大跨度公路桥梁结构设计要点探讨

大跨度公路桥梁结构设计要点探讨

1、程前 2、何子文

1、武汉远行通路桥工程设计咨询有限公司   湖北省武汉市  430000 2、武汉百鹰工程设计有限公司  湖北省武汉市  430000

摘要：为满足我国各地区交通运营的实际需要，大跨度桥梁工程不断增加。随着土木工程行业的不断发展，大跨桥梁的设计理念和方法不断创新和完善，但由于地质、地形条件差异较大、交通荷载、技术工艺难度等因素的影响，要求大跨桥梁的设计理念和方法不断创新和完善。在工程建设领域，大跨桥梁不断创新和改进，桥梁结构设计仍面临巨大挑战。提高大跨桥梁的设计水平，需要对总体结构设计方案和优化调整策略进行深入研究，从而提高大跨桥梁的施工质量。

关键词：大跨度；公路桥梁；结构设计；要点

1大跨度公路桥梁的类型

1.1大跨度拱桥

桥梁工程结构类型多样，其中以拱桥应用最多，根据拱桥的结构特点，将其划分为上承式、中承式和下承式3种类型。在公路桥梁工程施工中，如果桥梁项目建设区域的地质地形条件比较复杂、桥梁工程跨度较大，可采用拱桥这种类型。但由于桥梁工程的最大跨度在500m以内，可能无法满足各类大跨度桥梁工程建设要求，因此，在大跨度桥梁施工中，拱桥的数量在逐步减少。通过对大跨度拱桥的结构特点进行分析，可将其作为高次超静定结构，在具体的结构设计时，要综合考虑结构受力、刚度要求等，并采用有限元软件创建结构设计模型，对各结构应力、强度、变形量等关键指标进行准确计算，从而确定最终的设计方案。

1.2大跨度斜拉桥

在河流、河谷地形区域进行桥梁工程施工时，如果河流、河谷跨度在200~800m之间，则可应用大跨度斜拉桥结构，其主梁结构可提供弹性支撑力，受力跨度较小，为了提高桥梁工程结构承载性能，在主梁设计中，需强化钢梁设计，还需联合应用减振装置。索塔结构一般为“V”形或“Y”形，可提高桥梁结构的美观度。另外，在大跨度斜拉桥设计中，斜拉索也是十分重要的构件，其属于柔性结构，如果受到外力影响，就会振动。如果振动幅度较大，就会造成安全隐患，影响桥梁的使用年限。因此，在大跨度斜拉桥结构设计中，应加强斜拉索动力设计，并联合应用减振阻尼器。

1.3大跨度悬索桥

在大跨度悬索桥结构设计中，桥梁两侧均需安装锚固索塔。悬挂缆索是桥梁工程上部结构的承重构件，从缆索段下垂多根吊杆，即可对桥面结构起到良好的固定作用。在吊杆、桥面的间隔部位，需安装加劲梁，即可形成完整的结构体系，避免荷载对桥梁工程结构挠度造成不良影响。在山区公路桥梁施工中，如果要求桥梁工程跨径达到1000m以上，则可选用大跨度悬索桥。桥梁是由边跨和中跨组成的，因此，需要合理确定桥塔的位置，边跨与中跨的垂直比值需控制在1∶6左右。与其他大跨度桥梁工程相比，大跨度悬索桥在荷载作用下，振动幅度和挠度均较大，对此，要求在具体的结构设计中进行风洞试验，同时需创建有限元模型进行设计计算。

2大跨度公路桥梁结构设计要点

2.1材料选型设计

在材料选择和设计过程中，根据桥梁结构特点和工程设计要求，并参考类似工程案例，确定了空心板、锚杆、支撑件等构件材料的性能指标要求和材料类型。例如，某地区公路桥梁工程设计时，选择全桥长274m、宽12m、跨度100m、主桥长210m的公路桥梁。采用15.24毫米钢绞线制作空心板，引桥上部结构T梁等构件采用12.7毫米钢绞线制作箱梁，配备OVMBM13系列锚杆，端部安装GJZF4矩形滑动支座过渡墩箱梁，GJZF4冠形橡胶垫安装在1号混凝土上。另外50号用于主桥箱梁等部位， 25号混凝土用于覆盖平台和基础柱，40号混凝土用于空心板和桥面。

2.2结构抗震设计

（1）延性抗震。在抗震延性设计过程中，必须对允许塑性的结构和构件进行专门的延性设计工作，以保证构件和结构的变形和破坏程度不会对桥梁结构产生不利影响。因此，在设计桥梁结构时，各构件和结构必须具有适当的滞后特性，才能发挥抵御地震灾害的作用。对于地震条件下的结构设计工作，结构及其构件的滞后必须低于地震引起的重复弹塑性，这样才能达到结构的最低抗震要求。（2）减隔震。为了提高隔震设计工作的质量，需要进行相应的非线性地震试验。抗震系统设计时，应根据桥梁所在地区的地震波频率和桥梁特点，科学合理地选择和使用减震隔震设备，并考虑结构影响和施工质量。强化装备研发。结构的应力能力和变形抗力。相关研究表明，在抗震设计过程中，桥梁的减震隔震设计有以下三个方面：一是桥墩结构刚度较大，自振时间较小；第二，码头的高度。桥梁桥墩尺寸变化，造成受力不均匀的结果；第三，在估算某个地点的地震活动潜力的过程中，高频分量是主要集中的地方。估算场地的地震潜力后，必须完成减震和隔震设计。可见，在大跨度桥梁减震隔震设计过程中，应根据桥梁实际结构、位置振动等情况，对设计要素进行改进和完善。

2.3简支空心板结构桥型的应用

在大跨度桥梁工程上层结构设计中，需要对桥梁工程建设要求、力学性能、经济可行性、施工技术条件等要素进行全面分析。简支式空心板结构施工技术水平显著提高，但这一桥梁工程跨度较小。因此，在横跨沟渠桥梁工程结构设计中，如果应用简支空心板结构桥型，可能会造成桥梁工程高宽比无法一致，桥梁美观性较差。同时，桥梁工程上层结构无法满足超高线、桥径半径较小、高墩数较多，可能会导致桥面产生较多裂缝。

2.4预制和组装多梁T形梁的应用

在中型桥梁工程施工中，预制和组装的多梁T形梁的建设成本较低，可推广应用预制的T型梁。T形梁为敞开式，与箱型梁相比，梁的平衡性较差，且抗扭力不足，弯曲梁的弯矩比较大，因此，使得桥梁工程下部结构不平衡力明显增加。如果弯曲梁的曲率较小，则可将其设计为直梁，通过对法兰板宽度的调整，可使平面线性度发生较大变化，进而降低弯曲梁的扭曲程度。根据研究发现，如果静荷载和活荷载之间不平衡，就会对弧形桥直线部分产生较大影响。在桥梁工程结构设计中，应加强侧向连接，提升桥梁结构完整性和稳定性。如果桥梁工程跨度比较大，就应悬臂注入箱形梁。

2.2下部结构设计

在大跨度桥梁工程下部结构设计中，应保证其满足上部结构支撑需要，并与上部结构进行协调化设计，改善桥梁工程的美观性。通过对桥墩上部结构特点和高度进行分析，桥墩的设计形式多样，如在公路桥梁设计施工中，支柱墩的应用比较常见，结构稳定性好、施工方式便捷，且外形美观，在结构设计中，要求对高墩承载能力进行准确计算，同时需对使用性极限值进行检测。在连续梁结构设计中，邻墩之间的约束力会直接影响桥墩结构的稳定性。因此，需对桥梁工程整体结构的稳定性进行分析，确定在不同荷载的条件下桥梁工程各构件的临界荷载值。

结束语：在我国道路桥梁工程施工中，大跨度桥梁较为常见。大跨度桥梁工程结构设计的复杂程度比较高，而且不同的施工场地，其地质条件、气候环境等都有很大差异。因此，在具体的桥梁结构设计中，经常会遇到各种各样的问题，要注意每一个细节，优化和调整结构设计方案，从而延长大跨度桥梁工程的使用年限。

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