城市橋梁設計優(yōu)化探索
2016-07-05
城市橋梁作為城市基礎設施建設的重要組成部分，為了確保橋梁能滿足功能要求、符合現(xiàn)場實際情況，橋梁的設計必須滿足兩個要求：一方面要保證橋上的車輛運行安全，另一方面還要保證橋下流水的疏泄、船只的通航或車輛的運行。
1設計中要注意城市橋梁的組成
一座橋梁一般可分成上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)三個組成部分。
上部結(jié)構(gòu)又稱橋跨結(jié)構(gòu)，是橋梁位于支座以上的部分，它包括承重結(jié)構(gòu)和橋面系。其中承重結(jié)構(gòu)是橋梁中跨越障礙，并直接承受橋上交通荷載的主要結(jié)構(gòu)部分；橋面系是指承重結(jié)構(gòu)以上的部分，包括橋面鋪裝、人行道、欄桿、排水和防水系統(tǒng)、伸宿縫等。上部結(jié)構(gòu)的作用是承受車輛等荷載，并通過支座傳給墩臺。
下部結(jié)構(gòu)是橋梁位于支座以下的部分，它由橋墩、橋臺以及它們的基礎組成。橋墩是指多跨橋梁的中間結(jié)構(gòu)物，而橋臺是將橋梁與路堤銜接的構(gòu)筑物。下部結(jié)構(gòu)的作用是支承上部結(jié)構(gòu)，并將結(jié)構(gòu)重力等傳遞給地基；橋臺還與路堤連接并抵御路堤土壓力，防止路堤滑塌。
附屬結(jié)構(gòu)指基本構(gòu)造以外的其他部分，包括橋面鋪裝、排水防水、欄桿、伸縮縫、燈光照明，橋頭錐形護坡以及導流結(jié)構(gòu)物等。
2城市橋梁設計需關注的重點部位
2.1橋面
梁橋的橋面系通常由橋面鋪裝，防水和排水設施、伸縮縫、安全帶、人行道、欄桿、燈柱等構(gòu)成。
2.1.1橋面鋪裝及排水防水系統(tǒng)
橋面鋪裝的作用是防止車輪輪胎直接磨耗行車道板，保護主梁免受雨水侵蝕，分散車輪的集中荷載。梁橋橋面鋪裝一般采用厚度不小于6 cm的瀝青混凝土，或厚度不小于8cm的水泥混凝土，混凝土強度等級不應低于C40。為使鋪裝層具有足夠的強度和良好的整體性，鋪裝層內(nèi)應配有鋼筋網(wǎng)或焊接鋼筋網(wǎng)，鋼筋的直徑不應小于10mm，間距不宜大于100mm，必要時可采用纖維混凝土。
橋面排水是借助于縱坡和橫坡的作用，使橋面雨水迅速匯向排水管，排出橋外。橋面橫坡一般為1.5%一2.0%，可采用鋪設混凝土三角墊層或在墩臺上直接形成橫坡。除了通過縱橫坡排水外，橋面應設有排水設施。跨越公路、鐵路、通航河流的橋梁，橋面排水宜通過設在橋梁墩臺處的豎向排水管排人地面排水設施中。
橋面防水是使將滲透過鋪裝層的雨水擋住并匯集到排水管排出，防水層的設置可避免或減少鋼筋的銹蝕，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。一般地區(qū)可在橋面上鋪8～10cm厚的防水混凝土作為防水層。
2.1.2.橋面伸縮裝置
橋面伸縮裝置的作用除應滿足梁端自由伸縮、轉(zhuǎn)角變形外，還應滿足車輛平穩(wěn)通過，防止雨水及垃圾泥土等滲人，同時應滿足檢修和清除縫中污物的要求，一般設在梁與橋臺之間、梁與梁之間，伸縮縫附近的欄桿、人行道結(jié)構(gòu)也應斷開，以滿足自由變形的要求。按照常用伸縮縫的傳力方式和構(gòu)造特點，伸縮縫可分成對接式伸縮縫、鋼制支承式伸縮縫、橡膠組合剪切式伸縮縫、模數(shù)支承式伸縮縫和無縫式伸縮縫五大類。
2.1.3人行道、安全帶、欄桿、燈柱、安全護欄等
2.1.3.1人行道——城市橋梁一般均應設置人行道，可采用裝配式人行道板。人行道頂面應做成傾向橋面1%一1.5%的排水橫坡。
2.1.3.2安全帶——在快速路、主干路、次干路或行人稀少地區(qū)，可不設人行道，而改用安全帶。
2.1.3.3欄桿——是橋梁的防護設備，同時城市橋梁欄桿應該美觀實用，欄桿高度不應小于1. 1m。當橋梁跨越快速路、城市軌道交通、高速公路、鐵路干線等重要交通通道時，橋面人行道欄桿上應加設防護網(wǎng)，護網(wǎng)高度不應小于2m，護網(wǎng)長度宜為下行道路的寬度并向路外延長10m。
2.1.3.4燈柱——城市橋梁應設照明設備，根據(jù)人行道寬度及橋面照度要求。燈桿宜設置在人行道外側(cè)欄桿處：當人行道較寬時。燈桿可設置在人行道內(nèi)側(cè)或隔離帶中，桿座邊緣距車行道路面的凈距不應小于0.25m。燈桿高度一般高出車道8～12m左右，當采用金屬的照明燈桿時，應有可靠接地裝置。
2.1.3.5安全護欄——在特大橋和大、中橋梁中，應根據(jù)防撞等級在人行道與車行道之間設置橋梁護欄，常用的有金屬護欄和鋼筋混凝土護欄。
2.1.3.6其他附屬設施——特大橋、大橋還應設置檢查平臺、避雷設施、防火照明和導航設備等。
2.2支座
梁橋支座的作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給墩臺，同時保證結(jié)構(gòu)的自由變形。橋梁支座可按其跨徑、結(jié)構(gòu)形式、反力力值、支座的位移及轉(zhuǎn)角變形值選取。梁橋支座可采用板式橡膠支座或四氟滑板橡膠支座、盆式橡膠支座和球形鋼支座。同時墩臺構(gòu)造應滿足更換支座的要求。
3當前城市道路橋梁設計中存在的問題分析
3.1通航高度不能滿足實際需要
從目前的城市發(fā)展來看，城市水系通常都建設成為旅游觀光景點，城市的道路橋梁也隨之演變成旅游的亮點。為了加大旅游業(yè)的發(fā)展，游船的檔次逐漸提升，這就要求橋梁的通航高度也要相應地提高。但是，根據(jù)實際觀察發(fā)現(xiàn)，很多橋梁的通航高度不足，無法滿足實際通航需要。
3.2管道預留空間不足
每個橋梁都會設置專用管道，但是經(jīng)常出現(xiàn)管道預留空間不足的現(xiàn)象。由于城市人口不斷增長，城市進行不定期改造，這些都會導致管道預留空間不足。如果原來的管道不能滿足要求，則只能進行擴容，擴容后的管道通常會裸露在橋體之外，給交通安全埋下隱患，同時也影響了橋梁的美觀。有的橋梁因管道預留空間不足，還會進行再次開挖。這種重復性投資建設嚴重浪費了國家財政，也給交通帶來影響。
3.3橋梁設計標準不高
目前，很多橋梁設計標準不高，一旦城市交通改造，橋梁就成為阻礙交通發(fā)展的障礙。橋梁設計時，要綜合考慮各種因素，其中包括所經(jīng)道路的寬度。我們可以借鑒國外的經(jīng)驗，在主梁或者梁體外側(cè)預留空間，或者增加墩臺數(shù)量，為以后擴建創(chuàng)造條件。
3.4橋梁位置的確定不合理
橋梁位置的確定關系著整個工程的質(zhì)量，很多橋梁因為位置確定不合理，使橋梁的使用功能大打折扣。橋梁的位置要在立交設計之前進行確定，每種橋梁都有各自的確定原則?？傊?，在確定橋梁位置時，一定要考慮地理環(huán)境和路網(wǎng)布局等因素，科學合理地確定橋梁位置，實現(xiàn)城市道路橋梁的使用功能。
3.5橋梁結(jié)構(gòu)選型不合理
橋梁結(jié)構(gòu)選型不僅要滿足視距、凈空的要求，還要達到外形美觀、結(jié)構(gòu)輕盈的標準，讓城市道路橋梁實現(xiàn)功能與美觀兼具的亮麗風景。但是，在實際操作中，設計師們往往注重形式的美觀，而忽略了功能要求，造成選型不合理的問題。對于不同的橋梁要選用的不同的結(jié)構(gòu)形式。
3.6城市橋梁設計中荷載不可忽視
城市橋梁設計汽車荷載分為兩個等級，即城一A級和城一B級。城一A級車輛標準載重汽車應采用五軸式貨車加載，總重700kN，前后軸距為18.0m，行車限界橫向?qū)挾葹?.0m；城一IB級標準載重汽車應采用三軸式貨車加載，總重300kN，前后軸距為4.8m，行車限界橫向?qū)挾葹?.Om。公路橋涵設計汽車荷載分為公路一I級和公路一II級兩個等級，汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。在設計工作中一定要嚴格的按允許荷載設計。
結(jié)語
城市橋梁是城市基礎設施建設的重要組成部分，城市橋梁設計是一個非常復雜的系統(tǒng)工程，涉及到方方面面，設計者不僅要具備扎實的專業(yè)知識，同時還需要對道路規(guī)劃、交通流量、項目環(huán)境等因素進行綜合分析，還要充分考慮地下管線、綠化景觀、環(huán)境保護等知識?？偠灾鞘兄械拿孔鶚蛄憾紤撌且粋€滿足功能要求、符合實際情況、滿足發(fā)展要求的多層次、多專業(yè)合作的綜合成果。
參考文獻
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【2】強士中主編，《橋梁工程》 ，西南交通大學出版社，2000.
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