公路橋梁中大跨度橋梁設(shè)計研究論文
摘要：隨著我國交通行業(yè)的不斷發(fā)展，公路橋梁工程項目逐漸增多，且對公路橋梁的施工質(zhì)量提出了更高的要求。所以本文主要探討了公路橋梁中大跨度橋梁設(shè)計，以此實現(xiàn)大跨度橋梁設(shè)計水平的不斷提升。
關(guān)鍵詞：公路橋梁;大跨度;橋梁設(shè)計
隨著公路橋梁技術(shù)水平的不斷提升，大跨度橋梁工程逐年增加，在公路橋梁設(shè)計過程中，大跨度橋梁是其重要組成部分，與公路橋梁的使用息息相關(guān)，所以保證公路橋梁大跨度橋梁設(shè)計質(zhì)量至關(guān)重要。所以在大跨度橋梁設(shè)計過程中，應充分考慮各項因素，并抓住大跨度橋梁設(shè)計要點，并對橋梁結(jié)構(gòu)進行合理優(yōu)化，進而保證大跨度橋梁安全。
1 大跨度橋梁設(shè)計的設(shè)計要點
1.1大跨度斜拉橋設(shè)計要點
大跨度斜拉橋具有許多的優(yōu)勢，包括穩(wěn)定性以及承載能力強，且具有較強的跨越能力。大跨徑斜拉橋主要由三部分組成，包括主梁、索塔以及斜拉索，在拉橋概念設(shè)計過程中，對于這三部分，設(shè)計人員通過合理的組合，將其組合成漂浮體系、半漂浮體系、塔梁同結(jié)體系以及剛構(gòu)體系等。在對橋梁索面進行設(shè)計過程中，可以將橋梁索面設(shè)計成單索面、豎向雙索面、斜向雙索面以及空間索面。斜拉橋拉索具有自錨特征，多數(shù)斜拉橋的斜索是自錨體系，只有在如主跨很大邊跨很小等特殊情況下，少數(shù)斜拉橋才采用部分地錨式的錨拉體系。一般情況下，將大跨度斜拉橋結(jié)構(gòu)應用在200-800m之間的河流或者峽谷橋梁建設(shè)中。
1.2大跨度懸索橋設(shè)計要點
懸索橋是大跨度橋梁的主要類型之一，它由許多部分構(gòu)成，包括主纜、吊索、橋塔、加勁梁以及錨碇等，一般情況下，將大跨度懸索橋梁應用在跨徑大、高度高的山區(qū)橋梁建設(shè)中。在懸索橋設(shè)計過程中，將橋塔作為橋身支承，因此應設(shè)計兩個橋塔，并利用兩個橋塔，將懸索橋分成中跨以及兩個邊跨，同時設(shè)計人員合理確定邊跨的長度，通常將中垮和邊跨設(shè)計為2:1或者4:1，對于懸索橋的垂直比，也可以設(shè)計為1:6，也可以設(shè)計為1:7，具體應充分考慮橋塔高度。
1.3拱橋設(shè)計要點
在我國，拱橋是一種使用時間較長的橋梁類型，在現(xiàn)代拱橋設(shè)計過程中，為了使其能夠充分發(fā)揮功能，可以采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的拱橋，并結(jié)合混合類型拱橋，目前現(xiàn)代拱橋主要以一種拱橋結(jié)構(gòu)為主，即鋼管混凝土結(jié)合鋼筋混凝土拱橋。這種拱橋結(jié)構(gòu)具有一定的優(yōu)點，如施工簡單，承載能力強等，在跨徑較短、且V字形峽谷中，可以采用拱橋結(jié)構(gòu)。.
2大跨度橋梁設(shè)計的優(yōu)化對策
在公路橋梁設(shè)計過程中，應加強對大跨度橋梁設(shè)計進行合理的優(yōu)化，使得大跨度橋梁設(shè)計方案更加的科學、合理，能夠增強大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性以及耐久性，同時通過大跨度橋梁設(shè)計，還能夠給增加跨度橋梁設(shè)計的經(jīng)濟性，具體的優(yōu)化內(nèi)容表現(xiàn)在以下幾個方面：
2.1 索塔的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
索塔結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是大跨度橋梁設(shè)計優(yōu)化的重要組成部分。在索塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，主要進行兩部分的優(yōu)化，一部分為塔的受力合理性進行優(yōu)化，另一方面對塔高進行優(yōu)化。對于塔高，應保證最佳，若塔過高，就會增加施工難度以及施工成本，反之，則會增加主梁以及拉索的'受力，并降低拉索工作效率，因此對塔高優(yōu)化非常重要。但是需要注意的是對于塔高的優(yōu)化，需要結(jié)合其它部分，充分考慮各種因素。另外還應加強纜索毛骨性、纜索形式以及錨固定的分布等等，不斷提高大跨度橋梁設(shè)計水平。
2.2斜拉索或主纜的動力優(yōu)化
在大跨度橋梁設(shè)計過程中，出現(xiàn)如斜拉一懸吊混合體系、全索橋等新型的橋梁結(jié)構(gòu)，這些新型橋梁結(jié)構(gòu)的屬于柔性結(jié)構(gòu)，主要由纜索進行支承。外部環(huán)境對拉索使用會產(chǎn)生一定的影響，使其發(fā)生大幅振動。例如在大風天氣，大風會引起拉索的自激振動以及數(shù)據(jù)共振等，進而引進錨固端疲勞，進而降低拉索的使用壽命。所以應加強斜拉索或主纜的動力優(yōu)化設(shè)計。
2.3索力調(diào)整優(yōu)化
橋梁的跨度越大，其收縮徐變以及非線性條件會越顯著，因此為了改善這一問題，可以嚴格控制斜拉索力以及施工時的立模標高，進而實現(xiàn)對主梁用力和線性的有效控制。目前對于索力調(diào)整的理論研究，國際橋梁界主要確定有以下幾個方面：
(1)對指定受力索力進行優(yōu)化，也可以對位移狀態(tài)下的索力進行優(yōu)化，優(yōu)化方法主要包括兩種，一種為零位移法，另一種為剛性支承連續(xù)梁法。(2)可以采用彎矩平方和最小法，對約束的索力進行優(yōu)化，也可以采用彎曲能量最下法進行。(3)采用索量最小法，對有約束的索力進行優(yōu)化。(4)影響矩陣法，通過該方法的合理應用，能夠?qū)钶d、預應力以及約束邊等影響進行計算，同時還可以獲得不同加權(quán)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，而且該方法不僅可以用于索力的調(diào)整，還應確定索結(jié)構(gòu)合理狀態(tài)。
2.4橋墩及基礎(chǔ)優(yōu)化
在橋梁建設(shè)過程中，橋墩是其重要的組成部分，同時也是受重的主要部分，所以在橋梁及基礎(chǔ)設(shè)計過程中，應合理選擇橋梁建設(shè)工藝及材料，同時在橋梁設(shè)計之前，應對橋梁所選地質(zhì)進行充分的考察，分析橋梁地質(zhì)區(qū)域的水文地質(zhì)條件，獲得準確的數(shù)據(jù)，并以此為根據(jù)，合理的設(shè)計橋梁橋墩以及基礎(chǔ)，并對設(shè)計進行優(yōu)化處理。
3結(jié)語
總之，隨著我國公路橋梁建設(shè)不斷增多，大跨度橋梁建設(shè)也逐漸增加，因此其設(shè)計以及施工水平，對橋梁質(zhì)量和安全具有直接影響。所以在大跨度橋梁設(shè)計過程中，應根據(jù)具體的實際情況，結(jié)合相關(guān)的規(guī)范，合理的進行大跨度橋梁設(shè)計，把握大跨度橋梁設(shè)計要點，同時應對大跨度橋梁設(shè)計進行不斷的優(yōu)化，包括索塔的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、斜拉索或主纜的動力優(yōu)化、索力調(diào)整優(yōu)化以及橋墩及基礎(chǔ)優(yōu)化，以此不斷提高大跨度橋梁設(shè)計水平的提升，以此促進我國公路橋梁建設(shè)長久、穩(wěn)定的發(fā)展。
參考文獻
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