研究都在致力于探索、研究新的瀝青混合料。設計方法有:瀝青混合料綜合設計方法、瀝青混合料設計方法和美國旋轉壓實剪切試驗機設計法等。根據橋面鋪裝的特牲以及混合料體系的差異,形成了與鋪裝瀝青混合料類型相對應的設計方法,澆注式瀝青混合料設計、環氧瀝青混合料設計,其中改性密級配瀝青混凝土采用常規的馬歇爾方法。
5.2性能試驗
原材料、混合料設計以及鋪裝層路用性能的檢驗主要通過一系列的性能試驗完成。在混合料設計過程中鋪裝材料的性能包括原材料性能、混合料性能以及復合結構性能共大類,性能試驗則與之相對應。常用的鋪裝材料有熱拌瀝青混凝土或改性密級配瀝青混凝土;澆注式瀝青混凝土;改性瀝青環氧樹脂瀝青混凝土,每一種鋪裝類型的原材料和混合料的性能指標都各成體系,其作用是為該鋪裝體系的合理設計提供保證。
5.3新型鋼橋面鋪裝材料研發
由于鋼橋面鋪裝苛刻的使用條件,對其組成材料的要求很高,因此目前大跨徑橋面鋪裝混合料均采用進口瀝青作為結合料組分,這樣就大大增加了橋面鋪裝的建設和養護費用。由于我國在建橋梁包括很多跨徑大、鋪裝面積大的橋梁,因此加大了現場鋪裝的困難,而美國較多地采用工廠施工現場裝配的方案完成大跨徑橋梁的鋪裝工程,如金門大橋在更換鋼橋面板時,就采用工廠施工鋪裝的方法。不僅提高了工作效率,而且保證了鋪裝工程的施工連續性,從而實現更嚴格的工程質量控制。
6橋面鋪裝的設計指標
6.1環境參數的影響
環境參數中最能影響到我們鋪裝層性能的當屬溫度參數,在公路設計中通常可以根據設計規范找到瀝青路線的氣候分區來確定當地工作溫度的范圍和材料的選取及用量等信息,但是鋼橋面鋪裝設計受到溫度的影響要遠遠大于同地區的公路。這是因為在鋼橋面鋪裝休系中,鋼箱梁的特殊結構導致內部不通風,溫度要比路面高10℃左右,導致橋面鋪裝層的工作溫度要高于普通瀝青路面,同樣在低溫的情況下,鋼箱梁的溫度也會更低,這對鋪裝層的工作溫度范圍要求就更廣了,這也對鋪裝層材料的選取提出了更高的要求。
6.2交通參數的影響
鋪裝設計中的交通參數是需要根據當地的交通情況來確定車輛的大小比例,超載車輛的比例等,通過這些實際情況來決定設計荷載用的車輛軸重,軸載累計作用次數等,根據《公路工程技術標準》,荷載作用面積為單矩形200mm× 600mm,輪胎壓力0. 7MPa,并且考慮沖擊作用。由于橋面鋪裝體系的力學特殊性,在荷載作用下局部效應比較明顯,而單矩形荷載不夠準確,因此利用雙矩形荷載在橋面鋪裝設計中更為適應,而且當軸載較大時,輪胎與地面的接觸面積更接近矩形。
6.3鋪裝結構破壞控制指標
根據前面對鋼橋面鋪裝破壞類型的分析以及各種材料特性可知,在車輛荷載和自然環境因素的共同作用下,鋼橋面鋪裝會有不同的破壞方式;對于使用雙層澆筑式瀝青混凝土以及雙層改性瀝青SMA等熱塑性瀝青混凝土鋪裝材料而言,行車荷載作用會比較容易產生疲勞開裂、超載作用會產生一次性斷裂破壞。而且高溫車轍、擁包、推移和低溫開裂等破壞也經常發生;對于環氧瀝青混凝土等熱固性材料鋪裝而言,主要破壞形式是疲勞開裂和一次性斷裂破壞。
在設計中要綜合考慮南方高溫多雨和北方低溫干燥的氣候特點,合理針對不同地區常見的不同破壞形式,對于鋪裝層的疲勞開裂、一次性斷裂和鋪裝層鋼板之間的剪切破壞為主的破壞形式時,要把鋪裝層上下表面的最大拉應力(應變),鋪裝層與鋼板之間的最大剪應力和鋪裝層表面撓度等作為設計控制指標;而針對疲勞開裂、撓曲破壞、局部沖壓破壞和高溫穩定性不足引起的破壞為主要破壞形式時,應該把最不利荷載位置下鋪裝層表面的橫向拉應力(應變),縱向拉應力(應變),最不利荷載位置下加勁肋上鋪裝層的相對變形、最不利荷載位置時鋪裝層內的剪應力作為力學控制指標。
6.4鋪裝材料設計指標
通常橋面鋪裝材料采用改性瀝青混凝土,澆筑式瀝青混凝土和環氧瀝青混凝土三種,相比較而言,環氧瀝青混凝土鋪裝材料的指標要求最高,不僅具有更高的溫度使用范圍,而且溫度敏感性小,強度也很好,在高低溫性能比較均衡,因此,環氧瀝青混凝土是最適合用作橋面鋪裝材料的。
7結語
通過鋼橋面鋪裝的損壞現象進行分析,提出橋面鋪裝的設計指標,綜合考慮環境環境因素、交通因素、材料因素以及針對經常出現的破壞形式作出鋼橋面鋪裝體系的結構設計,并列出常用的大跨徑鋼橋面鋪裝的設計流程。
參考文獻:
[1]張曉春.大跨徑鋼橋面鋪裝理論與設計的研究進展[J].東南大學學報,2002(3).
[2]黃衛.大跨徑橋梁鋼橋面鋪裝設計[J].土木工程學報2007(9).
[3]劉昌仁.大跨徑正交異性板鋼橋面鋪裝方案選擇研究[J].公路與汽運2010(1).
關鍵詞:道路橋梁、橋梁設計、設計分析
一、前言。
進入二十一世紀我國經濟飛速發展,城市化進程以及道路交通也在不斷建設和發展。因此道路橋梁建筑行業的規模在不斷擴大和加快,形式各樣的橋梁設計也在不斷拔地而起。在近幾年的不斷建設中路橋設計積累了豐富的經驗,道路建設中橋梁是十分重要的也是與人們的生活密不可分的,在城市建設中,橋梁不僅僅是交通系統中的重要組成部分,也是城市化進程中的標志性建筑。
二、道路橋梁的設計原則及分析
(一)、道路、橋梁的設計原則
設計中資源利用是否經濟合理,尊重實際, 技術先進,實事求是, 是否科學,完全取決于設計的水平和質量。具體而言,在設計中應堅持以下原則:
(1)、 在道路橋梁設計中,嚴格執行國家現行的設計規范和國家批準的技術標準。
(2)、設計中盡量采用標準化設計,積極推廣應用“可靠性設計方法”、“結構優化設計方法”等現代設計方法。
(3)、 設計中注意把握因地制宜,就地取材,節省建設資金的設計原則。在滿足建設功能要求的同時,利用一切可能地節約投資、節約多種資源,縮短建設工期。
(4)、道路橋梁設計中積極采用技術更加先進、經濟上更加合理的新結構、新材料。
道路橋梁的設計者應考慮對施工現場的水文、地質、氣象、河道等基本狀況做到熟悉、了解,對施工中存在疑問之處應重新調查或是勘察。從而能有效避免由于基礎資料原因造成的安全問題。
(二)、設計中注意橋梁的線形安全
在過去的道路橋梁的設計中,為了方便現場施工,橋梁無論長短,往往布置成直線在橋梁的布線設計中,造成了超長的直線橋梁在大規模的橋梁設計中,而超短的直線急彎橋梁卻成了小河以及山區的橋梁設計現狀,增加了事故發生的概率性。
(三)、 設計橋梁平曲線
根據實際調查分析的結果可知,就平曲線半徑與事故關系的研究說明,小半徑曲線段所發生的事故的可能性更大。時速為100km/h的道路橋梁,當橋梁的平曲線半徑小于2000m,發生事故的概率明顯提高,由此可作為曲線半徑的安全下限。其他道路則以設計時速按照相應的比例進行取值。與此同時,緩和曲線的設置對圓曲線上的安全特性具有明顯的影響。由此,一般而言,平曲線都應設置緩和曲線。
(四)、設計橋梁的安全掌控
根據交通心理學的研究成果橋梁的直線長度不應超過以車輛計算形成速度70秒的長度距離。在橋梁的平面設計中橋梁的直線段長度,中長直線的橋梁使駕車者的反應敏感度降低,車速較高,從而引發了交通安全事故。同向平曲線之間以短直線相連,形成了所謂的“斷背曲線”,相應的車輛在行駛經過這樣的線路時,往往將直線段看做兩端曲線相反的彎曲,線形并不連接在一起。由此,同向曲線之間的最小直線長度不應小于設計車速(以Km/h)的6倍(長度以m)。綜合上述研究成果,道路橋梁的直線長度過長和過短都將影響行車的安全,根據交通安全的理論分析,可通過計算得出道路橋梁適宜長度的數值。
三、平縱線形組合以及銜接設計
(一)、彎坡疊加橋梁的設計
根據直觀狀況分析,這樣的設計形式并不利于行車。平面曲線階段有縱坡存在,形成了彎坡疊加狀況,是高速公路橋梁設計中的常見的形式??赏ㄟ^對坡和彎的組合進行安全特性的研究和設計,利用設計指標求的DC的值,并利用經驗公式得到預測事故的值。同時對于預測事故值相對較大的區域,可采用工程改造,以增加標志等措施減少交通安全隱患。
(二)、平面直線與曲線的聯接
具體恰當的直線長度以及銜接曲線的半徑取值,應根據橋梁的設計車速以及橋位的地形,確定道路安全的設計區間范圍。在以前的設計過程中,橋梁的設計為了適應地形,從而造成了長直線與小半徑的曲線相連,而根據道路行駛安全分析表明,長直線與小半徑的曲線銜接處往往由于車輛高速行駛的慣性容易引發安全的隱患。
(三)、 縱坡與平曲線的銜接設計
縱坡在于平曲線進行銜接的過程中,坡長越長、坡度越大,其所銜接的平曲線半徑越小,發生事故的概率也將越大。根據相應的規律,在橋梁設計中通過計算由相同銜接方式的區段,并進行一定的改進。 道路橋梁設計過程中,較長的下坡接上下半曲線是具有危險傾向的設計,容易導致車輛在高速行駛狀況下駛入平曲線,從而造成事故隱患。
(四)、平衡橋梁上平面曲線與豎曲線
根據現有的研究結果表明,平豎曲線平衡的半徑推薦值的設置應綜合考慮安全和成本等要素。 橋梁位于小半徑如2000m以下平曲線上并且豎曲線部分或全部重疊時,應充分考慮平曲線的半徑大小平衡狀況,從而有益于交通安全。
四、橋面橫向布置
(一)、設計中應注意考慮行車道數量
根據現有的道路形成安全運營調查比較考慮行車道的數量,四個車道采用在高速公路的橋梁中,從而保證了車道數量的設置滿足了橋梁設計過程中的安全經濟原則。當車輛的速度為120km/h,交通量超過四車道的道路橋梁可采用六車道或是八車道。當車輛形成速度小于120km/h,六車道或是八車道的采用應經過相關的技術認證。二級和三級公路在我國一般采用的是雙車道,采用單車道的是四級公路。當二級公路的混合交通量較大時和,可采用兩快兩慢四個車道。城市的橋梁設置一本可采用六車道和八車道,只有很少的部分采用兩個快車和兩個慢車道等四個車道。根據實際的交通事故的調查表明,不應采用三車道的斷面布置形式。
(二)、行車道寬度設計
在我國實行的是高速公路、一級公路橋梁采用3.75m的車道寬度,四級公路橋梁采用3.5m的車道寬。
(三)、殘疾人通道的設計
設計者應考慮城市橋梁的人行道設計,應專門考慮殘疾人輪椅的上下行走要求,相應的道路橋面施工則應滿足殘疾人能自主推行的寬度確定。
五、設計中橋孔布置
(一)、設計中通航河流的橋孔布置
在具體的設計過程中,應根據船運、筏運等的通航特點,充分考慮河床演變造成的航道變化,將通航孔設定在穩定的航道上,必要時還應預留通航孔。通航河流上,橋下的通航孔位置以及孔的數量直接影響了橋梁的是施工規模以及設計的難度。
(二)、河流中有流冰及漂浮物河流橋孔布置
在設計中應考慮有封凍以及流冰現象的河段,首先應調查冰層的厚度、冰塊的最大尺寸、冰塊的密度以及流冰的速度等基本的資料。橋孔布置過程中充分考慮到冰塊的排泄,橋梁的墩臺應建立破冰和防撞等措施。在有大量的漂浮物以及沖積物的河流中,橋孔的布置應保證河流中洪水和泥沙的順利宣泄。
六、結語
作為設計者應充分考慮施工是設計指導的,設計中不能任意發揮,更不能生搬硬套,設計的重點放在施工中的環節上,做到設計明確易理解,這樣才不會發生施工人員比照設計圖無法順利施工或按圖施工卻出現不同效果的情況和現象。施工到一定程度發現問題采取補救措施,整個工程造價勢必受到影響。
參考文獻:
[1]胡長青. 道路橋梁設計與施工 [J]. 科協論壇(下半月), 2011,(06).
[2]楊大為. 現代路橋施工中鋼纖維混凝土的施工技術研究[J]. 科技致富向導, 2011,(23) .
[3]姚文翰, 肖艷華. 淺論橋梁鋼筋混凝土和砌體工程施工過程質量控制要點[J]. 黑龍江科技信息, 2011,(14) .
關鍵詞:公路橋梁,設計,分析研究
Abstract: this article with the domestic and foreign highway bridge design analysis based on the highway bridge is discussed, analyzed the technical indexes and bridge flat constitute the geometry of the linear, the carriageway width and horizontal arrangement, the safety facilities, environment and other related factors and traffic safety, the relationship of road and bridge built for himself the management, conservation and bridge under construction design construction to provide the technology safety guidelines.
Key words: the highway bridge, design, analysis and study
中圖分類號:S611文獻標識碼:A 文章編號:
國外對橋梁設計強調“3E”,即功效(Efficiency)、經濟(Economy)和優美(Elegance)三要素,這和我國實用、經濟、美觀的原則是一致的。橋梁設計之前,設計師應首先就橋位、橋型方案征求橋位處公眾的意見,并說明橋梁的施工可能會對環境和公眾帶來不便,取得公眾的諒解和支持。避免施工中由于公眾不理解而出現的安全問題。橋型方案的選擇一定要與當地的人文環境協調,使橋梁建成后成為當地一景。橋梁設計能夠在安全美,功能美,結構美,經濟美,視覺美,環境美等方面做到最優的方案。近年來我國橋梁建設取得了長足的進步,但是,我們在設計中對橋梁的美學要求不夠高,缺少建筑師的參與和進行各種比例的多方案比較,留下了不少遺憾。許多纜索承重橋梁的橋塔缺少美學處理,給人以笨拙、呆板和粗糙的感覺。
一、橋梁縱斷面設計
1.1縱坡坡度
1.1.1縱坡坡度上限
縱坡過大,對于保持車輛的合理速度,維持連慣的駕駛狀態有負面影響,從而對安全不利。為從安全角度以確定縱坡上限的取值,本文研究了較大的縱坡與事故的關系,建議避免1.5度以上的縱坡。
1.1.2縱坡坡度下限
最小縱坡是依據排水的需求而確定的,縱坡過小,排水不暢,雨天導致橋面積水,危及車輛安全。以本次研究的數據為基礎,可以得到小于0.5%的縱坡,是較顯著的(雨天)事故多發段,建議多雨地區橋梁除了做好橫向排水設計外,在設計中要盡量避免小于0.5%的縱坡。
1.1.3縱坡坡度推薦值
橋梁縱坡的選定,一般在上下限之間取值,但是具體設計中根據特定的線形組合、特定的環境而確定。橋梁在平曲線里面且設超高的、跨線橋下等特殊的不利于排水的區段,應控制縱坡相對下限有較高取值。在非機動車交通量較大的橋梁上,則可根據實際情況縱坡適當放緩,以不大于2%為宜。
1.2縱坡坡長
1.2.1最小坡長
縱坡長度過短,出現鋸齒形縱斷面,這種線形使行車頻繁顛簸,甚至可能產業顛簸的疊加與共震,危及安全。視覺上,這種線形使駕車者有路線不連續,線形破碎的感覺。因此,坡長的最小值應予以控制,橋梁最小坡長的規定值可參見下表。
1.2.2坡長上限
坡長過大,下坡時車輛速度漸增,不利于安全。而坡長對于車輛的影響是與坡度共同作用的。以前分析可知,坡度增加,坡長增加,將共同作用產生疊加效果,帶動區段事故數的增長。
1.3豎曲線
經研究,橋梁上的豎曲線長度要大于5倍的行車速度,安全行車視覺上所需的豎曲線最小半徑和最小長度,橋梁豎曲線指標建議如下表所示。
二、平縱線形組合與銜接設計
2.1平面直線與曲線聯接
以往,橋梁設計中由于遷就地形,造成了許多長直線與小半徑曲線銜接,安全分析表明,長直線與小半徑曲線銜接處常常由于車輛慣性的高速行駛,從而引起安全隱患。具體適當的直線長度與銜接曲線的半徑取值,應根據橋梁的設計車速和橋位的地形,確定安全的設計區
間。.
2.2彎坡疊加的橋梁
在平面曲線段,同時有縱坡存在,即形成彎坡疊加情況,這是高速公路橋梁中常見的形式。從直觀分析,該種形式是不利于行車的。本文針對彎與坡的組合進行了安全特性研究,首先,利用設計指標求得DC值,再利用經驗公式得到預測事故值。對預測事故值相對較大的區段,可以采取工程改造,增設標志等各種措施減少隱患。
2.3縱坡與平曲線的銜接
長下坡,接小半曲線是有危險傾向的設計,易造成車輛在不自覺的高速情況下駛入平曲線,事故隱患大為增加。
縱坡與平曲線銜接時,坡長越大、坡度越陡、所銜接的平曲線半徑越小,事故發生概率就越大。根據這一規律,可以在橋梁設計中計算具有相同銜接方式的區段,再加以改進。
2.4橋梁上平面曲線與豎曲線的平衡
當橋梁位于小半徑(2000m以下)平曲線上且與豎曲線部分或全部重疊時,應考慮平豎曲線半徑的大小平衡,以利于行車的安全。根據己有的研究成果,綜合考慮安全和成本之后,得到平豎曲線平衡的半徑推薦值,其
三、橋孔布置
3.1通航河流
在通航河流上,橋下通航孔的位置和孔數往往決定橋梁的規模和設計難度。在設計中,要根據船運、筏運的不同特點和要求,充分考慮河床演變所引起的航道變化,將通航孔布設在穩定的航道上,必要時可預留通航孔上。
對于象長江一類的特大型河流,應就通航孔的位置、孔數作專題研究報告并報航道主管部門批準。
3.2流冰及漂浮物河流
位于有封凍及流冰的河段,應首先調查冰厚、冰塊最大尺寸、冰塊的密度、流冰的速度等基礎資料,橋孔布設應充分考慮冰塊的排瀉,橋梁墩臺應設計有破冰和防撞設施。
在有大量飄浮物或有沖積物的河流中,橋孔布設應保證橋梁能順暢渲泄洪水和泥砂。橋梁墩臺的設計應保證遭受撞擊時的安全性。
四、橋面橫向布置
4.1行車道數
根據我國現有公路行車安全營運調查比較,高速公路橋梁采用四個車道比較符合安全經濟的原則。當行車速度為120km/h,交通量超過四車道的飽和交通量時可選擇六車道或八車道,行車速度小于12Okm/h時,采用六車道或八車道須進行技術經濟論證。
二、三級公路基本采用雙車道,四級公路一般采用單車道。二級公路當混合交通量大,可采用兩個快車道和兩個慢車道組成的四個車道。
城市橋梁一般可選擇六車道或八車道,個別采用兩個快車道和兩個慢車道組成的四個車道。交通事故調查表明,不宜采用三車道的斷面布置形式。
4.2行車道寬度
高速公路、一級公路橋梁采用3.75m的車道寬度,四級公路橋梁采用3.5m的車道寬。其余橋梁雙向車道取值建議采用下表:
4.3殘疾人通道
對于城市橋梁人行道,要專門考慮殘疾人輪椅車上、下行走的要求。為滿足殘疾人自己推行,則人行道的寬度、坡度要考慮便于殘疾人輪椅上、下走。
五、橋梁安全設施
5.1交通標志
橋梁交通標志設置場所的選擇,首先要考慮到標志的易識別性,標志應設置在容易被發現的地方。其次,要橋梁與接線的幾何線形、交通流量、流向和交通組成,道路沿線的狀況等對標志設置位置的影響。
交通標志的設置應確保行車的安全、快捷的通暢。標志的布設應以完全不熟悉周圍路網的外地司機為對象,使其能夠通過標志的警示和指引安全、快捷地到達目的地。道路交通標志所提供的信息應及時、正確,同時避免信息過載,并對重要的信息給予重復顯示的機會。
交通標志的照明分為內部照明和外部照明兩種,無論是內部照明還是外部照明都要求能夠使交通標志在夜間具有至少150m的視認距離,同時外部照明光源不能給路上司機造成眩光而且其燈具和陰影不能影響標志的認讀。
5.2防眩設施
高速公路上無照明的大橋、高架橋都應設置防眩設施。對于夜間交通量較大和大型車混入率較高的橋梁、豎曲線上對駕駛員有嚴重眩光影響的橋梁、長直線橋梁等也要設置防眩設施。
六、結束語