如何解決橋樑設計存在的隱患

導語：經國家部級單位批准推廣使用的、按模數化標準尺寸所做的橋樑設計。對於為數眾多的常用的中、小橋樑，為降低造價，提高質量，當按批量製造和機械化施工的需要，將其跨度、主要尺寸、細節構造及規格統一制訂。其未按這一名稱批准者，可稱定型設計或通用設計。

　　1橋樑設計上存在的隱患

設計的首要任務是選擇經濟合理的結構方案,其次是結構分析與構件和連接的設計,並取用規範規定的安全係數或可靠性指標以保證結構的安全性。

許多設計人員往往只滿足於規範對結構強度計算上的安全度需要,而忽視從結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性以及從設計、施工到使用全過程中經常出現的人為錯誤等方面去加強和保證結構的安全性。不少橋樑,雖然滿足了設計規範的強度要求,但僅用了5～10年就因為耐久性出了問題影響結構安全。結構耐久性不足解決這一隱患已成為最現實的一個安全問題,設計時要從構造、材料等角度採取措施加強結構耐久性。

不同的環境和使用條件、不同的設計對象都會對結構體系提出不同的佈局和構造等方面的要求。規範再詳細也不能包羅本應由設計人員解決的各種問題,規範更新得再快也適應不了新認識、新技術、新材料快速發展對結構提出的各種新的要求。因此,合理可靠的結構設計除了滿足規範的要求外,還要求設計人員具有對結構本性的正確認識、豐富的經驗和準確的判斷。

　　2解決橋樑設計中存在的隱患

　　2.1地理位置

臨汾位於山西省境西南,東與長治、晉城兩市相接,西隔黃河與陝西為臨,南和運城市接壤,北與呂梁、晉中兩市毗連。

侯馬位於山西南部,地處臨汾、運城、晉城、“小三角”地帶的中心和南同蒲城市產業密集帶與新亞歐大陸橋經濟增長帶的交匯處。

臨汾地理座標為北緯36°,東經110°50′,侯馬市地理座標東經110°24′～110°37′,北緯35°33′～35°51′,該項目位於臨侯之間汾河中間位置,東經110°09′～111°10′,北緯35°47′～35°58′。

　　2.2地形地貌

臨汾市地處黃河高原,汾河下游。東有太嶽,西在呂梁,兩山之間為臨汾盆地。最高峯為太嶽系的霍山,海拔2346m,境內的呂梁山系以隰縣的紫荊山為最高海拔2012m,河流有百餘條,主要為黃河汾河、沁河、昕水河等。黃河及其支流汾河、沁河為常流河,其他多為季節河。

侯馬市屬晉南盆地的部分。海拔高度在420m～257m之間,南部紫金山的海拔1055m,澮河貫穿市境12km,河寬30m。汾河縱貫穿本市15km,河寬300m。兩河在市境西南匯合,流入新絳縣。該土地肥沃,水利氣候條件較好。

　　2.3氣象特徵

臨汾市氣候温和,四季分明,大陸性氣候特點極為顯著,年均氣温10℃～7℃,一月零下4℃左右,七月26℃。年降雨量555mm。無霜期為180d。

侯馬市屬暖温帶大陸性氣候,四季分明。冬季雨雪稀少,春季乾旱多風,夏季雨量集中,秋季秋高氣爽。據氣象台40餘年資料統計表明,顯著特點是“十年九旱”全年平均氣温12.6℃,1月最冷,平均-2.4℃,極端最低氣温-21.4℃;7月最熱,平均氣温26.1℃但極端最高氣温出現於6月,1996年6月21日曾高達42℃。全年無霜期約197d。

　　2.4土質狀況

(1)擬建的汾河2#橋地質構造主要受穹析陷控制,地質構造簡單,沒有斷層、單斜等不良的地質構造,對橋樑的影響不大,盆地內有三組隱狀斷裂。

(2)地層巖性。汾河2#橋Ⅰ級階台地上,巖性以粉砂、亞砂土、亞黏土為主,很少見礫石,河牀及河漫灘中,巖性的顆粒較粗,以砂、卵石、礫石及亞黏土為主。綜上述:全線地質構造簡單,沒有對橋樑產生重大影響的地質構造。

　　2.5地震烈度

依據“中國地震基本烈度區劃圖”,擬建橋樑所在地區基本烈度為8度,歷史上沒有發生過強烈地震,橋樑等構造物應該按8度地震預防。

　　2.6方案的設計原則

①一定要滿足二級公路平原微丘區的技術標準;②與臨汾、侯馬整體規則相協調;③在滿足技術要求前提下,儘量減少佔地,少拆遷、以減少對兩岸居民生產生活的影響;④加強環境保護,防止造成新的環境污染。

　　2.7橋型方案比選

　　2.7.1橋樑總跨徑的確定

總跨徑參照水文、地質資料設計計算而確定。橋樑的總跨徑必須保證橋下有足夠的排洪面積,使河牀不改道受過大的沖刷。另一方面,根據河牀上土壤的性質和基礎的埋置深度視河牀的允許沖刷深度,適當縮短橋樑的總長度,以節約總投資。應注意的是總跨徑的縮短可能會引起過水麪積減小,流量加大,從而導致沖刷加大,以及橋壅水高度的加大。

　　2.7.2橋樑的分孔

橋樑孔徑的擬定,主要根據池洪的要求,在《公路工程技術標準》J701-88表6.03中規定了不同等級的公路設計洪水頻率。對於一座橋樑應分成幾孔,並且跨徑應多大,這不僅影響到使用效果、施工難易等,並且在很大程度上關係到橋樑的總造價。跨徑愈大,孔數愈少,上部結構的造價就很高,墩台的造價就減少;反之,則上部結構的造價降低,而墩台造價將提高。這與橋樑的高度及基礎工程的難易程度有密切關係,最經濟的分孔是使上下部結構的總造價趨於最低。

　　2.7.3橋樑標高確定

橋道的標高應保證橋下排洪和通航的需要,根據設計洪水水位橋下淨空等需要,結合橋型跨徑等一起考慮,以確定公路合理的橋道標高,橋道標高確定後,就可根據橋頭的地形和線路要求來設計橋樑的縱斷面線形,為了保證橋下流水淨空,主樑底一般應高出設計流水位不小於50cm。

　　2.7.4橋樑橫斷面確定

橋樑橫斷面的設計,主要是決定橋面的寬度和橋跨結構橫斷面佈置,橋面寬度決定了行車和行人的交通需要,該橋淨寬按淨-9+2×0.75(人行道)+2×0.25(安全帶)

　　2.7.5平面佈置

橋樑的線形及橋頭引道要保持平順,使車輛能平穩地通過,從橋本身經濟性和施工方案來説,應儘可能避免橋樑與河流成橋下路線斜交,故該橋應採用正交。

　　2.8預應力砼T形樑橋

T形橋的特點是:製作簡單,肋內鋼筋可做成剛勁的鋼筋骨架,主樑之間藉助間為4mm～6mm的隔樑來連接,整體性好,接頭也較方便。對於承受正彎矩作用的T樑來説,既充分利用了擴展的砼橋面板的抗壓能力,又有效地發揮了集中佈置在樑肋下部的受力鋼筋的抗拉作用,從而使結構構造與受力性能達到理想的配合。與橋抗相比,對於樑肋較高的T形橋樑來説,由於砼抗壓和鋼筋受拉所形成的力偶臂較大,因而T橋也具有更大的抵荷載彎矩的能力。

裝配式肋樑橋,考慮到起重設備的能力,預製和安裝的方便,一般採用主樑間距在2.0以內的樑式結構,在設計整體式樑橋性,鑑於樑肋尺寸不起重要裝、機具的.限制,故可以根據砼體積最小的經濟原則來確定截面尺寸,對於橋面淨空-7m的橋樑,只要建築高度不受限制,往往建成的雙主樑數為合理,在每一預製T樑上,通常設置待安裝就位及相互連接用的橫隔樑,以保證全橋的整體性。在橋上車輛荷載作用下,通過橫隔樑接縫處傳遞剪力和彎矩而使各T形樑共同受力。

在保證抗剪等條件下儘可能減小樑肋(或稱腹板)的厚度,以期減小構件自重,是目前砼和預應力砼橋樑的發展趨向。因此,為使受拉主筋或預應力筋在樑肋底部較集中地佈置,或者為了滿足預加應力的受壓需要,就形成呈馬蹄形的樑肋底部。

故結合該橋實際地質情況及綜上分析得出,設計成預應力砼T形樑橋。之所以放棄預應力砼樑式板橋的選擇是因為它簡支板橋的經濟合理跨徑一般限制在13m～15m以下,預應力砼連接板橋也不宜不超過35m,否則就會存在自重增大的隱患。

　　3結束語

因此,我們在橋樑工程設計中,橋樑存在的隱患是十分關鍵的,必須根據具體的橋樑做具體的工程設計,還應該注意橋樑在建造和使用過程中,一定會受到環境、有害化學物質的侵蝕,並要承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用,同時橋樑所採用材料的自身性能也會不斷退化,從而導致結構各部分不同程度的損傷和劣化。然而,影響結構耐久性的決定性因素是來自構造上(也即設計上)的缺陷卻往往被人們忽視。所以,橋樑存在的隱患已成為迫切需要解決的問題,要積極借鑑成功的經驗和做法,除了加強施工質量管理外,要從橋樑設計理念、結構體系和構造的角度做好防患設計。只有這樣才能解決橋樑存在的隱患,保證橋的持久和耐用性。