对市政工程桥梁设计要点分析

７４　桥梁结构　城市道桥与防洪　２０１５年３月第３期　对市政工程桥梁设计要点分析　王　明　（兰州市城市建设设计院，甘肃兰州７３００００）　摘　要：随着现代社会不断发展，交通运输事业对道路的需求也不断提高。目前已经存在的市政工程桥梁总体安全稳定，但同时也　存在着严重的破损问题，不时发生垮塌事故，给社会造成了不良的影响。市政工程桥梁的安全运行需要从设计人手，依据多年的市　政工程桥梁设计经验，对设计需要注意的问题进行分析，在设计中考虑加大验算荷载、采用有效的抗倾覆构造措施，以免出现较大　漏洞，不断完善市政桥梁的防排水系统，使桥梁使用更加耐久。　关键词：市政桥梁；交通运输；设计；管线　中图分类号：ｕ４４２．５　文献标志码：Ｂ　文章编号：ｌＯＯ９—７７１６（２ｏ１５）Ｏ３—００７４—０２　０　引言　随着我国现代社会的不断发展，城市发展更　加迅速，市政工程建设取得了前所未有的进步。为　了进一步提高城市完善度，市政工程需要不断结　合目前社会发展形势进行统筹思考。市政工程中　的各类建筑物属于基础设施，是城市生存发展不　可缺少的基础，对于提高人民的生活水平与对外　开放非常重要。市政桥梁的设计与一般的桥梁有　所不同，需要在安全稳定的基础上，更加强调与影　设计者。这些设计者对于桥梁的承重计算都没有　问题，但容易对现实中的施工与相关的细节把握　不好，造成施工困难，成本增加，甚至有可能会造　成实际载重能力不足。所以说，市政桥梁设计者不　仅要有扎实的知识，更要有丰富的工作经验，充分　考虑桥梁所处的环境，结合桥梁结构的安全性与　使用耐久性　。　１。３未充分考虑实际承载力　市政工程桥梁的功能有所不同，在实际的设　计中，要结合实际应用与载重进行个性化的结构　设计。如果桥梁频繁接近载重极限，则需要在结构　设计时有所区别。另外对于城市未来的规划也要　充分把握，随着社会的发展，桥梁承受的运输量不　断增加，所以桥梁的设计需要满足社会发展需求，　做到可持续化的应用设计。　响、周围环境的协调，并结合各种管线的布局。市　政桥梁结构形式主要有梁式、拱、悬索等，在材料　上主要包括混凝土、钢与石材等。　１　目前桥梁设计中存在的问题　１．１桥梁设计欠完善　面对桥梁这样的大型工程而言，其设计需要　有完善的规范。在桥梁的设计与施工过程中，都需　要严格遵守这种规范。在设计规范中，要求设计人　员遵守国家、政府或其他相关的设计规范，不可对　工程设计进行随意更改，对于更改的内容，需要做　好相关的记录，以备复核与查阅Ｉｌ】。　１．２设计人员队伍不完善　市政桥梁工程的设计需要专业人员队伍才能　够完善。目前在这一领域，参与桥梁设计的人员存　在着各类的问题，一些技术人员对于工程力学基　础知识掌握不高，无法通过完善的理论知识体系　２市政工程桥梁设计原则　桥梁要有足够的承载能力和桥面净空，确保　在保证车辆与行人通告的前提下，也对将来交通　增长能够满足。建在通航河流或需跨越其他路线　对桥梁进行承重分析。目前的市政桥梁工程还需　要不断与创新进行结合。另外在设计人员队伍中　还可能存在着理论知识丰富，但实践经验缺乏的　收稿日期：２０１４—１１－２４　作者简介：王明（１９７４一），男，甘肃兰州人，高级工程师，从事桥　梁设计工作。　的桥梁，空间应该满足最大泄洪需求，对于靠近村　庄的桥梁，要考虑综合应用，满足管线需求。对于建　成的桥梁要保证使用年限，并便于检查和维修【３＿。第　二，体现成本合理性，一切设计必须经过详实技术　经济比较。使桥梁的总造价和材料等消耗最低；选　用的桥梁结构形式要便于制造和架设，应尽量采　用先进工艺技术和施工机械，以减少劳动强度。加　快施工进度，保证工程质量和施工安全；采用的建　筑材料应因地制宜，就地取材，并具有良好的耐久　性，尽可能降低日后营运养护费用，取得最佳经济　效果。第三，要保证整个桥梁结构与构件在制造、　运输、安装和使用过程中具有足够的稳定性和耐　久性。对于刚度的要求，应使桥梁在一定余量的荷　２０１５年３月第３期　城市道桥与防洪　桥梁结构７５　载作用下的变形不超过规范规定的容许值，避免　挠度过大而影响正常行驶，甚至危及桥梁结构的　安全。稳定性是指要使桥梁结构在各种外力作用　下，具有能保持原来的形状和位置的能力。结构的　耐久性，是要使桥梁结构在正常的使用年限内不　过早地发生破坏而影响正常使用，例如桥梁裂缝　宽度不超过规范规定的容许值等。另外还要满足　美观上与环保上的要求。尤其是对于市政桥梁而　言，其对城市的美观作用更为重要，使桥梁与城市　其他建筑结构融为一体，所以需要选择最为优化　的设计方案。在进行桥位选择与基础方案时，要综　合考虑水、空气、噪声影响，采用必要的工程控制　措施，把不利影响降低到最小　。　３设计要点　３．１设计的方案选择　道路桥梁设计方案的基础就是具体问题具体　分析，对于道路桥梁设计的具体施工方案进行合　理的调查与现场勘查，充分考虑影响道路桥梁设　计的各种施工因素，设计过程中要以实事求是为　原则，从具体实际出发，这样设计的施工方案在施　工过程中才能达到预期的效果与目的，为此，在设　计前要对其影响因素进行全面细致的考察，选择　最佳的施工优化方案进行设计，以便在施工中充　分发挥设计的作用。　３．２主梁设计　简支梁结构依据设计要点的不同分为装配式　以及整体式，装配式的主要特点是可以将预定的　相关主梁配件分开进行运送，施工时再进行装配　成梁，该支梁在设计过程就能使用自动化以及机　械化的工程技术，减轻了劳动强度并有效减少材　料浪费，使工程的施工效率大大提升，而且减少季　节对工程施工的影响力，这些都是人们选用装配　式简支梁的原因，为了满足桥梁上部承重要求，主　梁结构人们一般选用的造型有：形和箱型两类，箱　型仅在混凝土结构主梁中被使用，该类主梁在设　计时要注意保持一定的间距和片数，间距和片数　呈反函数关系，梁高以及细部尺寸的确定需要进　行一定的荷载计算，如主梁分布呈对称形式，则荷　载分布也呈对称形式，选用杠杆法计算主梁的荷　载量，反之则选用偏心受压法来计算，两种计算方　法的共同之处是均选用最大的内力值来进行荷载　标设计。　３．３下部结构设计要点　下部构造设计主要指桥梁墩台的设计，对于　常见高度的桥墩，即墩高小于４０　ｍ的桥墩多采　用柱式墩或Ｙ型薄壁墩，其中又以柱式墩最常用。　柱式墩分圆柱和方柱。圆柱施工时外观质量易控　制，且与桩基衔接方便，平原地区使用较多。但从　美观角度来说，方柱棱角分明，与上构梁体协调，　有一定的视线诱导性，较美观。Ｙ型墩施工较复　杂，在墩高较矮时，从工程造价上考虑不经济　］。　３．４桥台设计　桥台结构的设计应主要注重于型式的选择。　装配式简支桥梁有三种常用桥台，轻型桥台和钢　筋混凝土浇筑的薄壁桥台以及埋置式桥台。轻型　桥台结构型式具有体积小的特点，其设计应用可　作为一种挡土的翼墙结构。钢筋混凝土薄壁桥台　在设计时台身可被掩藏在桥梁护坡内部，仅以设　计的视角看，既能消弱小桥台处的荷载力，又能在　桥台处留下充足的空间，但是，混凝土结构的桥梁　护坡主要作用是保护桥梁表面，因此其一旦被洪　水冲垮将导致桥台外露，因此，设计桥梁护坡时务　必要检测其强度以及稳定性能。　３．５桥墩型式选择　装配式简支桥梁结构设计中普遍采用双柱式　墩，十字墩或矩形薄壁墩等型式，其中单幅双柱式　桥墩结构型式应用较为普遍。考虑到以往在道路　桥梁结构设计中出现的问题，笔者希望在今后的　设计工作中应注意对于桥墩结构型式的选择要极　为谨慎，如在岩溶性地带、桩基础施工困难地段应　根据实地情况避免过多地设计桩基，单柱单桩的　设计为宜；而拟建施工现场位于河谷或受到滚石　威胁时，则应考虑设计增强桥墩结构的整体抗撞　击能力，亦须单柱单桩设计为宜；对于高位墩柱长　桥的情况，则应考虑到桥梁上部结构荷载累积变位　的问题，采用双幅两柱整体下部构造设计为宜。　３．６上部结构设计　桥梁防水设计中，有的只采用有隔水功能的　混凝土进行隔水。但该类混凝土打造的防水层性　能较刚，一旦出现裂缝其防水功能便大受影响。在　设计桥体主梁时要注意将其的伸缩变化考虑进　去，避免因主梁型号问题，使得主梁端口在最高　温或最低温时出现被损伤的情况。设计伸缩缝时　既要注意满足主梁横纵伸缩要求，也要注意其防　水功能　。在选择伸缩缝时，桥体两端处要注意选择　有翘头的，将桥体的伸缩缝整合在一起最后成为具　有闭合功能的Ｕ型槽，这样可防止分联梁端以及　分联墩盖上出现积水沿伸缩缝隙侵入的情况。　３．７抗震设计　对一般桥梁工程，可按规范所规定的简化方　（下转第８５页）　２０１５年３月第３期　城市道桥与防洪　防洪排水８５　ｉ　三　降、坑凹不平所造成的，因此这些路段需要适当抬　高路面，以保证排水的顺畅。　３结论　（１）雨水口直接关系到路面雨水的收集，建议　对所有雨水口及其连接管进行清淤、疏通，如连接　管疏通很困难，可重新敷设连接管。　（２）部分道路雨水主管道老化、堵塞或沉降，　建议对道路整个雨水系统进行清淤和改造。　（３）提高排水能力关键还是要按照高标准来　改造城市雨水主管道，同时逐步进行河道的小流　域综合治理，城市大包围的防洪排涝，只有做到了　这三点，才能彻底有效的解决城市低洼积水的顽　症。　（３）由于现状１１处箱涵淤积严重，影响南侧　山水的正常排泄。本次设计对箱涵进行清淤，并在　箱涵前增设沉砂池。　（４）在雨水口数量过少路段、路面低洼处和交　叉口增设雨水口及其连接管，新建雨水口均采用　双箅雨水１５１。　路面开挖后需要重新恢复路面，由于本次设　计道路为城市快速路，交通十分繁忙，路面施工需　夜间进行，第二天清晨重新恢复交通且开挖宽度　较窄，对于基层材料设计选取快干混凝土。考虑到　工期较紧，且路面开挖对交通影响较大，设计考虑　Ｄ３００　Ｄ４００雨水管采用施工方便的排水用球墨　铸铁管。　（４）考虑到工期较紧，且路面开挖对交通影响　较大，设计考虑Ｄ３００～Ｄ４００雨水管采用施工方便　的排水用球墨铸铁管；路面回填基层材料选用快　干混凝土。　（５）由于部分积水点是由于沥青路面局部沉　（上接第７５页）　法进行结构抗震设计。我国规范是采用反应谱理　论进行抗震设计，即根据设计烈度，以简便的地震　荷载系数计算地震惯性力，作为地震荷载，然后以　般结构静力计算步骤求得结构最大内力和变位，　一４　结语　市政桥梁工程的建设需要结合当地环境与未　来发展规划进行设计，在设计中，还要充分考虑排　使其控制在规范容许值的范围内来确保结构的抗　震安全。对大跨度或特别重要的桥梁结构，应对结　构进行地震动力分析（地震反应分析）。分析的方法　般是直接根据建桥地区在强震时地面运动的加　速度记录，依照动力学的原理，对结构作地震动力　分析计算。对于已经建成的桥梁结构，如不满足现　行规范抗震设防的要求，也可通过结构地震动力　一水、环境与抗震等多方面的因素影响。只有在设计　过程中充分把握各个设计要点，才能够真正设计　出符合现代社会发展需求的基础工程，满足社会　发展需求。　参考文献　【１】游励晖．市政工程桥梁设计要点研究【Ｊ］．铁道工程学报，２０１３（３）：　４５－４９．　分析作进一步的抗震鉴定和决定最优加固方案。　抗震强度及稳定性验算【７】。桥梁的抗震设计要根据　安全和经济两方面统筹考虑，针对不同强度的地　【２］苏庆波．桥梁设计要点分析『Ｊ１．城市建筑，２０１３（６）：２５５—２５８．　［３】安丰悦．市政工程安全管理研究【Ｄ］．山东青岛：青岛理工大学，　２０１４．　【４］袁力力．对市政工程管理要点分析［Ｊｌ＿江西建材，２０１４（２１）：２７８．　震采取不同的设计方法和要求。桥梁抗震强度及　稳定性验算一般只需考虑水平地震荷载，并在顺　桥和横桥两个方向分别进行计算，主要验算地基　承载力、桥墩的水平地震荷载及内力、桥台的土压　力和水平地震力等。　［５】马建，孙守增，杨琦，等．中国桥梁工程学术研究综述・２０１４［Ｊ］．中　国公路学报，２０１４（５）：９５—９６．　【６］李进兴．市政路桥加固改造设计的要点研究【Ｊ］．门窗，２０１４（６）：　２５１—２５４．　【７］肖锐．市政设施环境艺术小品设计研究［Ｄ］．重庆：重庆大学，　２００５