結合實際,從橋梁設計的原則出發,分析了橋梁設計的基本要求。分別從橋梁上部結構設計與下部結構設計的要點進行研究,同時重點對橋梁的防水設計內容進行了介紹,目的在于提高橋梁設計水平,促進路橋事業的發展。
關鍵詞:橋梁設計;防水設計;結構設計
橋梁是公路工程的重要設施。橋梁設計方案對其最終的工程質量有直接影響,所以應選擇科學合理的設計方案,才能降低橋梁病害出現的頻率,從而提升橋梁工程的質量。
1橋梁設計的基本原則
橋梁設計應根據所在公路的作用、性質和未來發展的需要,除符合技術先進、安全可靠、適用耐久、經濟合理的要求外,還應按照美觀和有利環保的原則進行設計,并考慮因地制宜、就地取材、便于施工和養護等因素。
2橋梁設計的要求
橋梁的設計過程中,應確定荷載的標準,從不同的荷載標準入手,計算確定橋梁的最大剪力與彎矩數值。例如,橋梁的荷載等級設計為公路-Ⅰ級時,跨徑20m的橋梁梁板支座位置為剪力最大的地區,即為180kN;跨中彎矩最大為360kN/m。當前我國最新的《公路工程技術標準》中對規定的標準荷載進行了細化。荷載標準的參數確定應該考慮到各個工況的荷載變化,而設計人員應從設計流程的角度出發,計算確定理論狀態下的內力參數,然后根據最終的計算數據確定橋梁的尺寸以及應用的材料[1]。
3橋梁上部結構
目前我國的橋梁的上部結構形式主要有普通鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土、鋼結構、木質結構以及磚石結構等。具體的受力體系可以分為裝配簡支、先簡支、整體澆筑等。根據工程所在地區的特點,結合跨徑尺寸的要求確定合理的上部結構形式,從而可以有效避免橋梁裂縫的出現,延長使用壽命,具備較高的經濟效益與社會效益。單孔跨徑尺寸處于5~20m之間時,橋梁的上部結構通常使用裝配簡支體系的普通混凝土形式,也可使用整體澆筑的結構形式;橋梁的跨徑尺寸處于10~20m之間時,通常使用裝配普通混凝土T梁的結構形式,但是這種結構設計方案的復雜度較高,當前應用范圍不大;如果單孔跨徑尺寸處于20~40m之間,此時可使用裝配普通混凝土T梁的結構形式,采用簡支體系的方式;預應力混凝土橋梁的應用范圍較大,通常應用在跨徑超過40m的橋梁工程中[2]。在橋梁方案設計中,應結合等級的需求選擇最佳的橋梁結構形式,如高速公路的多跨橋梁結構中,上部形式一般選擇為連續橋梁的結構形式;下跨徑橋涵或者通道的結構形式因橋梁下部的凈空較低,并且不需要具備行洪的要求,同時也具備了搭設腳手架的條件,為了全面提升橋梁的受力能力,此時可以將上部結構進行現澆結構的施工。對于運輸條件良好的區域,應在同一工程中應用一致的結構形式,可在制造廠統一預制,然后在現場進行裝配施工。
4橋梁下部結構
橋梁的下部結構通常包含了蓋梁與墩臺的結構形式。對于抗震設防烈度在6度及以上的區域,設計方案要達到抗震的要求,此時可以應用簡支梁到墩、臺帽或者蓋梁的邊緣設置必要的安全距離,其最小值為a(cm)≥70+0.5L(L為梁的計算跨徑,m)。具體的抗震結構形式按照施工所在地點的要求以及抗震設防烈度參數進行確定[3],墩臺包括:
4.1U型橋臺
該形式一般應用在填土高度處于4~10m的單孔及多孔橋,如果該地區的地質條件良好,地基承載性能會超過300kPa。某地區的橋梁工程中的跨徑尺寸為4~10m,因地質條件良好,河床中分布著大量的卵石層,河岸兩側的填土高度都超過了4m,橋臺使用擴基U型橋臺,其承載性能達到了350kPa,達到了交通運行的標準。
4.2柱式墩臺
柱式橋臺自重較小,材料應用較少,且外形非常美觀,剛度與強度較高,可以應用于多種地質條件下,施工較方便,在軟土路基中應用效果明顯。如在某跨徑尺寸為8~16m的橋梁建設中,應用的是該梁樁柱式橋臺的結構形式。在施工完成后,發現該工程的安全性與外部美觀性都很高,工程成本較低,受到社會各界一致好評。
4.3薄壁式輕型墩
如果填土的尺寸較低,河床寬度較小,為減小橋體長度、降低成本,避免臺前錐坡壓縮河床,可以在靠河較近的位置應用臺身直立的薄壁式輕型墩,該形式一般應用在跨徑比較小的橋梁結構中。
4.4肋式橋臺
為節約圬工體積,可以應用后傾埋置式橋臺臺身挖孔,制作成肋式橋臺的結構形式。該形式的橋臺通常布置在河岸上,臺身則直接埋設在錐形的護坡中。該結構形式穩定性很強,可以應用在地質環境較差的地區。某地區中應用肋式橋臺的結構形式,由于該地區柱式橋臺的填土高度無法滿足要求,肋式橋臺不僅可以降低工程量,而且結構穩定性非常高,工程造價也很低。
5橋梁設計與周邊環境的協調
橋梁在設計中應充分考慮到水文環境、地質條件以及外部自然環境,為緩解各方影響,應從以下幾點入手:(1)全面應用各種橋梁樁基鉆孔施工技術,該技術在我國的橋梁工程中應用較廣泛,且具備多樣化的特點,對周邊環境影響較小,還能降低污染、降低成本。(2)橋梁在山區進行建設的過程中,要嚴格控制挖掘面積,綜合比較多種設計方案,確定其滿足安全性的要求后才能開始施工[4]。
6橋梁防水設計
6.1橋梁防水材料的選擇標準
防水材料要具備較強的滲透和抗凍能力。該材料還應該具備較強的黏結性,材料在黏結的情況下不會出現分層的情況,也不會出現氣泡等質量問題。除以上要求,防水材料還應具備較強的抗滑、耐穿刺、耐高溫等性能,并且不會因外部環境損壞。防水層的布置要綜合考慮到各種使用工況,必須保證其不會受到外力作用而出現開裂的問題,在進行瀝青材料鋪設的過程中也不會受到損壞。
6.2橋梁防水體系的建立
(1)清除橋面的雜質,保證其表層無浮漿、油污等。(2)在基層表面涂刷處理劑,在該施工階段應該保證橋面部分干燥。(3)防水層的鋪貼施工,應先使用噴燈來進行橋面與防水卷層的加熱施工,然后再彈出基準線,待材料出現初步融化之后就可以進行鋪貼施工。(4)接縫位置的處理,應保證其具備密封性,鋪貼施工完成后,檢查該位置的密封性,然后應用噴燈進行加熱,以滿足其性能達標[5]。
7結語
橋梁設計應該綜合考慮到各個方面的影響因素,選擇最佳的結構形式,做好防水設計,保證結構的穩定性達標,延長使用壽命,使得橋梁更加安全,促進我國交通事業的發展和進步。
參考文獻:
[1]張鋒.山區橋梁設計的特點和方法研究[J].交通世界,2017(9):88-89.
[2]梁祥,武圣章.現階段橋梁設計及其抗震優化的探究[J].黑龍江交通科技,2016(11):104-105.
[3]石春瑞.試論高速橋梁設計的要點[J].中國新技術新產品,2014(15):106.
[4]馬馬.山區橋梁設計原則及設計要點初探[J].建設科技,2016(3):91-92.
[5]劉靜波.橋梁的防水措施設計分析[J].交通世界,2015(6):112-113.
作者:許誠 馬國亮 楊發順 單位:江西贛北公路勘察設計院
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