桥梁设计范文
时间：2023-03-21 15:05:29
导语：如何才能写好一篇桥梁设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
引言
新建铁路广州至珠海(含中山至江门)城际快速轨道交通桥梁具有类似城市轨道交通桥梁的特点，且在我国刚刚起步，无相应的设计方法与规范。我们有必要对国内外相关规范和设计方法进行充分的研究分析比较，加强对本线的桥梁结构的设计计算方法的认识，才能有利于推进城际快速轨道交通桥梁设计技术的进步与发展。本文着重根据各国极限状态法的一些规定，对相应的技术参数进行分析比较，并与其他计算方法进行荷载效应的对比。
国内自2000年上海明珠线一期建成通车以后，北京、广州、武汉等城市也相继进行城市轨道交通建设。目前国内尚无城市高架轨道交通桥梁的设计规范，结构设计参照铁路桥涵设计规范按容许应力法进行计算。
国外的轨道交通在七十年代就得到了发展，且各国相继修订设计规范，纳入了结构设计最新的成果，计算方法也从容许应力法、破坏阶段法发展到极限状态法。国外除了个别规范外，一般都采用极限状态设计，运用荷载分项系数法作为设计表达式。
经过对本线桥梁设计荷载图式的初步研究认为采用0.6UIC较为合适，其实，本线设计概化的运营车辆荷载对简支梁的跨中换算静活载效应与0.4UIC的作用效应相当，因此，活载相对来说较轻，欧洲联盟的设计方法是完全值得借鉴的；同时本线的桥梁比重占全线95%以上，在对设计方法进行初步分析比较的基础上，认为采用极限状态法进行桥梁结构设计其经济效益可观，从投资方面考虑也有必要对极限状态法进行论证。
1极限状态法技术参数比较与分析
极限状态法中各规范技术参数差别较大，但分类基本一致，即：荷载、材料与工作条件等，着重从这三个方面技术参数，综合分析国内外规范取值，寻求适合本线技术参数。国内外规范使用阶段极限状态工况其技术参数取值均为1，承载能力极限状态工况下的技术参数取值如表1～表4。
从表1可以明确，恒载参数各种标准的差别很大。同时一个国家不同时期的差别也是很大的(其中带*者为原有规范)。但是结构自重在桥建成以后，基本是不变的，误差可能性较小，因此取1.2作为自重恒载参数。
各国规范的活载参数取值如表3,活载是桥梁设计中最基本的技术条件。比较各国规范当中的活载参数，根据活载在桥梁设计当中所起的主导作用，在不同的组合方式下，分别取1.4、1.2、1.0等不同的值。
按极限状态法设计的桥梁结构设计，根据规定须进行两类极限状态计算，以保证结构安全、适用、耐久。由于城际快速轨道交通在国内刚刚起步，不可能从可靠度理论分析来制订各技术参数取值，主要参考国内外现有设计规范，按荷载的离散程度不同制订相应参数。推荐的技术参数取值如表5～表7。
2荷载分类与组合
2.1荷载分类
荷载的分类按荷载随着时间变化性能的不同以及出现机率的大小,将作用在城际轨道交通桥梁上的荷载分为下列几类:永久荷载、可变荷载和偶然荷载，如表7。
2.2荷载组合
（1）按承载能力极限状态组合:
组合Ⅰ：永久荷载的一种或几种与基本可变荷载的一种或几种效应组合；
组合Ⅱ：永久荷载的一种或几种与基本可变荷载的一种或几种与其它可变荷载的一种或几种效应组合；
组合Ⅲ：永久荷载一种或几种与施工、养护、维修状态荷载的效应组合；
组合Ⅴ：永久荷载的一种或几种与基本可变荷载的一种或几种,再加上一种偶然荷载的效应组合。
（2）按正常使用极限状态组合组合Ⅳ:永久荷载的一种或几种与基本可变荷载的一种或几种效应组合。
3算例
3.1基本资料
在不同的活载形式作用下，计算示例一为一轻轨30m双线预应力混凝土简支梁，梁部采用C50混凝土，检算跨中截面进行强度；计算示例二为钢筋混凝土连续刚构，计算跨度为(10.28+2×12.56+10.28)m，梁部采用C50混凝土，墩身采用C35混凝土，检算其墩顶梁截面与墩顶墩身截面。轻轨活载图式如图1，广珠城际运营车辆荷载图式如图2，动车组荷载图式与图2相同，轴重≤150KN。
3.2计算结果
计算结果如表8～表10。从表8可以看出，轻轨与汽—超20活载效应相当，采用按极限状态法，在轻轨活载作用下，可节约钢材约24%，在广珠城际快速轨道车辆荷载作用下节省钢材14%。表9的计算结果表明，要满足规范要求，截面钢筋的最小根数，采用容许应力法计算需60Φ25Ⅱ级钢筋,极限状态法需53Φ25Ⅱ级钢筋。表10的计算结果均满足规范要求，截面有足够的安全储备。
3.3计算分析及结论
以上示例，分别对钢筋混凝土的受弯构件、偏心受压构件以及预应力混凝土构件进行了检算，包含了桥梁结构设计的大部分内容。经过以上计算，可以看出：
(1)对推荐的各项技术参数进行的极限状态法与容许应力法、破坏内力法进行了计算比较，结果表明满足规范要求。
(2)采用极限状态法比采用容许应力法、破坏内力法要节省材料。当然，在实际的工程设计当中，不仅仅是按截面的最大承载能力去进行桥梁结构设计，还要考虑截面砼和钢索应力以及位移等要求。
(3)推荐的技术参数虽然是在参照各国结构设计规范或桥梁设计规范的基础之上选取，但是荷载与材料的分项安全系数、工作条件系数的取值，在安全度方面的保证率比较明确，较之容许应力法、破坏内力法对内力凭经验取安全系数设计，要科学、明确。
(4）将结构的受力区分为两类极限状态来计算，既保证了结构的安全，又保证了它的使用功能和耐久性，概念清楚，计算目标明确，兼有按容许应力法和按破坏内力法设计的优点。
4结语
广珠城际快速轨道交通工程桥梁设计采用采用极限状态法的计算方法，通过上面的计算，无论是对广珠城际快速轨道交通工程运营车辆荷载还是对动车组荷载，结果表明都是可行的。随着结构设计理论不断发展以及极限状态设计法的日趋成熟，对于高架轨道交通桥跨结构来说，荷载和结构抗力的变异性小，计算模式确定性好，更适合采用极限状态的设计方法。
参考文献
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篇2
关键词：桥梁工程 抗震设计 地震
国家防震减灾规划（2006-2020年）指出，我国是世界上地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一，我国大陆大部分地区位于地震烈度Ⅵ度以上区域；50％的国土面积位于Ⅶ度以上的地震高烈度区域。 桥梁是公路工程的关键部位及控制性工程。在我国各级公路桥梁中，预制装配式桥梁（指空心板、T梁及组合箱梁） 通常占全线桥梁的70％以上，因此，运用合理抗震设防理念，对装配式桥梁进行抗震设计，采取适当的抗震措施具有重要的意义。本文在此主要探讨了桥梁工程抗震设计相关问题，为今后桥梁设计起到借鉴作用。
一、地震作用下桥梁结构破坏特点
1．1结构体系
当梁体的水平位移超过梁端支撑长度时发生落梁破坏。落粱破坏是由于梁与桥墩（台）的相对位移过大，支座丧失约束能力后引起的一种破坏形式。采用框架一抗震体系的桥梁结构，破坏程度较轻：相反刚度柔弱的底层破坏程度十分严重；采用框架填充墙体系的房屋，当底层为敞开式框架间未砌砖墙，底层同样遭到严重破坏；采用钢筋混凝土板、柱体系结构的建筑，因楼板冲切或因楼层侧移过大、柱脚破坏，各层楼板坠落重叠在地面。以前桥梁结构在抗震设计时梁、板按受弯构件简化模型进行计算，仅计算竖向荷载设计桥梁构件，未将桥梁作为整体结构的一部分考虑。而在地震作用下，桥梁梁板与主体结构相连，成为压弯或拉弯构件，桥梁参与框架结构整体受力后，结构的水平刚度增大，结构自振周期减小，势必造成总地震作用加大。
1．2构件形式
结构在水平地震荷载作用下由于过大的变形导致混凝土保护层脱落、钢筋压屈和内部混凝土压碎、崩裂。结构失去承载能力在框架结构中，通常柱的破坏程度重于梁、板：钢筋混凝土构件通常会出现斜向或交叉裂缝；配置螺旋箍筋的混凝土柱，当位移角达到较大数值时，核心混凝土仍保持完好，柱仍具有较大的抵抗能力。桥梁从结构角度讲是不规则结构，其受力特点复杂，容易出现应力集中；特别是在水平地震作用下，由于桥梁板的“斜撑”作用，桥梁形成的实际支撑对结构刚度的影响，与结构整体刚度的大小有关，对结构受力性能的影响更是相当微妙。而上部结构的地震惯性力通过支座传到下部结构，当传递荷载超过支座设计强度时支座发生损伤、破坏。支座损伤也是引起落梁破坏的主要原因。对于下部结构而言，支座损伤可以避免上部结构的地震荷载传到桥墩，避免桥梁发生破坏。
二、桥梁工程抗震设计要点
2．1采用适当的平立面
如何对一个桥梁工程项目实施建筑布局与结构布置？这通常与桥梁的平立面直接相关。有数据表明，简单、规则的桥梁结构其抗震能力普遍较强。这是因为复杂式桥梁结构在地震发生时内部构件的强度与刚度形不成一致规律，导致结构扭转非常明显。因此，在对桥梁工程的抗震设计中务必加强措施，尽可能遵循建筑物的均匀对称原则，避免采用不规则的建筑方案，从总体上降低桥梁的刚度偏心率，并准确无误地计算出相关的地震反应数据，这有利于在必要的情况下采取抗震措施和细分处理措施，保障在地震作用下，受力有明确、直接的传递途径。
2．2选择有利场地
在桥梁内部实际配筋计算时，桥梁板按单向板力学模型进行配筋计算，上部负筋通常按照跨复杂性，首先需要通过概念抗震设计来间接实现“大震不倒”，桥梁的抗震概念设计与计算设计同等重要。由于施工场地的地质环境不同，桥梁结构在地震中的反应也是不尽相同的。因此，在有选择的情况下，选择一块有利于抗震的场地开展施工，很大程度上可以减轻地震所造成的损害。在选择建筑场地之前，首先根据建筑场地的地质状况及建筑结构的需求，分析出哪些是有利地段，哪些是不利地段，无论何时都不要在危险地段上进行建设，以免造成不必要的人员伤亡与财物损失。此外，还要尽可能地错开地震周期与在建项目的自振周期，用以防止桥梁结构产生共振损坏。
2．3保证结构构件的延性
桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、羁日度和延性，以防止不能容忍的破坏。所谓的结构的延性，就是在承载力有明显减小的情况下，结构所能产生非弹性变形的能力，其很大程度上体现了结构的变形能力。有必要说明的是：在地震作用下，结构的延性直接影响着桥梁能否在灾难中屹立不倒，所以结构的延性在某些意义上等同于结构的强度，二者都是建筑抗震设计中所要考虑的重要指标。那么怎么样在地震作用下使桥梁的钢筋混凝土展现出结构的延性呢？这应该尽量地将塑性变形集中作用于延性较好的构件上。良好的延性对桥梁结构的作用无疑是肯定的，一方面它能有效地降低地震作用对桥梁的影响，另一方面还能吸收地震能量，防止建筑结构的倒塌。
2．4增强桥梁的整体性
桥梁作为许多细节构件连接而成的整体，是一个具备空间刚度的结构体系，其能否承受地震惊人的破坏力量，全看各构件间能不能实现协调工作、有机地形成一个整体。所以说，桥梁的整体性能不但是建筑抗震的首要条件，还是桥梁抗震设计中的重点内容。一般来说，钢筋混凝土现浇梁板的整体性能好，在适当位置布设构造柱，并配置相应的构造钢筋，不但能够消除滑移、散落等问题，加强桥梁梁板的刚度值，还能适当放宽对桥梁的平面要求，对于桥梁的层间变形，也非常容易控制。
2．5加强抗震防线的建设
如今，许多桥梁都设置多道抗震防线，以增强建筑的抗震能力。一旦地震来临时，第一道防线在强烈的地震力的冲击下遭到破坏后，还有后备的第二道、第三道甚至更多的防线立即接替，抵挡住后续的地震冲击力，这样可以最大限度的保证桥梁的安全，免于倒塌。另外，在进行桥梁抗震能力的设计时，可以采用具有多个肢节的抗震结构体系 桥梁结构可以通过合理设置连梁，使其具有优良的多道抗震防线性能 还可以利用在结构中增加赘余杆件的屈服和变形来分散地震的作用力，而且一旦赘余杆件遭到破坏后退出工作，还可以使整个桥梁结构从当前的稳定日系想另外一种稳定体系进行过渡，避免在长时间的地震作用下引起持续的共振效应。
2．6选择合理的结构形式
建筑抗震结构体系作为抗震设计中的重要内容，在确定结构体系阶段，会受到许多外界因素如建筑高度、经济状况、场地布置、施工材料等影响，是一个涉及面极广的技术问题，必须经过谨慎的思考才能确定 这方面，非但要考虑计算简图和抗震防线等问题外，桥梁体系还应具备一定的刚度和承载力分布，防止局部突变而产生过大的塑性变形。再者，在结构布置阶段，两个主轴方向的动力特征值最好相距不远，并在建筑的布局上，保持结构对称、布置均匀的原则，以避免主轴不在一条轴线上而引起的扭转振动等问题。
篇3
关键词 桥梁抗震 破坏形式设计原则加固技术措施
随着我国交通业的发展，桥梁工程的重要性日益突出,加之近年来地震灾害经常发生，给国家和人民带来了极大的经济损失，因此对桥梁的抗震能力也提出了很大的要求。抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。
一、桥梁结构地震破坏的主要形式
（1）弯曲破坏。结构在水平地震荷载作用下由于过大的变形导致混凝土保护层脱落、钢筋压屈和内部混凝土压碎、崩裂，结构失去承载能力。
（2） 剪切破坏。在水平地震作用下，当结构受到的剪切力超过截而剪切强度时发生剪切破坏。
（3） 落梁破坏。当梁体的水平位移超过梁端支撑长度时发生落梁破坏。落梁破坏是由于梁与桥墩的相对位移过大，支座丧失约束能力后引起的一种破坏形式。发生在桥墩之间地震相对位移过大、梁的支撑长度不够、支座破坏、梁间地震碰撞等情况。
（4）支座损伤。上部结构的地震惯性力通过支座传到下部结构，当传递荷载超过支座设计强度时支座发生损伤、破坏。支座损伤也是引起落梁破坏的主要原因。对于下部结构而言，支座损伤可以避免上部结构的地震荷载传到桥墩，避免桥梁发生破坏。
二、桥梁抗震设计原则
合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济的实现抗震设防的目标。以下为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则：
（1）场地选择原则：避免地震时可能发生地基失效的松软场地，选择坚硬场地。
（2）能力设计原则：能力设计思想强调强度安全度差异，即在不同构件和不同破坏模式之间确立不同的强度安全度。
（3）提高结构和构件的强度和延性。桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。
（4）体系的整体性和规则性。桥梁的整体性要好，上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性可防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落，同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。
（5）多道抗震防线。应尽量使桥梁成为具有多道抵抗地震侧向力的体系，则在强地震动过程中，一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构，避免倒塌。因此，超静定结构优于同种类型的静定结构。
三、抗震设计
（1）抗震概念设计
对结构抗震设计来说“, 概念设计”比“计算设计”更为重要。正是由于地震发生的不确定性和复杂性, 再加上结构计算模型的假定与实际情况的差异,使“计算设计”很难控制结构的抗震性能,因而不能完全依赖计算。结构抗震性能的决定因素是良好的“概念设计”。因
此,在桥梁的方案设计阶段,不能仅仅根据功能要求和静力分析就决定方案的取舍,还应考虑桥梁的抗震性能,尽可能选择良好的抗震结构体系。在抗震概念设计时,为了保证桥梁结构的经济性和抗震安全性,要特别重视上、下部结构连接部位的设计,桥墩形式的选取,过渡孔处连接部位的设计以及塑性铰预期部位的选择。通常允许桥梁结构在强震下进入塑性工作状态, 在预期的部位形成塑性铰以耗散能量,但不允许出现脆性破坏,如剪切破坏。为了保证所选择的结构体系在桥址处的场地条件下确实是良好的抗震体系, 必须进行简单的分析 ,然后结合结构设计分析结构的抗震薄弱部位, 并进一步分析是否能通过配筋或构造设计保证这些部位的抗震安全性。最后,根据分析结果综合评判结构体系抗震性能的优劣,决定是否要修改设计方案。
（2） 桥梁延性抗震设计 目前延性抗震验算所采用的破坏准则主要有：强度破坏准则、变形破坏准则、能量破坏准则、基于低周疲劳特征的破坏准则以及用最大变形和滞回耗能来表达的双重指标破坏准则等。Housner在对悬臂式单质点系统的非线性地震反应进行分析后，将其破坏机理总结为：在形成完全的塑性反应之前，出现某种程度的塑性应变，由此而消耗的能量自然的构成结构等效粘滞阻尼的一部分；当完全进入塑性变形后，产生塑性漂移，并在单方向发展直到倒塌发生。他认为塑性反应阶段，保证结构不破坏的条件是让其保有足够的耗能能力。
（3）桥梁减、隔震设计
减、隔震技术是简便、经济、先进的工程抗震手段。减、隔震装置是通过增大结构主要振型的周期使其落在地震能量较少的范围内或增大结构的能量耗散能力来达到减小结构地震反应的目的。在进行抗震设计时,要根据结构特点和场地地震波的频率特性,通过选用合适的减隔震装置、相应参数以及设置方案,合理分配结构的受力和变形。一方面,应将重点放在提高吸收能量能力从而增大阻尼和分散地震力上,不可过分追求加长周期。另一方面,应选用作用机构简单的减、隔震体系,并在其力学性能明确的范围内使用。减、隔震设计的效果,需要进行非线性地震反应分析来验证。
（4） 多阶段设计方法 随着对地震产生机理、地震动特性以及地震作用下各类结构动力特性、破坏机理、构件能力研究认识的加深以及对结构在不同发生概率地震作用下预期性能目标的不同，促使结构设计在设计原则、设防水准等各个方面进行不断改进。由原来的单一设防水准一阶段设计逐渐改进为双水准或三水准两阶段设计、三阶段设计，以及多水准设防、多性能目标准则的基于结构性能的设计等。
四、抗震加固技术
在加固技术实施之前，应先对抗震能力进行评估。主要是先决定墩柱的破坏形式及墩柱的最大延性能力, 其次计算整体屈服的地震加速度及整体的最大延性能力,最后算出桥梁的抗震能力值。
1 桥梁震害加固技术措施
针对桥梁在地震中的震害类型,目前,国内外桥梁抗震加固主要采取以下技术措施:
(1) 在伸缩缝、铰和梁端等上部接缝处采用拉杆、挡块或者增加支承面宽度等措施,以防止落梁震害的发生;
(2)增加钢筋混凝土桥墩的横向约束, 提高其抗弯延性和抗剪强度,防止桥墩弯曲和剪切震害;
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关键词：山区公路；桥梁设计
Abstract: the complex mountainous highway geology, topography and changeful, hydrologic situation along very different also, therefore, the mountainous area highway bridge design research has the important practical significance.
Keywords: mountainous highway, Bridge design
中图分类号： U445 文献标识码：A文章编号：
1山区公路与桥梁特点
山区公路主要特点是地形、地质、水文条件复杂。地形复杂，表现为沟壑众多，地面高差变化大，纵横坡均较陡直，冲沟发育；地质复杂，表现为滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、陡崖、断层及煤矿采空区等不良地质不同程度存在，岩性、岩石风化程度各有不同；水文条件复杂，表现为水系众多，水文地质、暴雨、洪水等沿路线不尽相同。
受到这些原因的影响，路线布设时平纵横三个方面都受到约束，一般就是平曲线多、平面半径小、纵坡大，桥梁比例高、横坡陡、半边桥和高挡墙多。山区公路桥梁也相应具有上述特点，弯坡桥多，高墩大跨多，墩台形式多，设计中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形地质之间的关系。基于山区复杂的地形地貌，致使山区公路路线中桥梁所占比例大，往往选择曲线、大纵坡、高墩、长桥等设计方案。
2山区桥梁桥位的选择
由于山区的地形、地质及水文条件复杂，桥梁应根据公路功能、等级、通行能力及抗洪防灾要求，结合水文、地质、通航、环境等条件进行综合桥位选择。桥位应选择河道顺直稳定、河床地质良好、河槽能通过大部分设计流量的河段，桥位不宜选择在河汊、沙洲、古河道、急弯、汇合口、港口作业区及易形成流冰、流木阻塞的河段。桥梁纵轴线宜与洪水主流流向正交，对通航河流上的桥梁，其墩台沿水流方向的轴线应与最高通航水位时的主流方向一致。就地质条件而言，桥梁宜设在地质构造单一、岩层完整埋藏较浅、土层坚实、地质条件良好的地段，不宜设在断层、滑坡、溶洞等地质不良地段，应避开断层破碎带，特别是近期有活动的断层带。
3桥梁结构设计
3.1 桥梁上部结构设计
就山区公路而言，由于桥梁在整体路线设计中所占比重较大，一般来讲，桥梁孔跨类型采用标准化跨径占多数，常用的标准化跨径有16m、20m、25m、30m、40m、50m等，截面型式有空心板梁、T梁、箱梁三种结构。对于跨径小于30m的桥梁，一般三种截面型式均可采用，对于跨径40m及50m的桥梁，从梁受力特点出发，一般宜选择的截面型式为T梁。
由于山区公路山高谷深，当桥梁跨越深沟宽谷时，大跨度非标准桥梁类型是必然产生的。对于山区大跨度桥梁类型，一般较常采用的有连续刚构体系、拱式结构体系、连续梁体系三种类型。在高墩和大跨径桥梁中，常采用的是连续刚构体系，将连续刚构桥的主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结。由于桥墩参与工作，连续刚构桥由活载引起的跨中区域正弯矩比同跨径连续梁桥的小。当墩高达到一定高度后，两者上部结构的内力相差大，而薄壁桥墩底部所承受的弯矩、梁体内的轴力随着墩高的增大而急剧减小。当桥梁跨越V型深谷时，一般采用拱式体系桥梁，有钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢拱桥等类型，在大跨径桥梁中，拱式结构的工程造价相对优于其它相同跨径不同结构类型，但拱式结构对于桥位处地质情况要求相对较高。在山区公路设计中大跨径桥梁相对来说最常采用的还是连续梁体系，包括先简支后连续结构及现浇连续梁结构，在弯桥、斜桥及跨线桥中较常采用等高度连续梁结构，跨径一般在60m以内，对跨越大的河谷、河流的桥梁，一般采用悬臂施工的变高度连续梁。
3.2 桥梁下部结构设计
山区公路路线平曲线多、平面半径小、纵坡大，受这些地形、地势条件的限制，山区桥梁的设计难度较大。一般来说，桥梁下部结构设计主要注意以下几个问题。
（1）墩高与跨径的关系，20m跨径桥梁墩高一般为12～20m，30m跨径桥梁墩高一般为18～30m，40m跨径墩高一般为24～40m是比较合理的。在实际设计中，应根据桥梁长度、桥墩高度等选取若干上部结构跨径，进行综合经济比较，从而得出适合的上下部结构比例。山区公路桥梁设计中，通常应根据地形选择一种跨径不宜根据墩高频繁变化跨径，墩柱高度变化很大时，可以采用2O+3Om或者3O+40m的组合跨径，当处于地震烈度较高的地区时，宜采用等跨。
（2）高度较矮的桥墩多采用柱式墩、Y型薄壁墩等，其中又以柱式墩最常采用。柱式墩分圆柱和方柱，圆柱施工中外观质量易控制，且与桩基衔接方便，但从美观上来说，方柱有棱有角，与上构梁体协调，有一定的视线诱导性，较美观。
3.3 基础设计
山区公路桥梁最常用的基础仍为桩基础和扩大基础。在地质情况良好的地段，采用扩大基础的情况相对较多。在山区桥梁存在纵横坡高差较大的情况下，一般采用的扩大基础为分离式基础以适应地形。常采用的桩基础有三类：摩擦桩、柱桩及嵌岩桩。若采用桩基础，则地质情况较好的地段一般采用嵌岩桩，地质情况较差的地段一般采用摩擦桩。桩基础施工方法上多是挖孔桩和钻孔桩。挖孔桩造价较节省，但设计中能否采用挖孔桩，应结合地质情况具体分析，当桩长较长，遇到流沙、软弱夹层、卵石、漂石等容易造成塌孔的地质情况及地下水位较高、地层含有煤气、瓦斯等有害气体时不宜设计为挖孔桩。
篇5
关键词：桥梁；桩基设计；探讨
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：
桩基础是桥梁的两种重要基础类型之一，在桥梁的设计计算与施工中起着举足轻重的作用，万丈高楼平地起，只有基础稳固，才能构造经久耐用、安全稳固的上部构造。因此如何设计选择合理的桩基础，对保证安全，节约投资，降低造价有着巨大的作用。这里主要介绍如何正确的区分桩基础中的端承桩与摩擦桩；在实验结论的基础上正确的计算桩基承载力；怎样准确确定嵌岩深度及桩端持力层厚度；还有怎样合理的布置桩基配筋。
1 正确区分端承桩和摩擦桩等桩基类型
通常认为，凡嵌岩桩必为端承桩，凡端承桩均不考虑土层侧阻力。实际上，大量现场结果表明：桩侧阻力、端阻力的发挥性状与上覆土层的性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质和嵌岩深径比、桩底沉渣厚度等因素有关。
一般情况下，上覆土层的侧阻力是可以发挥的，而且随着长径比l/d的增大，侧阻力也相应增大；只有短粗的人工挖孔嵌岩桩，端阻力先于土层侧阻力发挥，端阻力对桩的承载力起主要作用，属端承桩。对l/d>15－20的泥浆护壁钻(冲)孔嵌岩桩，无论是嵌入风化岩还是完整基岩中，桩侧阻力均先于端阻力发挥，表现出明显的摩擦型。对于l/d≥40，且覆盖土层不属于软弱土，嵌岩桩端的承载作用较小，此时桩基受力状态为摩擦桩，桩端嵌入强风化或中风化岩层中即可。在某些地区，泥质软岩嵌岩灌注桩l/d>45时，嵌岩段总阻力占总荷载比例小于20%；l/d>60时，嵌岩段端阻力占总荷载比例小于5%。究其原因，一方面由于嵌岩桩桩身的弹性压缩，导致桩顶沉降，这个弹性压缩量引发了桩周土体的剪应力，也即是土对桩的摩阻力。另一方面，钻孔桩的孔底残留的沉渣，形成一个可压缩的软垫，至使桩底也会产生沉降，这一沉降和上述桩本身的压缩导致桩身与土体、嵌岩段桩身与岩体产生相对位移，从而产生侧阻力。而这种桩身弹性压缩和桩底沉降是随着长径比l/d的增大而增大的，因而导致摩擦力和侧阻力的增大。
同时，传递到桩端的应力也随嵌岩深径比hr/d的增大而减小。当hr/d>5时传递到桩端的应力接近于零；但对泥质软岩嵌岩桩，hr/d=5－7时，桩端阻力仍可占总荷载的5%～16%。
由此可见，端承桩和摩擦桩的区分，不能单纯从是否嵌岩来区分，要考虑上覆土层的性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质、嵌岩深径比和桩底沉渣厚度等因素。
2 科学计算桩基承载力
桩基承载力的计算是桥梁设计的重要内容。关于承载力的计算公式，《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)给出了明确的规定：支承在基岩上或嵌入基岩内的钻(挖)桩，其单桩轴向受压容许承载力［Р］，可按该规范中的公式计算，公式表明：嵌岩桩的单桩轴向受压容许承载力［Р］，仅取决于桩底处岩石的强度和嵌入基岩的深度，以及清孔情况、岩石破碎程度等因素。根据规范描述，通常认为只要是嵌岩桩，就是端承桩，就适用于这个公式。实际上，只有在嵌岩桩在清孔绝对干净，桩底处于理想支撑，桩底岩石完整且强度很高时，桩的竖向位移很微小，桩基才表现为典型的端承桩，公式的使用是无可争议的。实际工程中，只有当桩基长径比较小，土层侧阻力占比例不大时，桩基主要表现为端承桩的特征，公式才可使用。
公式中对“h”的要求是“桩嵌入基岩的深度，不包括风化层”。通常的理解是桩必须嵌入新鲜基岩，而不论其上面风化岩层的强度如何。有的强风化硬质岩(如花岗岩)，其极限强度往往大于极软岩新鲜岩的强度。说明一般硬质岩的微弱风化层、甚至强风化层的强度都相当高，不考虑这些层次的嵌岩深度，一律要求嵌入新鲜基岩是不妥的。按照这个原则，在风化层很厚的情况下，桩基嵌岩很深。在设计上，必然导致计算承载力［Р］远小于实际极限承载能力Р；在施工上，则会导致工程量的增大，工期的延长，成本的增加等情况。
工程试验证明，当岩面较平整，桩的嵌岩深度h>2d时，桩侧嵌固力约占总荷载50%以上。随着嵌固深度增加，承载力也随之增大。但嵌固深度h>3d时，承载力增长不大。公式中没有对h规定限值，也没有随h值增大而设定相关的折减系数。因此，在桩基设计实践中，当桩基承载力需要通过较大的嵌岩深度来提高时，不妨考虑加大桩径。
3 准确确定嵌岩深度及桩端持力层厚度
桥梁工程桩基设计中，经常会遇到两软弱岩层之间穿越强度很高的一定厚度的岩层(夹层)，或者有些地区溶洞比较发育。如果这种夹层厚度不够承载厚度要求，钻孔桩就需要穿越夹层，以达到持力层，这对施工机械和施工进度都是极大的考验。
对桩底基岩厚度的确定，主要有三个条件：(1)不考虑桩身周围覆盖土层侧阻力，嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度，按构造要求0.5m；(2)要求桩底以下3倍桩径范围内无软弱夹层、断裂带、洞隙分布；(3)在桩端应力扩散范围内无岩体临空面。对于一般夹层，只要满足前两个条件即可作为持力层。对岩溶地区桩基，由于岩体形状奇特多变，岩溶洞隙的分布毫无规律，现有勘探手段难以事先查明它的准确位置及大小，导致工期延长、工程费用增加。基于计算所需的边界条件十分复杂，而岩溶地基比一般岩石地基影响因素更多，以前通常要求桩端下有4m、5m或5倍桩径持力层厚度，对于不同桩径、不同的单桩承载力，如果同样要求基桩端面以下有5m完整基岩，两者的可靠度是不尽相同的。为使桩基设计经济合理，应根据经验值和试算数值相结合的方法来确定嵌岩深度及桩端持力层厚度。
4 采取合理的桩基配筋布置
基桩各截面的配筋，理论上应根据桩基内力进行计算布置。桩基内力可采用“m”法或其他有可靠依据的方法计算。按“m”法计算桩基时，桩身弯矩有四个特点。(1)弯矩分布规律近于一条自顶向下衰减的波形曲线，且衰减很快；(2)桩身最大弯矩发生在第一个非完整波形内，一般在地面以下约3m位置；(3)桩身弯矩在第一个弯矩零点以下很小，可以忽略不计，其下桩身主要起传递竖向力作用；(4)第一个弯矩零点位置在桩入土深度h=4/αh处。
在设计中通常有两种钢筋布置方式。一种是根据最大弯矩处进行配筋。从桩顶一直伸到最大弯矩一半处下一定锚固长度位置，减少一半配筋再一直伸至弯矩为零下一定锚固长位置，再下为素混凝土段，对于软基，桩主筋最好穿过软土层。另一种是将基桩主筋一半部分一直伸到桩底。从桩体受力和节省工程费用以及发生事故处理的难度来看，前一种更合理。这是因为：由于桩基较长一段不设钢筋，比后者节省了部分钢筋；底部断桩时，钢筋笼拔出后，可原孔再钻，减少扁担桩发生机率。但是，第二种配筋方式可以减小施工难度，桩基灌注混凝土时，钢筋笼的定位是十分重要的，钢筋布置到桩底，易于固定钢筋笼。
5 结束语
我们如果要设计好桩基础，就必须首先完全的认识与了解它，然后根据它与岩石、土壤、沉渣及自身的关系特性综合考虑，结合实验结论与经验，合理的设计使用桩基础，力求经济适用，坚固持久。
参考文献：
[1] 张喜刚，鲍卫刚.公路桥涵地基与基础设计规范(JTGD63-2007).人民交通出版社，2009，（3）．
篇6
1．1设计荷载结构自重:自重系数1．04，包括自重和二期恒载。二期恒载包括8cm厚的混凝土桥面铺装层，10cm沥青混凝土铺装层，护栏及防落网。预加力。混凝土收缩及徐变:混凝土收缩徐变的延续期按10年计入;28d抗压强度标准值50MPa;环境相对湿度80%。基础变位作用:最大沉降5mm。取其包络作为基础沉降工况的效应。汽车荷载:1．3×公路I级，双向4车道。均匀升温+25℃，均匀降温－25℃。1．2梁部设计根据城际铁路管理部门要求“上跨高速铁路桥梁的梁部宜采用整体箱梁”，本设计采用单箱双室等截面连续梁，底板厚25cm，顶板厚28cm，腹板厚50cm，箱梁顶宽1424cm，底宽925cm，横断面如图2所示。预应力设置:腹板束采用型号15．24－17，顶底板束采用型号15．24－15钢绞线，内径为90mm金属波纹管成孔。预应力钢绞线锚下控制应力均为1395MPa。采用有限元分析软件桥梁博士进行梁的计算。用梁单元建立3跨连续梁的平面模型，共有单元155个，节点156个，考虑4个施工阶段对结构进行模拟分析。单元划分如图3所示。依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62－2004)相关规定进行计算，承载能力极限状态检算如图4、图5所示，由图可知满足要求。其他计算均满足规范要求，不再一一列举。1．3下部结构设计跨铁路孔桥墩采用双圆柱式墩，单排灌注桩基础，墩柱直径1．8m，桩直径2m。下坡端桥墩和梁固结，固结墩墩高13．2m，控制设计。采用“桥梁通”软件进行计算，墩身内力从整体模型中提取，桥墩计算结果如图6、图7所示，最大轴力、最小轴力与弯矩组合工况均能满足规范要求。桩基计算计算结果如图8、图9所示，桩长为55m，桩身最大弯矩为8198kN·m。1．4防护棚设计因公路桥施工时铁路梁已经架设完成，需塔设防护棚洞以避免铁路桥梁受到破坏。防护棚采用钢管柱支撑贝雷梁的形式，贝雷梁型号采用单层单排不加强型，跨度12m。钢管柱直径630mm，壁厚10mm。横断面布置见图10。1．5城际铁路相关设计1．5．1成桥后提供线界需满足高速铁路7．25m的净高要求及接触网回流线外1m不得有构造物的净宽要求。本设计净提供净高8．5m，距回流线不小于5m，满足要求。1．5．2防撞墙、防落网、异物侵限监测装置设计设置双SS级墙式防撞墙，防撞墙高度均为1．1m，护栏宽度0．5m，双护栏间净距1m。外侧护栏顶部设置防落网，防护网高1．4m，防落设施总高度2．5m。防护网高度不应小于2．2m，网眼不大于0．25cm2.异物侵限监测装置放在最外侧防撞墙上，异物侵限监测装置设置长度要求如图11所示。本桥沿整孔布设，满足要求。1．5．3中央分隔带处理防止中央分隔带坠落物体，跨城际铁路桥孔中央分隔带处采用封闭设计，用混凝土盖板密扣于两桥之间。图11异物侵限监测装置设置示意
2施工注意事项
及安排桥梁桩基钻孔采用冲击钻或旋挖钻，桥墩墩柱与盖梁采用模板现浇。箱梁采用满堂支架施工，跨铁路桥梁位置采用防护棚洞防护。施工时应注意:(1)铁路两侧桩基施工时，钻机位置应放置在远离铁路两侧，防止钻机倾覆影响铁路安全。(2)钢筋笼吊装时，应根据钻机距离铁轨的距离，合理确定钢筋笼吊装段长度，防止钢筋笼倒塌影响铁路安全。(3)湿接缝施工时，应采取防护措施，防止落物，影响铁路运营安全。(4)系梁开挖时采用人工配合机械开挖，开挖方式为从上到下逐层开挖，采取必要的防护措施，基坑施工完后，及时对基坑进行回填。为加强建设项目管理、全面履行合同、控制施工成本，确保工程建设工期、质量、安全、生态环境保护等建设目标全面实现，针对该工期紧的特点，需成立项目经理部，负责施工桥梁施工的总体组织管理与对外协调。
3结束语
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关键词：桥梁设计；间隔震；设计
中图分类号：K928文献标识码： A
引言
近年来我国强震频发，地震给人们的生命财产造成了不可估量的损失。桥梁结构由于自身上部结构质量大的特点，容易遭受震害。桥梁作为生命线工程，在震后的紧急救援、抗震救灾以及灾后重建中发挥极其重要的作用。本文总结了以往地震中桥梁结构常见的震害现象，并对其产生原因进行了探讨。阐述了桥梁抗震设计的几种分析方法，最后对桥梁抗震的发展进行了展望和建议。
一、桥梁常见震害及原因分析
1、落梁
早期由于桥梁抗震设计方面的经验不足，设计者通常低估了桥墩间的相对位移，地震时桥墩发生大位移，常常引起落梁震害的发生。这类破坏对上部结构是致命的，导致交通直接中断，并且对后续的抗震救灾通道的打通影响甚大。
2、支座破坏
支座是桥梁结构传递力的重要连接构造，必须具备足够的平动及转动变形能力。相比其他部件，支座的可更换性强，震后检修时可较为容易地将受损支座维修更换，但这也经常导致支座的抗震设计得不到足够的重视。因此，历次破坏性地震中，支座发生移位、脱空，支座锚栓被剪断及不可恢复的塑性变形甚至破坏的现象比较普遍
3、桥台、桥墩破坏
桥台体量和刚度大，设计时一般采用静力法设计。桥台多是由于台后填土的塌陷导致桥台的倾斜甚至倒塌，或是由于梁体的撞击导致桥台的损坏。桥墩在地震中遭受破坏的较多，在桥梁的抗震设计中也是重点和难点，由于修复困难，一般多遇地震下应使其保持弹性工作状态，罕遇地震下如若无法保持弹性工作状态，应合理地控制在弹塑性工作状态，确保大震不倒。
4、梁体移位
地震来临时，由于水平地震波能量的输入，梁体多会发生纵向或横向的移位，此类震害现象在地震中极为常见。简支梁桥，若两跨梁相向运动，梁体则会发生撞击而损毁梁体，若纵向位移过大，则发生梁体脱离支座，严重时则发生落梁。对于同一跨内的多片梁体，由于横向连接构造薄弱，横向的移位通常会损坏连接构造，使之不能协同工作，同时横向移位也常导致抗震挡块的破坏，。设计中除要重视梁体自身的强度设计外，还应注意纵向、横向挡块及连接构造等细节设计，在挡块与连体之间可通过设置木垫块或阻尼橡胶来减轻碰撞的震害。震后若梁体自身受损不严重，可用千斤顶使梁体复位。
5、其他震害
地震时除对桥梁结构产生上述的损坏外，若桥址处地基土较差，存在液化现象或位于断层上，桥梁结构基础常会产生大的变位，导致桥梁结构的破坏甚至倒塌。此类震害对于桥梁结构的破坏是毁灭性的，无法修复，选线时要注意避绕此类地质灾害。无法避免时，应优先考虑采用结构形式简单的简支梁桥通过并采用深基础、加大桩基配筋等工程措施来最大程度地减轻震害。
三、对桥梁减隔震设计策略
1、桥梁减隔震设计的概念
许多研究者认为要做好一座桥的抗震设计，必须首先重视桥梁抗震的概念设计桥梁抗震的概念设计，即明确桥梁的抗震设防目标和抗震思路，从总体上把握如何进行一座桥梁的抗震设计。根据目前抗震理论的发展，可在开始分析时确定桥梁抗震设计的方向和目标。概念设计是抗震分析的基础和前提，对于整个桥梁抗震分析至关重要。
2、桥梁减隔震的分析方法
地震反应分析的发展大体经历了静力法、反应谱法、时程分析法个阶段的发展。静力法，将结构假设为刚体，假设结构各部分与地震动具有相同的振动，计算简单，但不能考虑地震时结构的变形，至今仍用于桥台的抗震计算。反应谱理论，采用“地震荷载”的概念，从地震动出发求结构的最大地震反应，但同时考虑了地面运动特性和结构的动力特性之间的关系，比静力法有很大进步;但在设计中仍把地震惯性力视为静力，以弹性分析为主;目前被大多数国家的抗震规范采用，在多遇地震计算或对称结构的抗震计算时是主要采用的分析手法。时程分析法能够反映地震动振幅、持时和频谱特性，并能考虑非一致激励和结构的非线性，理论上可以得到更可靠的分析和设计。我国抗震规范已要求在非对称、复杂和重要的结构中采用时程分析法进行结构的抗震分析。目前大多数国家的抗震规范都是采用基于强度的抗震设计方法。然而，人们从历次的地震中发现强度不一定是导致结构倒塌的主要原因，只要结构初始强度基本保持不变，不出现因非弹性变形的加剧导致的强度的迅速丧失，结构就能在地震中幸存。近年来，一种新的抗震设计方法―基于性能的抗震设计方法被人们逐渐认识和接受。这里主要指结构在受到不同水平地震(不同概率地震)作用下的性能达到一组预期的性能目标。基于性能的抗震设计是使设计出的结构在指定强度地震下的破损状态及其造成的经济损失、人员伤亡等控制在预期的目标范围内，使结构震后的功能得以延续和维持。基于性能的抗震设计的特点是提供了社会团体、业主根据自己的需求选择结构在相应地震下性能目标的机会，设计人员根据所选定的性能目标进行设计，使结构在设计地震下的响应满足预期的抗震性能目标。从性能设计的特点来看，基于性能的抗震设计是一个十分理想的目标，所设计的结构将会更经济、合理，且对应于不同的设防水准结构的性能是可预知的。
四、我国桥梁减隔震设计的展望与建议
我国是一个多震国家，随着经济建设的快速发展，穿越高烈度地震区桥梁越来越多，设计者需更加注重桥梁抗震的概念设计，不断学习抗震方面的新理论，探讨和摸索桥梁抗震方面的新措施，在桥梁的抗震设计方面做出更好的成绩。
1、建立市政公路桥梁震害预警系统
我国市政公路桥梁震害预警系统需要进一步的加强，所以就需要借鉴先进国家的技术，沿公路桥梁建立地震观测点，形成一套公路桥梁地震观测及预警系统，在地震来临时能迅速获取地震波的信息，从而为公路桥梁的安全可靠运营、损失评估和应急处置提供决策依据显得十分迫切。
2、加大减隔震等新技术的应用
减隔震概念的引入，帮助工程师们开辟了桥梁抗震的一块新天地。采用一些新材料、新装置减少地震动对结构的输入，增加结构的阻尼，延长结构的周期，很大程度上解决了抗震对结构较为苛刻的要求，从而达到安全、经济的目的。目前如高阻尼橡胶支座、铅芯橡胶支座、双曲面球形钢支座及液体粘滞阻尼器等减隔震装置在公路、铁路桥梁、市政桥梁上使用较多，并且达到了较为理想的减隔震的目的。
3、抗震、减隔震理念的综合应用
毋庸置疑，传统“硬抗”的抗震手段，由于理论明确，计算简单，在一些地震烈度不高的中小跨径桥梁的抗震设计中仍是主要手段。但在一些高烈度地震区，若按“硬抗”的设计思路，则可能出现桥梁抗震设计无法进行或投资大大超限的尴尬。必须采用延性抗震或减隔震的设计思路。具体工作中，设计者应结合具体的桥梁重要程度、桥型、孔跨式样及所处桥址的地震参数，综合考虑进行选择以达到保证结构安全、经济的目的。
结束语
综上所述，我国的一个多震的国家这就使得在桥梁的设计中，必须要重视对其减隔震的设计，这样不但可以保证桥梁的质量安全，还可以确保人民群众的生命财产安全，维护社会的稳定。
参考文献
[1]谭健.市政桥梁设计中隔震设计的探讨[J]. 《城市建设》,2012,(36).
[2]黄毅,余久成.市政桥梁设计中隔震设计的探讨[J]. 《建筑工程技术与设计》,2014,(20).
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关键词：设计荷载；公路桥梁；荷载效应；分项系数
1 公路桥梁荷载标准现状
2004年修订的《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）采用车道荷载形式如图1所示。2004版公路桥梁荷载标准中规定：汽车荷载修改调整为车道荷载的模式，废除车队荷载计算模式。并且提出车道荷载的均布荷载kq和集中荷载KP的标准值。
2 车辆荷载效应计算理论
2.1 影响线计算
桥梁结构必须承受桥面上行驶车辆时的移动荷载的作用，结构的内力也随作用点结构上的变化而变化。所以需要研究并确定其变化范围和变化规律和内力的最大值此过程中作为设计标准。因此，需要确定的是荷载最不利位置和最大值。首先要确定在移动荷载作用下，结构内力的变化规律，将多种类型的移动荷载抽象成单位移动荷载P=1的最简单基本形式。只要经过清楚地分析内力变化规律，其他类型的荷载就可以根据单位移动荷载作用下的结构内力变化规律叠加原理求出。影响线是内力（或支座反力）在移动单位荷载的作用下的引起的变化规律的图形。所以，影响线是研究车辆荷载等移动荷载作用下桥梁结构内力最大值的基本工具。初步选定对周围环境的影响的工程规模及结构类型、使用要求、材料情况、施工条件、造价等因素，根据路基地质条件，几种可供考虑的路基处理方案。勘察工作提供的资料一般仅作一般性的对软土描述，土的物理力学组成状况性质指标没有提供。结构力学中认为影响线是一个指向不变的单位集中荷载沿结构移动时某一量值变化规律图形。实际上，影响线是以荷载位置为变量的某量值的函数。
有限元法目前被公认是求解工程中所遇到的各种问题的有效通用方法，实际上，其应用范围还要广泛得多。桥梁结构影响线一般采取此种方法。
2.2 横向分布系数计算
上个世纪三十年代开始“荷载横向分布”概念得到应用，桥梁空间结构的计算理论被大量的试验验证和研究，于是用平面问题可以来处理空间计算问题，合理地简化为空间问题提供了实用理论的计算方法。该方法计算原理是用一个近似的影响面去代替精确的影响面。荷载横向分布的原理可以归纳如下：（1）建立在用一个近似的内力影响面去代替精确的内力影响面的基础上。近似内力影响面可用变量分离得到，其坐标？浊（x，y）=？浊1（x）・？浊2（y）；（2）梁桥空间结构近似计算中，“荷载横向分布”仅仅是借用的概念，其本质是“内力”的横向分布。原因是在变量分离后在计算式的表现形式上成了“荷载”横向分布；（3）只有在一些特殊的条件下，比如常截面的简支梁桥承受按正弦曲线沿桥跨分布的荷载时才存在确切的荷载横向分布。荷载横向分布常用的方法：杠杆原理法：将桥面板看成忽略了与主梁之间横向联系的支承在主梁上的简直梁或悬臂梁；正交异性板法：换算成弹性平板来求解主梁和横隔梁的刚度。修正偏心受压法：考虑横隔梁刚性很大的主梁的抗扭影响；刚性横梁法：假定横隔梁变形后保持直线，刚性无限大；刚接板法：把相邻主梁之间的联系视为刚性链接，传递剪力和弯矩。
3 桥梁荷载设计存在问题
目前桥梁设计中存在的主要问题是桥梁载重能力设计不足。桥梁在载重力有两种极限状态：承载能力和正常使用。由于承载能力不足，结构整体或某部位的稳定性在超出桥梁的承载极限后就会受到破坏，桥梁混凝土构件在重复荷载的情况下会超出疲劳极限而丧失稳定性。目前，在桥梁设计中有些规范不予考虑对于重复荷载产生的破坏，这样的规定使得桥梁主梁设计非常有效，但是直接忽视重复荷载在桥梁其他部分设计，非常不利于桥梁的安全性和年久性。
3.1 加强管理
目前桥梁超载问题要尽量避免，在我国大体上有三种桥梁超载现象：一是一些老桥梁超龄负载运营，较早时期修建的；二是车流量超过了设计上限的桥梁在实际使用过程中；三是违规超载现象，这种现象只有个别车辆存在。为了计算方便，均布荷载及集中荷载组合作为桥梁设计建议设计荷载的优先选择。城市桥梁中，占绝大大多数的是低于50m跨度的荷载连续的中小型跨度桥，应该5～50m跨度桥梁按照荷载的内插方法，具体的参照《公路桥梁设计通用规范》（JTGD60-2004）来考虑。
3.2 耐久性问题
在建造和使用桥梁的过程中，因为其基本功能导致，桥梁要能抵抗住包括有害化学物质和自然环境（如以及台风、地震）以及人为因素等作用的影响。另外，在桥梁使用过程中，其材料将会日趋衰退导致功能减退，导致了桥梁各部分存在不同程度的损坏。据不完全统计，除上述原因，影响桥梁结构耐久性的问题根源是设计。
4 桥梁作用效应组合
根据极限承载能力来设计荷载组合，有以下几种组合方式：组合Ⅰ，基本可变荷载与永久荷载组合；组合Ⅱ，基本可变荷载与永久荷载组合加上可变荷载；组合Ⅲ，基本可变荷载与永久荷载组合加上偶然荷载（由于船只或漂浮物碰撞而引起）；组合Ⅳ，城市桥梁在施工过程中，可以利用施工中可能出现的结构重力、脚手架、材料机具、人群等由于施工而产生的荷载进行组合；组合Ⅴ，城市桥梁在设计时承受的永久荷载，例如由于重力、预加力、地震等原因产生的荷载相互作用组合在一起组合方式。桥梁设计中结构重力与汽车荷载二者产生的效应方向相同时：组合Ⅰ：1.2SQ+1.4S'Q1；组合Ⅱ：1.1SQ+1.4S'Q1+1.3SQ2：但是，如果桥梁设计中结构重力与汽车荷载二者产生的效应不同：组合Ⅰ：0.9SQ+1.4S'Q1；组合Ⅱ：0.8SQ+1.3S'Q1+1.3SQ2。其中结构重要性系数为标准值、频域值、分项系数以及组合系数等，此内容在进行公路桥梁设计时，它的自由度和灵活度设计宽泛一些。
5 结束语
充分掌握车辆荷载的特点、国外制订的荷载标准并充分考虑我国实际状况，我国车辆荷载标准基本方法得到确定，中国的公路桥梁荷载模型发展方向符合世界桥梁发展的潮流趋势，与国外相比，荷载标准值有些偏高有些偏低。总体上，我国规范中的荷载设计效应比国外标准偏低，小跨径桥梁梁的设计荷载标准值低的较多。针对目前国内桥桥梁破损的情况而言，适当提高设计荷载标准是妥当的。希望加以重视，不断完善我国的桥梁荷载规范，使得我国桥梁规范制定工作达到国际上的领先水平。
参考文献
[1]交通部，公安部，发展改革委，质检总局，安全监管局，工商总局，法制办.关于在全国开展车辆超限超载治理工作的实施方案（2004 年）[Z].北京.2004.
篇9
关键词:桥梁抗震设计；影响；重要性；方法
中图分类号：U445.7文献标识码：A
最近几年，我国经济建设快速发展，推动了铁路工程、公路工程以及市政工程的发展，而这些工程都会涉及到桥梁建设，所以桥梁在数量和跨度上得到了很大的提高。与此同时桥梁也出现了很多问题，2008年的汶川地震促使桥梁遭到严重损坏。桥梁遭到损害之后，不仅促使群众损失了生命财产，也降低了相关部门应对突发事件的能力，所以桥梁抗震设计是非常重要的。
一、地震对桥梁的影响
桥梁和建筑结构相比，对地震的反应更加敏感。建筑结构体系内部是高次超静定，如果有承重构件损坏，其他的构件可以继续承重，所以不一定能造成灾难性的后果。可是，桥梁结构一般是静定结构或者低次超静定结构，如果一个或者几个构件遭到损坏，就会影响整个结构，促使桥梁在发生地震时就会受到严重影响。
地震主要通过两种形式影响桥梁结构物，首先是场地和结构物发生相对位移，导致强制变形；其次是场地运动导致结构物震动。第一种是因为强制变形产生的超静定内力或者严重的相对变形对结构物的安全产生影响；第二种是利用惯性力将地震载荷加到结构物上，导致结构物的承受超过其承载极限，进而损坏桥梁。
二、桥梁震害分析
桥梁震害受到地震烈度的直接影响，如果烈度较低，产生的震害就轻，如果烈度较高，产生的震害就重。同时，桥梁的震害还受到桥梁的结构形式、体系布置以及桥址区的影响。
（一）桥梁支座的震害
桥梁结构中抗震性能比较薄弱的环节是桥梁支座。通过对震害的调查表明支座震害较为严重。主要由于桥梁设计忽视了抗震要求，导致有些支座形式和材料不能满足抗震要求，同时连接和支档等构造措施不够合理。支座遭到破坏主要表现为支座脱落、支座锚栓被剪断、支座位移等。
（二）桥梁墩柱的震害
桥梁墩柱震害主要表现为墩柱弯曲破坏和墩柱剪切破坏。而弯曲破坏主要表现为混凝土剥落、开裂等，进而导致严重的形变。剪切破坏常见于大地震，这属于脆性破坏，一般导致桥梁垮塌，产生严重的震害。
（三）桥梁桥台的震害
桥台震害主要表现为地基承载力丧失之后会导致桥台滑移、台身和上部结构的碰撞、桥台倾斜。如果一端桥台垮塌就会严重损害边跨桥梁。例如唐山大地震导致较多的桥梁破坏，尤其是桥头高填土处等。
（四）桥梁基础的震害
大部分震害资料表明，桥梁基础发生震害主要由于地基失效。桩基础的震害，不仅由于地基失效，还因为上部结构的惯性力导致的弯曲破坏等。另外不合理的桩基设计也导致了震害。
（五）落梁
落梁震害主要表现出纵向落梁。主要由于地基失效导致桥梁跨度变大或者错位等。在地震中经常发生落梁事故，例如唐山大地震有18座公路桥梁发生落梁，在汶川大地震中也发生类似的落梁震害，最终导致桥梁垮塌。
三、桥梁抗震的重要性
（一）建筑抗震设防重要性的分类
依据建筑对在社会、政治、经济、文化的影响程度，建筑抗震设防类别的重要性可以分为甲类、乙类、丙类、丁类。而桥梁属于甲类，其抗震设防标准应该高于本地区抗震设计基本地震加速值A得要求。而公路桥梁抗震设防有可分为甲类和乙类。如果桥梁在交通网络中占有关键位置，并且承担着较大的交通量的大跨度桥是甲类；而在交通枢纽上的其他桥梁是乙类。根据以上标准甲类指的是那些多孔跨度超过1000米或者单孔跨径超过150米；乙类指大、中、小桥梁。
四、桥梁抗震设计的主要方法
防止落桥的主要方法有AASHTO-LRFD桥梁设计规范和Caltrans桥梁设计规范。
（1）AASHTO-LRFD 桥梁设计方法
首先，这种桥梁设计方法中的地震荷载是一种水平效应。通过弹性地震反应系数和上部结构等效重量之积，可以得到地震荷载的水平效应。地震的
反应系数公式为：Cm=1.25AS/Tm¾＜2.5A=A90.8+4Tm=3ASTm¾。
公式中，A 表示的是加速度系数，A 的确定是根据等震图进行的，等震图表示在设计寿命50 年之内超过这个地震等级的概率为10%；S 表示的是场地系数；Tm 表示的是以秒为单位的第m 模态的结构周期。通过地震的反应系数公式，可以采用四种地震分析方法对设计图进行合理设计，分别是均布荷载法、单模态谱法、多模态谱法和时程法。
（2）Caltrans桥梁设计规范
Caltrans桥梁设计规范是一种单一水平基准力的设计方法，主要有四方面设计组成：用弹性加速反应谱ARS定义地震力、用多模态反应谱分析考虑桥台刚度效应、用延性和风险系数设计构建以考虑非弹性效应、合理设计构建详图。此种桥梁设计方法在计算岩石峰值加速度时主要应用反应谱定义地震力，然后对反应谱得出的反应谱曲线进行分析，最终得出岩石峰值加速度。此种方法可以应用不同方法对不同形态的桥梁进行抗震设计。比如，如果桥梁的对称性良好，就要应用等效静力分析法；如果桥梁结构不规则，就要应用多模态反应谱分析方法进行桥梁抗震设计。
当前，人们不断提高对桥梁抗震设计的重视度，很多专家也加强研究桥梁抗震设计，而Caltrans这种桥梁抗震设计方法获得了最大的进步。Caltrans重新分类新的桥梁，进而增加了桥梁抗震性能准则的桥梁类型，明确分出标准桥梁和非标准桥梁。桥梁抗震设计保证了桥梁所有结构的强度以及延伸性，避免桥梁在地震中倒塌。Caltrans桥梁抗震设计采用了新的方法，在桥柱、桥墩、背墙以及侧墙上设置非弹性。Caltrans桥梁抗震设计关注位移。所以，此种方法认为结构外形以及塑性的转动能力决定了应用非弹性静力分析和估算。每一种抗震分析方法存在着优势和劣势，只有充分利用优势，避免劣势，才能得到更好的桥梁抗震设计。
五、结语
当前，我国正在建设高速公路，而公路桥梁是其重要组成，促使人们加大了对桥梁建设质量的重视。为了提高桥梁质量，相关人员就要加强桥梁抗震设计，不断完善桥梁设计，为公路建设服务，为经济和社会的发展服务。
参考文献
[1] 陈尧三，赵铁永，石丽芳.关于桥梁抗震设计的几点思考 [J]. 科技资讯，2008（02）.
[2] 郑锦新.浅谈公路桥梁的抗震设计 [J]. 科技创新导报，2009（22）.
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关键词:桥梁设计、新理念、探讨
中图分类号：TU997文献标识码： A
绿色是目前设计领域提出的一种全新的概念，它是在产品设计制造过程中，从形成概念到生产制造等各个阶段，都以绿色理念为基础，在设计制造中节约资源和能源，设法防止产品及工艺对环境产生的负作用，使设计出的产品更满足绿色产品的要求，并从根本上防止污染，它弥补了传统设计中的不足。
一、以绿色设计阐述
1、绿色设计的核心本质。绿色设计要综合分析整个生产、生活系统物质的充分利用，形成良性的生产循环，核心是减量、重复利用和循环。减量是指降低能耗、节约资源，实现可持续发展。重复利用是指减少消耗的同时注重产品的再利用性，充分发挥产品的价值。循环指合理回收再利用废弃物中有用成分以开发二次资源。
2、绿色设计的基本原则。绿色设计要遵从以下几项基本原则：闭环设计原则、资源最佳利用原则、能源消耗最小原则、零污染原则、技术先进原则。
闭环设计原则体现的是产品全生命周期并行；资源最佳利用原则是指尽可能选用通过简化产品结构实现可回收再利用性的可再生资源，并在产品的整个生命周期中最大限度的利用选用的资源的设计原则。能源消耗最小原则是指产品整个生命周期循环中实现能耗最少。零污染原则是指设计时消除污染源，从根本上防止污染。技术先进原则是指创造性的应用最先进的技术来获得最佳的生态经济效益。
二、桥梁结构物的产品特殊性
桥梁结构物具有极其特殊的特点，主要表现在：一是桥梁造价与原材料价格、设计及施工方案等相关，与市场供需关系不大，主要是由政府相关部门根据社会、经济的发展状况确定实施；二是桥梁建设规模导致桥梁设计对社会效益、经济效益及生态效益影响巨大；三是桥梁设计的使用年限决定了其对社会、环境影响的深远性；四是桥梁在其寿命范围内的使用过程中不会产生对环境有害的垃圾但在超期服役后就变成了难以处理的废弃物；五是桥梁结构应具有抗侵蚀和抵御不利环境因素的能力。
三、绿色桥梁设计的思想
桥梁体系的选用。桥梁体系中的各种体系均有一定的适用范围，在设计中要根据实际情况，对梁、拱、刚架、吊与组合体系进行合理的选用，以减少造价，方便后期养护造。在桥梁设计中如若盲目追求景观效应，采用大量复杂且不成熟的结构体系进行设计，会出现很多弊端。首先会造成施工工艺复杂，需要使用大量不同的各种模板和机械设备。其次是对于一些不适用于上跨桥桥梁体系会造成视觉上的侧向压缩感使人感到压抑。再次是由于钢结构的桥梁对防腐的要求高，会造成建成后的养护工作繁杂，使投入加大，并且随着交通发展上跨桥可能会改建。以上这些弊端都不符合绿色设计的基本原则。通过绿色设计原则可以对上跨桥体系选择进行整体优化。
通过采用简洁的桥梁体系、统一结构尺寸，可以有效简化施工工艺并节约施工用料。为满足景观要求也可以适当考虑设计一些复杂体系，但要注意整个桥梁设计的主次关系和重点。对于跨线桥的设计应考虑所在地经济及建设的长远发展及规划。对于复杂体系桥梁的设计要采用索、梁组合的体系，加大主梁的刚度，减少拉索的用量的设计来方便日后对桥体的养护和维修。同时要结合地形来设计桥梁体系，使桥梁与周围环境实现和谐统一，以满足绿色桥梁设计的要求。
四、桥梁结构设计
1、根据绿色设计的原则中闭环设计原则，在对桥梁结构进行设计时，要充分以桥梁在其生命周期内所面临的各种荷载、各种不利的环境因素以及自身承载能力的退化为设计前提，通过全面精准的结构计算来保证桥梁过程使用中的安全性。对于架构在海上的桥梁，要对其承受风荷载、海水及湿热空气能力在设计中予以充分考虑。对于钢结构桥梁要全面考虑防腐措施的设计。
2、根据绿色设计原则中能源消耗最小原则和零污染原则，在设计中要准确分析结构受力，并合理的设计桥梁结构尺寸和配筋及结点。充分考虑结构安全的同时，以最小的材料消耗实现最大的效益。通过设计合理的施工万案并活用各种结构体系来提高桥梁质量，减少材料能耗并降低环境污染。
3、根据绿色设计的原则中的技术先进原则，在对桥梁结构进行设计时，要结合具体的实际情况，进行技术先进的结构形式设计。总之，运用绿色设计的理论和观念进行桥梁结构设计，要比传统的桥梁设计更具备美观、安全性及经济适用性，对环境影响也会更小，更有可持续发展的价值。
五、桥梁附属设备的设计
伸缩缝、支座、排水系统、照明系统等都是桥梁的附属设备，他们虽然在工程造价中占用的比例不高，但也对桥梁设计质量以及桥梁服务水平起到重要的作用。当前桥梁的排水系统设计一般重视度不足，设计也较简单粗犷，不尽合理，桥面污水随意排放，这种情况的形成正是当初在桥梁设计时未全面考虑环保因素而造成的。通过绿色设计可以实现对桥梁原有缺点的优化，使设计更为合理和实用。通过选择性能更优越的PVC管等排水系统的材料可以使排水设备更轻质、节能、抗腐蚀。根据实际的降水情况进行水力计算来准确确定排水设施的数量。通过合理的设计排水系统的数量使桥面排水更顺畅。在通过排水系统将水引离桥面后，在设计中还要考虑如何对水流进行疏导。采用截水管将桥面排水集中到个别墩柱处以使整个桥梁更美观简洁。
六、桥梁结构的耐久性设计
桥梁结构的耐久性是桥梁设计中的重要考虑环节，在桥梁设计越来越受到重视。耐久性设计决定着桥梁结构的服务年限，服务年限过短会造成资源的极大浪费，加大初期投资的成本和后期养护及维修费用成本，降低效益，违背了绿色设计基本原则。要根据桥梁结构不同的设计基准期、不同的使用环境类别及其作用等级进行相应的耐久性设计，对桥梁使用的材料、施工的便利性、桥梁的后期使用、维护以及全寿命成本用等因素，都要在设计中进行充分考虑和关注。应采取各种措施使桥梁结构在设计服务年限内能够适应种种复杂的环境与变化，更好的为交通服务。要实现这个目标就需要在桥梁的设计阶段对桥梁结构的可检性、可修性、可换性、可控性、可加强性、可持续性等因素进行充分的分析研究，要敢于挑战传统的设计理念，如果桥梁建成后其各个部件无法顺利实现检查、更换、及时修复，且不能得到有效控制、加强，就会导致桥梁结构在各种复杂的环境下尚未达到服务年限就已损坏无法继续使用。桥梁设计要认识到桥梁整体结构和各组成部件的寿命是不同的，要充分考虑这些自身寿命期低于结构设计寿命期的部件，要实现对桥梁结构设计的变形在构造上达到可控的目的，同时在构造上保证其建成后可查、可修、可换、可加强，只有这样才能在日后的运营阶段对桥梁进行有效的维修、加固，保证桥梁结构能在复杂的环境下，在设计服务年限内健康工作。
七、达到设计使用年限后的桥梁的处理
遵循绿色设计的原则对桥梁进行设计，遍及整个桥梁的生命周期，这样设计出的桥梁与传统设计理念下的桥梁相比校更具优越性。在注重绿色设计的同时，对达到设计使用年限桥梁的处理也要同样给予重视。桥梁工程具有造价昂贵且不易回收再利用的特点，所以要以尽量延长其使用寿命为原则，对达到已经设计使用年限的桥梁，通过健康检测来确定其承载能力，根据具体结果对可继续使用的桥梁采用重新设定使用年限的方法处理，对于承载能力差已经不能满足使用条件的桥梁，需要采用降低等级的方法来进行继续使用。
结束语
桥梁设计理念是桥梁结构设计的灵魂与基石，对桥梁设计的优劣成败起着决定性作用，桥梁设计理念应随着桥梁建设的发展进步不断更新。新的设计理念将会对桥梁设计产生深远的影响，对桥梁建设和经济发展起到良好的促进作用。
参考文献:
