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中图分类号:U412.36+6文献标识码: A 文章编号:
引言
随着我国高速公路的迅猛发展,在山区修建的高速公路越来越多。由于山区复杂的地质地形的影响,山区高速公路桥梁有其自身显著的特点,因而对山区高速公路桥梁设计方法的探索具有重要的现实意义。
一、山区高速公路的设计特点
1、技术标准方面的特点
山区高速公路技术标准拟定时,除考虑平原区的因素外,还必须着重考虑项目区域的自然条件,正确处理技术标准与自然条件的关系,在最大限度地保护区域自然环境的前提下,拟定技术标准。
2、路线方案方面
山区高速公路路线方案布置主要依地形、地质、水文、生态等自然条件为基础,路线控制点较为分散,路线方案必选除考虑平原区的因素外,要着重考虑自然环境保护的内容,如路线对自然环境的破坏程度及恢复的可行性、取、弃土方案,生态植被恢复方案等。
3、技术指标方面
山区高速公路技术指标运用强调与自然条件相结合,在满足道路使用基本功能的前提下选用技术指标,并强调技术指标的均衡性。
4、地质勘察方面
山区高速公路不良地质除了平原区的类型外,还有滑坡、泥石流、崩塌等灾害地质条件,且分布面较广,处理难度大。有些地质问题在一定程度上对路线方案起着极强的控制作用,因而原则上提倡地质选线。
5、工程方案方面
山区高速公路工程方案的拟定与路线方案有着极强的内在联系,主要工程方案的拟定如高路堤或高架桥、深路堑或隧道等,将会对路线方案有着较大的制约与影响,有时会改变路线的总体布局。
6、其它
山区高速公路环境保护表现在公路与自然的问题上,强调主动保护区域自然环境,最小限度的破坏大自然。从工程造价方面讲,由于山区复杂的地形、地质、水文、生态等自然条件,其造价要高于平原区高速公路。平原区的道路景观一般是一种人为的景观设计,而山区高速公路的道路景观更强调与自然景观的融合和配合,难度较大。
二、山区预应力混凝土现浇梁桥上部结构应力分析
1、应力分析时应注意的问题
预应力混凝土连续梁桥做结构设计时,各个截面的应力是有一定的取值范围的。最好将结构设计为全预应力结构,各个截面没有拉应力而有一定量的压应力储备,压应力储备的最大值不超过0.5fck。若无法通过调束使各个截面均为压应力,则允许个别截面存在拉应力,拉应力的取值以不超过2MPa为宜,即各控制截面允许出现不使截面开裂的拉应力.针对山区高速公路常见的预应力混凝土连续梁桥,采用C50的混凝土时.各个截面的应力取值范围应该是-2MPa-16.2MPa。
一般来说,预应力混凝土连续梁的设计值如果在-2MPa-16.2MPa之间,从理论上讲,该结构的预应力筋束配置是没有问题的。往往很多工程设计人员在做预应力结构设计调束工作时,只要满足应力在该范围内,便认为已经调束成功。但是,如果我们想让所设计的预应力结构以后出现问题的几率尽可能的降低,就应该在调束上下功夫,在结构受力基本满足要求时还应该使工作做的更加细致,尽量使各个截面的应力值远离极限应力值-2MPa或16.2MPa,使结构中各个截面的应力值尽量均匀的分布在-2MPa和16.2MPa的中间区域,没有接近极限值的尖锐点,使我们设计的预应力结构受力更加合理。
2、应力均匀度ξ
对于采用C50混凝土的预应力结构,合理的应力取值区间为-2MPa-16.2MPa。则中间均值为0.5 X (16.2-(-2))=9.1 MPa.假设,所设计的预应力结构在各种外力作用下各个截面的应力值中最小值为σmin ,最大值为σmax。则令:
其中σmin ,σmax应满足以下要求:
(若σmin ,σmax值不能满足此要求则说明该结构配束有误,截面应力有不在应力取值范围的点,需重新调整钢束配置).ξ的取值范围是0-16.2。则ξ值小的配束更加合理。
山区高墩桥梁下部柔性高墩的设计方法
1、设计方法概述
山区高速公路桥梁与平原区高速公路桥梁相比在下部结构设计中,由于复杂地形地貌的影响以及公路线型的制约,桥梁布孔方案常常会拟定为高墩、大跨的桥梁结构。
在相关规范中,关于轴心受压构件的理论阐述中可以很明确的看到构件长细比lo/h越大,则同样截面尺寸柱的承载力越低。因此,为保证下部结构的承载力,保守的设计方法是随着桥墩计算长度b的增大相应增加桥墩的截面尺寸。但是,增加桥墩截面尺寸也会带来新的问题:首先,下部结构工程量必然增大;其次,工程造价增高,有时,粗重的下部结构也极大影响桥梁整体的美观性。
因此,近年来,为了减少工程材料、降低工程造价,设计人员在高墩桥梁下部结构设计中希望应用柔性墩台的理论设计出柔性桥墩,利用桥墩自身的变形(即墩顶水平位移),通过上部结构传递桥梁及墩台承受的各种水平力(包括温度力)来实现桥梁下部构造轻型化.同时也减少水平外力对桥梁上部结构的影响。
2、集成刚度法计算
采用集成刚度法计算计算柔性桥墩,需要注意的有两点:一是用串联的和并联的弹簧结构来模拟柔性墩及其支座;二是由一端岸墩起逐孔的将若干孔桥梁的总抗推刚度推算出来,称为集成刚度,用以解算全桥的位移和受力。对于连续梁桥,墩顶橡胶支座可视作水平弹性支承,故桥墩与其支座的集成刚度可认为是串联关系,而各个桥墩之间,由于有共同的上部结构连接因而位移相同受力却各自分担,可认为各个桥墩之间是并联关系。一联连续梁桥的弹簧模型如下图1所示:
图1 连续梁桥的弹黄模型图
结论
山区高速公路桥梁的设计具有复杂性、特殊性、多样性等一系列特点,如何
在实际的设计中灵活把握,值得我们每一个桥梁设计人员思考。
参考文献
【1】陈奉敏、汪宏.山区高速公路桥梁的设计体会.公路交通技术,2008.04
【2】程乾.山区高速公路桥梁设计的特点和方法.山西建筑,2007.
【3】杨修志.浅论桥梁基础的选择.云南交通科技,2001.04
关键词:山区;公路;桥梁;设计
Abstract: with the rapid development of China's national economy, especially in the implementation of the western development strategy, the mountainous area highway is in rapid development period. The mountainous area highway construction for vehicle provides a good driving conditions, has greatly improved the mountainous area of transportation situation, based on the characteristics of the mountainous area highway, analyzes the often use the bridge structure of the body, from the upper structure of the bridge pier and, on the basis of the abutment, etc were discussed the mountainous area highway bridge design process problems needing attention. In order to actual engineering design is of some reference value.
Keywords: mountain; Highway; Bridge; design
中图分类号:U442.5文献标识码:A 文章编号:
1 山区高速公路桥梁的主要特点
山区高速公路的主要特点是地质、地形复杂。地形复杂主要表现为地面高差大,冲沟发育、横坡陡直;地质复杂主要表现为滑坡、岩溶、不稳定斜坡、陡崖、崩塌、煤矿采空区等不良地质。受这些方面的影响,路线布设时平纵横三个方面都受到约束,一般有平曲线多、平面半径小、纵坡大、桥梁比例高、横坡陡、半边桥和高挡墙多等特点。山区高速公路桥梁也相应具有上述特点,高墩大跨多,斜弯坡桥多,墩台形式多,施工场地狭窄、个别路段桥隧交替相连等特点。
2 山区高速公路桥梁的主要结构体系
为了保证行车的舒适性和结构的耐久性、适用性,山区高速公路桥梁体系一般采用先简支后连续或部分桥墩与主梁固结的连续刚构混合体系。由于山区桥梁墩高相差较大,如果采用全刚构体系,需要通过调整桥墩的线刚度来改善桥墩受力,这样会造成桥墩尺寸种类多,美观性降低,施工相对麻烦一些,所以全刚构体系采用较少。连续结构的一联不能设置太长,墩台水平位移较大,墩柱尺寸需设计的相对大一些,材料较费。根据地形特点,将连续梁中
间墩高较高,刚度相差不大的相邻几个桥墩与主梁固结起来,利用其柔性适应桥墩所受的内力,在较矮的边墩上设置滑板支座或橡胶支座,形成连续梁。
这样的连续一刚构体系,高墩、矮墩的受力性能都得到了改善。弯、坡桥在山区高速公路桥梁中较多,曲线梁桥在弯扭耦合作用下,具有沿某一不动点变形的趋势。单向行驶的大纵坡长桥在长期反复的汽车制动力作用下,梁体具有沿下坡方向滑移的趋势。如果采用全连续结构,即上、下部结构之间为橡胶支座连接时,这种滑移趋势会造成梁体受力不平衡,支座脱空甚至破坏的现象,从而导致梁体开裂。因此,山区高速公路桥梁宜采用先简支后连续结构或部分桥墩与主梁固结的连续一刚构混合体系,既要适应平面线形,又要适应桥梁受力特点。
3 山区高速公路桥梁设计要点
(1)与平原地区的高速公路相比,山区高速公路在地形、地质、水文条件等方面有着很大的差别,因此我们在设计桥梁时必须高度重视这些差别,尤其是在地形、地质方面。有时同一座桥在纵桥向的地质变化很大,在横桥向的地形变化很大,如不重视,很容易出现差错,因此在设计前一定要认真收集设计资料,做到心中有数,有条件时设计人员最好到实地调查一下。
(2)由于山区高速公路的地面高差变化较大,运输材料、机械比较困难,给施工带来很大的不便。所以我们在设计时一定要考虑到施工的可行性,因地制宜。
(3)桥梁设计要遵循“适用、安全、经济、美观、环保”的基本原则。现在随着国民经济不断提升“美观和环保”已受到越来越多关注。桥梁设计在注重安全性、舒适性、和耐久性的同时,应引人“环保、美化、人文”的理念,把高速公路桥梁的景观设计作为一项重要内容加以考虑。在保证桥梁使用功能的前提下,要尽可能地考虑到使建成后的桥梁与周围环境相协调,不对原有的环境造成破坏。设计时应开拓艺术创新思路,全方位、多角度地展示桥梁景观的美学效应,同时应维护生态平衡,保护珍稀动、植物及特有的地质风貌。对桥梁进行涂装时,不但要考虑与周边环境色调、桥梁造型相协调,还要考虑桥梁所在地区的民风、民俗。
4 上部结构设计
桥梁在山区高速公路中所占的比例较大,但一般情况下,特殊的大跨径桥梁较少。因此,对于数量众多的常见跨径桥梁,其设计原则就是尽量采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。常用的大、中桥标准跨径有16m、20m、25m、30m、35m、40m、50m,常用的中、小桥标准跨径有6m、8m、l0m、13m、16m。上部结构形式主要有空心板、预制T梁、预制小箱梁等。一般情况,对于跨径小于30m的桥梁空心板、预制T梁、预制小箱梁等结构形式都可以采用,对于跨径为35m、40m、50m的桥梁,根据梁的受力特点,更宜采用T梁或者小箱梁。从造价上讲,20m跨径以下,用空心板截面的桥梁造价相对经济些;从桥下净空方面来讲,对于较小跨径且桥下净空不高时,空心板截面最适宜;从受力上讲,对于较大跨径40m、50m的桥梁,用T梁截面则更好,这种结构形式充分利用混凝土的抗压性能和钢筋的抗拉性能,减轻梁体的自重。小箱梁从造价、施工简便性还是受力等各方面看,可以说是介于空心板和T梁之间的一种截面。因此,对于跨径25―35m的截面,常采用的是小箱梁的结构形式。
5 桥墩设计
对于常见高度的桥墩,即墩高小于40m的桥墩多采用柱式墩或Y型薄壁墩,其中又以柱式墩最为常用。柱式墩分圆柱和方柱两种。圆柱施工时外观质量易控制,与桩基衔接方便,而且箍筋对核心混凝土的约束作用较强。但是从美观角度来说,方柱棱角分明,与上部梁体协调,有一定的视线诱导性,较美观。从受力上看,截面积相等的圆柱和方柱,方柱的抗弯刚度要大于圆柱,受力优于圆柱,当体系为连续刚构时,方柱可以方便的调节两个方向的尺度来调整墩柱的刚度,从而达到调整墩柱受力的目的。
因此,对于常见墩高,设计中采用何种墩柱形式应根据具体地形、上部结构形式、墩高等因素综合考虑。一般矮桥墩的设计由强度控制,但当桥墩较高时,就必须考虑桥墩的稳定问题。在做高墩连续梁桥设计时,高墩的柔性必须考虑,防止结构发生失稳破坏。
6 桥台设计
山区高速公路桥台一般采用重力式u型台、肋式台、柱式台三种形式。根据《墩台与基础》规定,u型台控制的填土范围一般为4~l0mm,因此u台高度最好控制在l0mm之内。山区桥梁u型台一个显著特征就是横向、纵向横坡陡,为了适应地形,减少开挖,节约圬工结构方量,u型台设计时必须合理分台阶。由于桩柱式桥台的抗推刚度较小,当联长较长、台后填土较高时不宜采用,一般桩柱式桥台的台后填土高度宜控制在5m以下,联长宜控制在150m以内。
7 桥墩与路幅的关系
山区高速公路有整体式路基和分离式路基两种。目前路线选线越来越强调占地少、环保与景观协调的理念,除了中长隧道等设置分离式路基外,越来越多的采用整体式路基。整体式路基的双幅桥,一般情况下下部结构按照分幅单独设计,即双幅四柱。对于高墩长桥,为了减少开挖、增强边坡稳定性、节约材料,降低造价,整体式下部结构即双幅两柱不失为一种较好的选择。与双幅四柱相比,在桥墩截面积及横向宽度相当的情况下,整体式下部结构横向和纵向刚度是分幅设置的两倍以上,除了可以减少开挖、节约材料、施工方便外,还能减小墩顶位移。当然整体式下部结构帽梁跨度较大,还须考虑车辆双向行驶时扭矩影响,帽梁需要设置的大一些。一座桥究竟是采用整体式下部结构还是分幅下部结构,需要结合桥位处地形、地质、水文、墩高等多方面因素综合考虑。
8 基础设计
山区高速公路桥梁最常用的基础形式为扩大基础与桩基础。山区一般地质情况较好,采用扩大基础的情况相对较多,且宜采用分离式扩大基础。因为分离式扩大基础适应地形横坡,承载力亦能满足要求。斜坡上的扩大基础与桩基础必须考虑基础扩散角和覆盖层厚度以及施工时的相互影响。桩基础多为嵌岩桩和柱桩,地质情况较差地段可以采用摩擦桩。桩基础施工方法多为挖孔灌注桩。
当遇到软弱夹层多、卵石、漂石等容易造成坍孔的地质情况时,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。对于高墩大跨桥梁采用扩大基础时,当基础底的岩石饱和单轴抗压强度高、风化程度和软化程度低时,可采用在岩石内设锚杆的方法,以达到满足基础偏心矩,墩身稳定性要求的同时减少基础混凝土和钢筋用量的目的。
关键词:桥梁景观;城市建设;重要意义
目前中国正面临城市化建设飞速发展的阶段,这对于我们建筑行业来说,无疑会是一个巨大的机遇和挑战。本文试图从桥梁景观角度略谈一下自己对城市建设的一些浅言拙见。
对桥梁造型进行符合美学规律的组织与优化一直是那些懂得桥梁结构规律的建筑师的行为,到上世纪下半叶人们开始认识到桥梁的设计不仅仅要“关心自己”,同时还要“关心别人”,如关心桥梁对城市、大地的影响,关心桥梁的地标意义;景观生态学更将桥梁上升到解决被道路切割的大地之物种的生存与繁衍的高度,亦即桥梁还要“关心”生态环境等。这些问题均非桥梁美学所能涵盖,而其综合解决之道是对既懂得桥梁美学规律又深谙景观科学构筑规律的专业人员的需要。这便是桥梁景观学的诞生基础!美国学者Frederick Gottemoeller于上世纪九十代将Bridge与Landscape合成了一新的词汇Bridgescape用于表述这种新的结合。
但人们对桥梁建设中景观问题的关注却较此为先。日本的本州——四国联络桥工程总长178km,如此超大规模的桥梁建设活动在人类历史上还是首次。人们不得不慎思桥梁建设对自然环境的破坏与干扰,也更希望新建的桥梁对所通过的历史、文化及自然保护区域在关爱的同时还能成为一具有时代特点的新景观。这使日本政府将桥位周边环境保护和开发利用问题,与把发挥桥梁的观赏功能和文化功能、“追求世界一流景观”的目标链接为一体。类似的实践活动为桥梁景观设计在提供实践平台的同时,也奠定了桥梁景观学科的科学基础。
我国对桥梁景观的理解一般反映在“景观”一词的分解上,即“观”桥与桥上观“景”,两者合成便为“景观”。这种观念有其历史传统。古典园林桥梁在“景”与“观”方面便早有此独到考虑,中国的风景园林更是深谙此道。我们说“景”与“观”之关系确实反映了人、桥、环境的空间联系,其寓意颇具中国特色,这是我们文化智慧的结晶!但这种观念只有“与时俱进”地和景观科学的构筑理论结合才能产生具有更积极的尊重与改造自然意义。
一、桥梁景观学研究的意义
(一)推动景观设计在桥梁建设中的深化与体制化。
改革开放二十年,我国建成了22.4万座公路桥梁,但桥梁景观设计还停留在五、六十年代便发展成熟的以桥梁形式美为主导原则的水平。这完全不能适应物质文明大踏步前进的祖国对环境品质的更高要求。
(二)满足社会对桥梁景观的更高要求。
桥梁景观设计跟不上社会的要求,这是因为:
1.桥梁的大规模建设不仅意味着要耗费巨额社会资金,还反映出社会物质的频繁互动对空间跨越的要求。桥梁已成为遍布城乡的一道风景线,其景观面貌作为一种现象便与物质文明挂钩,使桥梁景观有物质文明特性。
2.桥梁景观因其巨大的体量及独特的造型成为城市居民的骄傲,在蕴涵社会进步与发展的同时还表达出一种对社会制度、人类力量的讴歌。此外桥梁景观还有一种作为地理沟通的意味,亦即所谓“纽带”的战略意义,这使桥梁景观往往成为城市文化的聚焦及城市形象的窗口。也使桥梁景观有精神文明寓意。
3.桥梁景观除以其流畅的形态、简约的造型、大空间的跨越产生巨大物质景观的震撼外,历史事件、历史人物的介入或其表现出的人类自我价值的实现又使桥梁横生出文化景观的韵味。
上述诸点使各地政府或投资商对桥梁景观的营造更为倾情,也是社会意识超前的原因。这是桥梁景观设计研究的压力,也是桥梁景观学发展的动力!
(三)塑造有特色的城市景观意义。
一、桥梁景观学研究的意义
(一)推动景观设计在桥梁建设中的深化与体制化
改革开放三十年,我国建成了36.4万座公路桥梁,但桥梁景观设计还停留在六、七十年代便发展成熟的以桥梁形式美为主导原则的水平。这完全不能适应物质文明大踏步前进的祖国对环境品质的更高要求。
(二)满足社会对桥梁景观的更高要求
桥梁景观设计跟不上社会的要求,这是因为:1、桥梁的大规模建设不仅意味着要耗费巨额社会资金,还反映出社会物质的频繁互动对空间跨越的要求。桥梁已成为遍布城乡的一道风景线,其景观面貌作为一种现象便与物质文明挂钩,使桥梁景观有物质文明特性。2、桥梁景观因其巨大的体量及独特的造型成为城市居民的骄傲,在蕴涵社会进步与发展的同时还表达出一种对社会制度、人类力量的讴歌。此外桥梁景观还有一种作为地理沟通的意味,亦即所谓“纽带”的战略意义,这使桥梁景观往往成为城市文化的聚焦及城市形象的窗口。也使桥梁景观有精神文明寓意。3、桥梁景观除以其流畅的形态、简约的造型、大空间的跨越产生巨大物质景观的震撼外,历史事件、历史人物的介入或其表现出的人类自我价值的实现又使桥梁横生出文化景观的韵味。
上述诸点使各地政府或投资商对桥梁景观的营造更为倾情,也是社会意识超前的原因。这是桥梁景观设计研究的压力,也是桥梁景观学发展的动力!
(三)塑造有特色的城市景观意义
我国不少城市、乡镇因桥而名。大多城市几乎都有与桥有关的地点、街区或行政区划称谓。这里既有桥梁景观的历史沉积也有现代桥梁景观的功劳。这是桥梁景观对城市的地标作用。无论江河湖海上的水桥、城市立交之旱桥或高速公路互通,他们一般均处在城市或区域的结构要害,这使桥梁对城市或区域形象的塑造有义不容辞的责任。
我国的桥梁之桥型具有强烈的时代特征。如50年代木桥,60一70年代拱桥,80年代梁桥,90年代斜拉桥,20世纪末悬索桥、立交桥。每个时代的桥型均是其结构技术突飞猛进的结果。桥梁结构技术的科技特征及结构技术的不断更新使桥梁景观有深刻的时代烙印。由于桥梁在城市中的战略性地位,其时代特征又会感染城市,从而产生以点击面,一俩拨千斤的作用。
桥梁所跨之处的地理、地貌或城市空间环境均有其特指性,与特指的周边空间环境的配合使桥梁景观有机地溶于环境,也使为人熟知的环境空间与有发展寓意的桥梁景观间蕴生出具有地方性的景观伴生。桥梁与城市的伴生使其复合景观成为标榜城市独特性、唯一性的象征,同时也是桥梁景观地域性的表现。
(四)对桥梁建设提供景观方面的理性决策参考
我国桥梁景观设计还无相应的技术规范,这使桥梁景观的思考缺乏科学依据。在桥梁设计方案的可行性研究中景观仅为结构后的包装或结构关系的美学调整。桥梁景观学研究除力图揭示更多的桥梁景观发展的新趋势,还从政治、经济、技术、环保等方面综合考量以便整理出景观设计原则,使决策或方案深化有据可依。
二、桥梁景观的特点
(一)桥梁景观的技术美学特性
桥梁不能为绝对的美学而景观。其首先是解决通行功能并在技术可能与经济之间优化。这是桥梁设计规范的基本要求。因此桥梁景观设计必须符合桥梁功能、技术、经济要求,并以此为原则对景观构成元素进行美学调整。如桥型的美学比选,桥体结构部件的比例调整,桥梁选线与城市或大地景观尺度的和谐,桥梁的防护涂装与城市整体色彩中的联系等。桥梁景观的这种以功用与技术为重的特点即为其技术美学特性。但当景观价值有明显优势而功能得以满足、技术也可行的情况下,有时经济因素还可向后靠。如风景区的桥梁或城市结构要害之桥梁等。因此桥梁景观设计的某些关联域在不同的环境条件下其位次会有不同。
(二)桥梁景观的时代性
如前所述,我国的桥梁之桥型具有强烈的时代特征。时代性有一层重要含义既是“新”,如新事物、新发展、新现象、新景观、新知识、新文化、新科技等均可表达出时代寓意。桥梁结构技术的科技特征及结构技术的不断更新是使桥梁景观产生深刻时代烙印的主导因素。由于桥梁在城市中的战略性地位,使桥梁景观成为城市中的视觉识别要点,这就使桥梁景观对时代的表述延伸至城市。因此把握好桥梁景观的这种特点并恰如其分在城市中发挥是我们在桥梁景观设计中需要重视的问题。
关键词:城市桥梁 发展 创新
我国现行的《城市桥梁设计载荷标准》(CJ77-98)将城市桥梁称谓为:“城市内新建、改建的永久性桥梁和城市高架道路结构以及承受机动车辆荷载的其他结构物。”改革开放,党的富民政策,改变了人们的认识,“要致富、先修路”已成共识,公路桥梁建设以令世人惊叹的规模和速度迅猛发展,取得了巨大成就,加快交通基础设施建设已变成了人们的自觉行动。如今,在祖国的江、河、湖、海和高速公路上,不同类型、不同跨径的桥梁,千姿百态,异彩纷呈,展示着我国交通特别是公路桥梁建设的辉煌。桥梁建设的成就和技术进步,是广大桥梁科技工作者才华、智慧和汗水的结晶,充分体现了我国综合国力的增强和改革开放的成果。
我国城市桥梁建设在20世纪得到了历史性的发展,成就可概括为:实现了跨径大超越;桥型结构和技术有创新;深水大跨桥梁建设技术成熟;桥梁美学理念有所增强。同时还要看到,我国城市桥梁建设中的不足:我国城市桥梁技术的总体水平同世界领先水平相比仍存在一定差距,主要表现在理念和设计、材料、工艺技术创新上;桥梁的安全耐久性是桥梁界关注的突出问题,一些桥梁所暴露出的质量缺陷,不同程度地反映出在设计、施工、材料、养护维修、运营管理等方面存在的缺憾和不足;有的地区或有些高速公路上的桥梁,包括立交桥、天桥,桥型结构呆板、笨拙,与环境、地貌的协调不足,存在拓展空间;建设日新月异,设计、施工、科研单位的实力有所增强,水平普遍有所提高,但地区、单位之间并不平衡。
随着祖国各地城市现代化建设进程的加快,新一轮建设必将来临。为此,作者提出如下对策建议,以期促进我国城市桥梁的创新和发展。
第一,应充分重视城市桥梁作为城市生命线工程极其重要的工程结构其特殊作用,切实加强城市桥梁安全度和耐久性的研究,尽快编写相关设计规范和施工技术规程,强化城市桥梁的耐久性设计。采取有效措施,通过综合治理,切实保证城市桥梁的综合品质和质量,以确保城市桥梁的使用寿命。为防止船舶撞击桥梁,应出台城市桥梁相关的设计规范和安全管理条例。
第二,应树立自主创新和集成创新的观念,努力实现原始创新,不仅仅满足规模大、跨径大和建桥的高速度,更应关注城市桥梁工程建设中的创新技术、工程质量和桥梁美学上的突破,真正实现创造性设计,给人们留下传世的城市桥梁精品。在桥梁的规划和设计阶段,运用高度发展的计算机辅助手段进行有效的快速的优化和仿真分析,虚拟显示(Virtual Reality)技术的应用使业主可以十分逼真地事先看到桥梁建成后的外型、功能,在模拟地震和台风袭击下的表现,对环境的影响和昼夜的景度等以便于决策;在桥梁美学方面,坚持科学发展观,摈异“在适用、经济、安全条件下照顾景观”的旧理念,桥梁的美学设计应成为日益重要的原则,桥梁工程师要不断提高自己的审美情趣和艺术素养,使一座桥梁成为美化环境、给人民带来欢愉的艺术品。
第三,应不断地搜集和了解国外城市大跨径桥梁的发展动态,正视我们的不足,看到我国在桥梁施工手段、检测手段,尤其是大型深海基础的施工技术、施工设备远不及美国、英国和日本等发达国家;要加紧研制大型架桥机械、大吨位张拉设备、大型海底挖掘机械等。尽快缩短与国外发达国家在建桥机具设备上的差距。
第四,应加紧进行我国城市桥梁有关规范的编写、修改和完善工作,特别是弯、坡、斜和异型城市桥梁结构的相关规范,使城市桥梁设计有章可循;并尽快编写出城市大跨径桥梁的设计施工规范、修订钢桥规范等,以满足设计和施工的需要。在桥梁设计创新方面,坚持“设计是工程的灵魂、创新是设计的灵魂”的理念,合理安排设计周期,科学规划设计阶段,既要注意经济指标,又要注重安全和美观;既要创新突破,又要体现中国文化。
第五,加大轻质高性能、耐久材料的研究和推广力度,如水下不离析混凝土以及耐候钢钢板,将玻璃纤维和碳纤维增强材料从最初的加固补强材料向最终代替传统的钢材和混凝土的方向发展,积极推广铝合金钢材料在城市桥梁上的应用,以适应城市大跨径桥梁的建设需要。
第六,大力推进城市桥梁工厂化预制阶段和整体化安装工艺的进程,加强城市桥梁营建管理技术的研究,搞好设计、施工、监理、工程控制和工程经济等方面协调,加强对工程质量的控制,确保城市桥梁的工程质量。在桥梁的建造和架设阶段,人们将运用智能化的制造系统在工厂完成部件的加工,然后用全球定位系统(GPS)和遥感技术,在离工地千里之外的总部管理和控制桥梁的施工;在桥梁建设的工程质量方面,提倡合理设计周期、合理工期和合理造价的科学态度,给施工承包单位提供更新装备、提高技术的发展空间,抵制伪劣材料和欺诈行为,实现严格的监理制度;在桥梁建成交付使用后,将通过自动监控和管理系统,保证桥梁的安全和正常运行,一旦有故障或损伤,健康诊断和专家系统将自动报告损伤部位和养护决策。
第七,加强国内、国际城市桥梁的学术交流,总结正反两方面的经验教训,使我国的桥梁界同行能够以多种形式在一起交流和探讨大家共同关心的问题,以推动我国城市桥梁事业的进一步发展,促进我国桥梁建设的技术进步。
我国的城市桥梁建设空前繁荣,展望我国公路建设的前景,桥梁新建、改建、加固的任务依然很重。只要坚持技术创新和可持续发展,总结经验,正视不足,认真解决桥梁建设中所存在的问题,我国的城市桥梁建设技术一定会展现更新、更高的水平。
参考文献:
[1]万敏.我国桥梁景观设计的现状与发展[J].桥梁建设,2002,(6).
关键词:国道,技术标准,市政化
Abstract: based on the surrounding areas in recent years in guangzhou municipal road upgrading of the design, the paper found in such design some of the key problems in summarized, analyzed, in order to the future road upgrading transformation design more reasonable, saving, safety, and share with our colleagues.
Keywords: national highway, the technical standard, the city
中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:
1、概述
我国上世纪80~90年代修建的国道多为连接全国各省区首府、重要城市、交通枢纽、主要港口和重要陆上对外口岸,主要承担大城市间、省际间的中短途客货运输和一部分适合公路交通特点的长途运输。
随着我国改革开放的深入,经济不断发展,特别是沿海地区经济快速发展,大、中心城市周边的城郊农村逐步城镇化,原有过境公路功能越来越不能满足沿线城镇居民生产生活的需求,所以,随着城镇城市化建设的加快,过境公路也逐步向市政化升级改造。本人通过总结近年来广州市周边的G324广汕公路段、G107番禺段、G105从化段等国道的市政化设计,对设计过程中的几个要点作如下分析,供同行参考指正。
2、总体设计
上世纪80~90年代修建的国道,技术标准多为一级公路,双向2~4车道,水泥砼路面居多。 而城镇化的推进,原技术标准和通行能力难以满通需求、环保要求。为更好的满通需求、增强行车、行人的安全性,提高区域交通环境,总体设计时重点考虑项目影响区域内的交通规划、交通量、土地资源、工程造价、区域环境、水土保持、工业发展及规划、城镇规划等。由于原国道经过多年的运营,路基沉降基本到位,为减少新征用地,旧路改造宜充分利用旧路路基并充分利用原有排水系统。
综合比较分析后广州周边国道改造升级,技术标准确定为一级公路结合城市道路,设计速度一般为60~80km/h,双向6~8车道并布设专用的非机动车道和人行道,采用沥青路面,道路排水采用市政管道排水,按市政道路标准布设路灯照明和景观绿化,设置路侧港湾式公交停靠站,在道路红线范围内设置综合管沟,规划并预留城市各类管线,沿线原有各类管线全部下埋至综合管沟内,合并沿线原有各类小平交,增设信号灯或过街人行天桥,大型交叉口改造为立体交叉型式。
3、平面设计
为减少新征用地,旧路改造宜充分利用旧路用地,平面线形必须与地形、景观、环境等相协调,同时注意线形的连续与均衡性,并同纵断面、横断面相互配合。旧路改造,往往需增加车道,加宽路基,平面定线时需考虑旧路现有用地、两侧建筑物拆迁难易程度。涉及军用设施、行政机构、文物或大型建筑物时,道路红线应避开之。为节约造价,尽量避开高填高挖路段。若出线改线路段,应避开农田区或大面积的不良地质地段。
旧路改造时,由于旧路技术指标较低,平面线形难以满足车速要求,弯道处一般需改造,裁弯取直或加大弯道半径,建议选用较大半径,同时注意视距要求,由于路面较宽,弯道超高宜选用最小值。为减少征地、拆迁或避开高填高挖路段,常会采用S型、卵型曲线,在路口立交设计或受地形限制路段常会用到复合型曲线,设计中应尽可避免采用凸型或C型曲线,其不利于行车操作。农田、河渠规整的平坦地区、城镇近郊规划等以直线条为主题时,宜采用直线线形。平面线形应直捷、连续、均衡,与沿线地形、地物相适应,与周边环境相协调。
4、纵断面设计
国道沿线两侧房屋基本建成,建筑物雨水基本排向原公路水沟。道路纵断面设计时须考虑两侧房屋排水问题,所以新路标高不宜比两侧房屋地坪高,而旧路路基虽然沉降已均匀,但也不可开挖,防止挖出软土路基或地下水,尽可能控制在旧路之上加铺,加铺高度控制在40cm左右最为合适。
桥涵结构物处,如遇需利用的桥梁,桥面宜加铺沥青,桥面标高不宜抬高过多,考虑下部结构的承受能力,过多抬高会加大桥梁自重,结构不安全。桥上及桥头引道纵坡不应大于3%。
竖曲线设计宜采用长的竖曲线和长直线坡段的组合,同时注意视觉所需的竖曲线半径度值。竖曲线应选用较大的半径,注意“平包纵”的结合,同向竖曲线间,特别是同向凹曲线间,如直线坡段接近或达到最小坡长时,宜合并设置为单曲线或复曲线。
5、横断面布设
横断面设计应在规划红线宽度范围内进行。横断面型式、布置、各组成部分尺寸及比例应按道路类别、级别、设计速度、设计年限的机动车道与非机动车道交通量和人流量、交通特性、交通组织、交通设施、地上杆线、地下管线、绿化、地形等因素统一安排,以保障车辆和人行交通的安全通畅。
根据交通量的预测,计算出需要的车道数,按市政道路布置断面。标准横断面应有车道、中间带(中央分隔带、左侧路缘带)、右侧路缘带、边分隔带、非机动车道、人行道等组成,地下综合管沟宜布置在非机动车道和人行道下,管线含通讯、雨水、给水、污水、电力、燃气等,车行道宽度按公路规划车速取值,人行道宽度不小于2.0m。
非机动车道考虑到乡村城镇化,沿线商铺云集而无专用停车场,而中间车行道速度较快,非机动车道上地方车辆、摩托车、非机动车混行,取值为7.0m较为合适,3.0m临时停车带+4.0m混行车道。
广汕公路标准横断面图
6、桥涵改造
国道上的桥涵一般建成于上世纪70年代,当时的设计技术标准较低,荷载等级相比现行规范标准较低,满足不了现行交通荷载需求。很多还是已经加宽过的桥涵,涵洞多为石砌结构,桥梁多为石砌桥台、T型梁结构、梁跨不标准、防震等级低,经过多年的运营多出现涵洞破损、排水不畅,桥梁多次修补后仍有开裂、漏筋、破损等不良情况。
本次升级改造,虽是按市政化设计,但主车道通行车辆类型仍偏重于公路交通车型,而1998版《城市桥梁设计荷载标准》相对于2004版《公路桥涵设计通用规范》标准要低,所以桥涵设计宜全部予以拆除重建,设计标准采用公路桥涵设计标准。桥涵断面布置宜与路基断面布置一致,
桥跨宜采用标准跨,桥长宜与旧桥相对比,不宜压缩河道或随意加大桥长而造成浪费;桥涵及其引道的线形应与路线的总体布设像协调,天然河道不宜改移或裁弯取直;注意桥涵的景观设计,与周边自然景观和道路总体景观象协调。
7、结语
我国“九五、十五”期间建成的12条国道主干线,随着我国城市化进程的加快,一部分必将逐步实现市政化。笔者结合近几年来参与的广州市周边多条国道的市政化改造,总结和归纳了国道市政化改造设计的要点。旧路改造受制约因素较多,用地、拆迁、不良地质、工程造价、环境景观、工期等等,想要合理的设计,就需要设计人员在外业和内业两方面齐努力,并有待设计人员在日常工作中不断总结和完善,以能够满足人民因生活水平提高而对交通基础设施提出的更高要求。
参考文献
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[2] 公路工程技术标准(JTG B01-2003)交通部,2004.
对桥梁造型进行符合美学规律的组织与优化一直是那些懂得桥梁结构规律的建筑师的行为,到上世纪下半叶人们开始认识到桥梁的设计不仅仅要“关心自己”,同时还要“关心别人”,如关心桥梁对城市、大地的影响,关心桥梁的地标意义;景观生态学更将桥梁上升到解决被道路切割的大地之物种的生存与繁衍的高度,亦即桥梁还要“关心”生态环境等。这些问题均非桥梁美学所能涵盖,而其综合解决之道是对既懂得桥梁美学规律又深谙景观科学构筑规律的专业人员的需要。这便是桥梁景观学的诞生基础!美国学者FrederickGottemoeller于上世纪九十代将Bridge与Landscape合成了一新的词汇Bridgescape用于表述这种新的结合。
但人们对桥梁建设中景观问题的关注却较此为先。日本的本州——四国联络桥工程总长178km,如此超大规模的桥梁建设活动在人类历史上还是首次。人们不得不慎思桥梁建设对自然环境的破坏与干扰,也更希望新建的桥梁对所通过的历史、文化及自然保护区域在关爱的同时还能成为一具有时代特点的新景观。这使日本政府将桥位周边环境保护和开发利用问题,与把发挥桥梁的观赏功能和文化功能、“追求世界一流景观”的目标链接为一体。类似的实践活动为桥梁景观设计在提供实践平台的同时,也奠定了桥梁景观学科的科学基础。
我国对桥梁景观的理解一般反映在“景观”一词的分解上,即“观”桥与桥上观“景”,两者合成便为“景观”。这种观念有其历史传统。古典园林桥梁在“景”与“观”方面便早有此独到考虑,中国的风景园林更是深谙此道。我们说“景”与“观”之关系确实反映了人、桥、环境的空间联系,其寓意颇具中国特色,这是我们文化智慧的结晶!但这种观念只有“与时俱进”地和景观科学的构筑理论结合才能产生具有更积极的尊重与改造自然意义。
一、桥梁景观学研究的意义
(一)推动景观设计在桥梁建设中的深化与体制化。
改革开放二十年,我国建成了22.4万座公路桥梁,但桥梁景观设计还停留在五、六十年代便发展成熟的以桥梁形式美为主导原则的水平。这完全不能适应物质文明大踏步前进的祖国对环境品质的更高要求。
(二)满足社会对桥梁景观的更高要求。
桥梁景观设计跟不上社会的要求,这是因为:
1.桥梁的大规模建设不仅意味着要耗费巨额社会资金,还反映出社会物质的频繁互动对空间跨越的要求。桥梁已成为遍布城乡的一道风景线,其景观面貌作为一种现象便与物质文明挂钩,使桥梁景观有物质文明特性。
2.桥梁景观因其巨大的体量及独特的造型成为城市居民的骄傲,在蕴涵社会进步与发展的同时还表达出一种对社会制度、人类力量的讴歌。此外桥梁景观还有一种作为地理沟通的意味,亦即所谓“纽带”的战略意义,这使桥梁景观往往成为城市文化的聚焦及城市形象的窗口。也使桥梁景观有精神文明寓意。
3.桥梁景观除以其流畅的形态、简约的造型、大空间的跨越产生巨大物质景观的震撼外,历史事件、历史人物的介入或其表现出的人类自我价值的实现又使桥梁横生出文化景观的韵味。
上述诸点使各地政府或投资商对桥梁景观的营造更为倾情,也是社会意识超前的原因。这是桥梁景观设计研究的压力,也是桥梁景观学发展的动力!
(三)塑造有特色的城市景观意义。
我国不少城市、乡镇因桥而名。大多城市几乎都有与桥有关的地点、街区或行政区划称谓。这里既有桥梁景观的历史沉积也有现代桥梁景观的功劳。这是桥梁景观对城市的地标作用。无论江河湖海上的水桥、城市立交之旱桥或高速公路互通,他们一般均处在城市或区域的结构要害,这使桥梁对城市或区域形象的塑造有义不容辞的责任。我国的桥梁之桥型具有强烈的时代特征。如50年代木桥,60一70年代拱桥,80年代梁桥,90年代斜拉桥,20世纪末悬索桥、立交桥。每个时代的桥型均是其结构技术突飞猛进的结果。桥梁结构技术的科技特征及结构技术的不断更新使桥梁景观有深刻的时代烙印。由于桥梁在城市中的战略性地位,其时代特征又会感染城市,从而产生以点击面,一俩拨千斤的作用。
桥梁所跨之处的地理、地貌或城市空间环境均有其特指性,与特指的周边空间环境的配合使桥梁景观有机地溶于环境,也使为人熟知的环境空间与有发展寓意的桥梁景观间蕴生出具有地方性的景观伴生。桥梁与城市的伴生使其复合景观成为标榜城市独特性、唯一性的象征,同时也是桥梁景观地域性的表现。
(四)对桥梁建设提供景观方面的理性决策参考。
我国桥梁景观设计还无相应的技术规范,这使桥梁景观的思考缺乏科学依据。在桥梁设计方案的可行性研究中景观仅为结构后的包装或结构关系的美学调整。桥梁景观学研究除力图揭示更多的桥梁景观发展的新趋势,还从政治、经济、技术、环保等方面综合考量以便整理出景观设计原则,使决策或方案深化有据可依。
二、桥梁景观的特点
(一)桥梁景观的技术美学特性。
桥梁不能为绝对的美学而景观。其首先是解决通行功能并在技术可能与经济之间优化。这是桥梁设计规范的基本要求。因此桥梁景观设计必须符合桥梁功能、技术、经济要求,并以此为原则对景观构成元素进行美学调整。如桥型的美学比选,桥体结构部件的比例调整,桥梁选线与城市或大地景观尺度的和谐,桥梁的防护涂装与城市整体色彩中的联系等。桥梁景观的这种以功用与技术为重的特点即为其技术美学特性。但当景观价值有明显优势而功能得以满足、技术也可行的情况下,有时经济因素还可向后靠。如风景区的桥梁或城市结构要害之桥梁等。因此桥梁景观设计的某些关联域在不同的环境条件下其位次会有不同。
(二)桥梁景观的时代性。
如前所述,我国的桥梁之桥型具有强烈的时代特征。时代性有一层重要含义既是“新”,如新事物、新发展、新现象、新景观、新知识、新文化、新科技等均可表达出时代寓意。桥梁结构技术的科技特征及结构技术的不断更新是使桥梁景观产生深刻时代烙印的主导因素。由于桥梁在城市中的战略性地位,使桥梁景观成为城市中的视觉识别要点,这就使桥梁景观对时代的表述延伸至城市。因此把握好桥梁景观的这种特点并恰如其分在城市中发挥是我们在桥梁景观设计中需要重视的问题。
关键词:山区,公路 ,设计, 环境, 边坡, 景观
Abstract: due to the geographical condition is complex mountainous area, so most of the mountainous area economic conditions are falling behind. Therefore, solve traffic problems in mountain area is mountainous area of the rich to become an important channel. This shows, the mountains of the transportation is convenient decided to the whole life of people in the mountains of level. This paper mainly through the basic characteristics of the mountainous highway, are introduced, and then based on this focuses on the design in mountainous highway should be paid attention to when the main problems, including how to protect the surrounding environment and management slope and how to design landscape.
Keywords: mountain area, highway, design, environment, slope, landscape
中图分类号:X734文献标识码:A 文章编号:
一、引言
众所周知,我国国土中的33%是山地,10%是丘陵,10%以上是高原,总体而言,我国有一半以上的国土面积是山区。但是由于山区具有变化较大的地形、复杂的地质构造,并且其岩石类别也较为复杂,这一切都给设计山区公路带来了诸多障碍,并且由于高难度的施工,加上工程的数量又较多,从而使工程造价高出非山区许多。除此之外山区公路环境恶劣,时常会发生滑坡、崩塌现象,这样在进行高架桥梁以及长隧道施工时,如果稍有粗心,不能精心设计施工流程时,就会残留许多事后修改事项。所以,目前的公路设计中对建设者们的要求也越来越高,其中尤为重要的是既要做到保护环境、顺畅舒适安全的行车又要治理好边坡,并且要考虑到线形美学以及景观的设计。而施工是以设计为指导的,设计决定着一条公路能否将其应有的功能发挥出来,因此本文对山区公路设计中应注意的问题提出些许见解。
二、山区公路设计--环保理念
在建设公路的过程中难免会产生破坏植被、流失水土、分割土地等破坏生态环境的现象,尤其是在地理条件复杂的山区。如何在公路建设中保护生态环境,减少破坏环境的这些现象成为当前建设山区公路勉励的主要问题。
①节约用地
目前,由于筑路占地使得本来就已经不多的耕地越来越少,而耕地作为自然资源是非常宝贵的,所以建设公路的工作者们在设计公路建设时要尽量减少占用耕地,减少使用剩余耕地。
②避免地质灾害的发生
在修建公路时会开挖或者推填路基,这会使局部地貌发生改变,而这又会使崩塌、滑坡等灾害在地质脆弱地区发生。当今,山区道路已经以地形控制以及工程地质综合并重的选线为主,不再单单依靠地形选线。针对山区较为复杂的地形、地质以及水文,我们在选线时尽量避免不良地质的路段,同时要以系统分析、综合选线以及整体最优为原则进行选线。
③避免破害敏感地区的生态环境
由于公路运输具有较长的路线,所以在运输期间会穿越各类野生动植物栖息地、自然保护区、森林公园、湿地、防治水土流失区以及各种成片草原森林等生态系统。公路穿越这些地区的过程中,会怕坏这里的自然资源,影响生态平衡。因此,在建设公路时要采取各种措施,尽量降低对这些原生态系统的破坏,使其连续性得到保证。
④尽量避免水土流失
在建设公路时,由于施工破坏了地表植被,了土壤表层,从而大大降低了土壤抗腐蚀的能力。同时,在建设公路中还有大量的弃土以及弃渣产生。由于这些岩土较为松散,会产生较大的孔隙并且其结构也非常疏松,如果不对这些进行合适的处理,也将产生新的水土流失。要在建设中避免这些问题,就必须做到以下几点:首先,选线要经过精心设计,尽量避免选在容易发生滑坡以及流沙等的不良地段。其次,在工程中尽量保证平衡,减少废弃的发生,同时为确保路面两侧通畅快捷的排水,要建立充足的排水设施。采用台阶化植草以及修建水沟等,使总坡度减少,以此来消除径流。最后,在取土、弃土时采用集中的方式进行,并且取土之后对地表植被要及时修整。同时要为弃土场设计护坝以及排水防护;设计公路征地区域内的闲置空地,对其进行充足绿化。
三、山区公路设计—安全理念
山岭地区的地形起伏一般较大,并且这些地区沟壑纵横、其平面展线位置也极其狭窄。山区路线具有较多的由圆曲线同缓和曲线共同构成的平曲线,因为它是在平面上更多适应地形。,山区公路设计时要坚持以曲线设计为主的原则,而曲线半径通常控制在大于或者等于极限最小半径的三倍,最高也在4%以内。就安全与舒适行车来看,一般最小半径能够适应各个车速,因此,在实际设计时,便可以将其设计成接近一般最小半径。但是我们要非常慎重的采用最小半径,通常是在自然条件特殊并且非常困难的地段采用。由于理论上回旋线同汽车缓和行驶的轨迹非常相似,并且回旋线的自由度较高,其高的灵活性也较容易适应地形等,所以公路缓和曲线设计时便使用回旋线。而对小半径的采用,一定要重视设置缓和曲线的长度。我们应该充分重视山区公路的安全性,应该配置相应的防护设施,为提高行驶在山区公路的安全做好充足的准备。
四、山区公路设计--边坡治理
由前文论述可知,在公路设计的环保与线形设计中我们也曾提到了边坡治理问题,但是由于边坡治理在山区公路设计中所占的地位非常重要,所以我们应该将它单独提出来予以解决。设计山区公路边坡时要以稳定为最重要的目标,如果边坡设计的不够稳定,会减慢行车速度并且使行车不舒适,严重的会使交通阻塞,更有甚者断绝交通。常见的公路边坡不良设计后果,由于高边坡失稳而带来滑塌或崩坍(深路堑中),由于压实不足而带来滑移与沉陷(高路堤处)。因此在勘察设计山区公路时,要对深路堑、高路堤以及陡坡路段的路基进行精心设计,因为这些地区的路基与一般路基不同,只有对它们进行精心设计才能够确保安全稳定的边坡。
五、山区公路设计—公路美学、景观设计
美学的基础为:和谐即为美。目前,公路美学设计渐渐得到公路设计领域的广泛重视,并且也已经逐步应用在实践中。公路美学同景观设计是一对相互补充的因素,在公路设计中,通常它们两个是缺一不可的。如何在公路设计中将美学、景观设计巧妙有机地结合在一起成为目前公路美学设计中的重要课题,这既是设计好公路美学的基础,又同时关系到公路美学的设计能否达到预期的效果。我们在平时的公路美学设计中应牢记以下几点:美学设计基础是对平面线形的设计是美学设计所要求的基础部分;纵断面线形设计则补充以及完善了美学设计;景观设计影响着美学设计的整个过程,是其关键环节;而对公路进行绿化则对景观路、生态路以及环保路的综合表现。
六、总结
综合上文所述,我们可以知道要想彻底摆脱山区经济落后的状况、提升人民生活质量,就必须迫切地解决山区的交通问题,对山区公路进行合理设计。我国的公路建设者们应该担负起这份责任,对山区公路进行精心设计以及做到精心施工,并且对于设计中应注意的问题,我们充分的准备好解决对策。只有做到这些,才能保证山区公路的建设能够顺利的实施,保证我国山区更好更快地发展。
参考文献
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关键词:跨高等级公路;机耕道桥;设计
中图分类号:U41 文献标识码:A
公路桥梁作为基础设施之一,工程质量的高低从很大程度影响着人们的生活,那么为了保障我国公路工程的整体质量,为人们的出行提供更加安全可靠的保障,施工单位以及施工人员应尽职尽责。现今科学技术的发展,以及施工材料完善,都在很大程度上促进了道桥工程的整体质量。但是还有另外一个因素对于道桥的质量也有着决定性的影响,那就是设计,而机耕道桥作为道路桥梁中最为常见的形式之一,其设计上的合理性与科学性在很大程度上决定了道桥的质量。因此设计人员必须要从实际情况出发,提高设计水平,促进我国道桥事业的发展。
一、机耕道桥的特点
1 处于主线为切方的地段
首先就是要对主线桥以及通涵数、构造物进行施工,也就是主线上跨,在进行切方的地段立交部位,开始施工。
2 所承受的活载等级低
机耕道桥具有非常线面的服务性以及功能性,通常它会位于乡村的道路中,作为农用桥梁使用,正常情况下,这种桥梁的净宽基本为4米左右,而其设计符合通常在汽一10级,履带为50验算,它的承受活载等级往往不高。
3 桥面线形要求不高
这种道桥在城市中不常见,基本都是用于农用桥,因此它们的接线线形是能够超出规范中的要求,最大是可以达到20以上,具体情况根据实际而定,这也为设计提供了更加广阔的思路。
二、桥型介绍
在桥梁型号的介绍部分,采用大量的数据和表格图标,这样能够更加直观展现出这种道桥的形态以及数据的分析对比。另外,不管是任何桥梁都应该遵循使用、经济的原则,另外还不必须要体现出道桥本身的特点,针对机耕道桥也是如此,从长远角度来看,高等级公路方面的设计如下:
1 钢筋砼斜腿刚构(图1)
设计中所采用主梁的抛物线变化,具体的参数见表1。
2 两跨连续效果(图2)
由于桥梁设计的要求非常高,本次所使用的为变化型的二次抛物线方式,具体的各种参数设计依据实际情况定位梁高七十厘米,中墩处高度为一百四十厘米,主梁横断面采用的是单箱的形式,跨境上为二十四米,墩顶与主梁之间采取固定,矩形墩截面高七十厘米。
3 版肋拱(图3)
拱上立柱为薄壁矩形结构,该种桥在外表上看类似于双曲拱桥。其他各种数据见表2。
4 刚架拱(图4)
该种桥型与刚架拱类似,故称之为刚架拱,主拱圈截面为带悬臂的实心板(L范围内不带悬臂),主拱圈净跨径为39m,矢跨比为1/8。拱上部分跨径为左右的空心板,具体的L1、L2由桥面纵坡度i及拱圈有关参数确定。
5 四跨钢筋砼简支粱(图5)
从图5中所示能够看出,这样的形式视觉上不够美观,只不过在施工方面比较简单,容易操作,对于地质条件的适应性相对较强,很多地质条件不好的地区,都可以采用这样的形式,因此应用也比较广泛。
6 通过上面所阐述的图5中桥梁类型分析中能够看出,主要是从将公路等级作为依据,同时结合实际的地质情况、经济实用性,同时也兼具了美观性等方面进行的设计。在几种制定的方案中,都是比较常见的设计,通常也会被人们所利用。其实用性也非常明显。
三、弹性土抗力原理在机耕道桥中的使用
机耕道桥设计中还有一部分是非常关键的,其中就是弹性土壤抗力的研究,如果针对等级较高的公路上的机耕道桥来说,它则不适用,因为它通常处于切方的地方,并且土质的状况也并不适应采用这样的方式,如果强行使用,在施工时,就非常容易导致不应该出现的失误,或者是延长施工时间,增加很多不必要的麻烦。
1 弹性土抗力原理
弹性土抗力是指土的弹性压缩变形引起的抵抗力。这个时候如果桥台受到外部的一定压力,就会产生位移现象,这样一来也会导致台背土的形变,此时台背土将对桥台产生水平弹性抗力,一般情况只考虑桥台绕基底重心线的转动引起的台背土对桥台的弹性抗力。
2 弹性土抗力计算模式
如图6所示,假定台背土为一种土质,以桥台基础底面以上部分台背土的高度为H,桥台在外力作用下,产生的整体水平位移为Δ,绕其基底重心轴线的转角为φ,台背土的弹性抗力系数为K,刚在台口处土的弹性抗力强度为:
Pk1=K(Δ+Hφ)
在基底处,土的弹性抗力强度为P=距基底重心的水平距离为的土的弹性抗力强度为:
σx= K0φx@
K0为地基土的弹性抗力系数。
台背土抗力为:
Ek=Pk2・H+(Pk1-Pk2)/2・H=KHΔ +1/2KH2φ(取桥台1m宽计算)
台背土抗力对基底重心的力矩为:
Mk=1/2KH2Δ+2/3KH2φ
基底土抗力对基底重心的力矩M0为:
式中:I0为基底截面的惯性矩。假定作用于桥台除弹性土抗力以外的水平合力为2H,向台方向转动的弯矩为三M0则由桥台平衡条件可得:
则由以上方程组可得、再把和作为支座强迫位移计算上部构造的附加内力,在进行上部构造设计时,计入附加内力的影响。
3 应用弹性土抗力原理的可行性
上文已经对相关的数据计算进行了分析,并且也对其各种原理的应用进行了阐述,道桥施工原本就是一个相对复杂的过程,那么针对个别地点道路的设计就需要更加谨慎,要充分考虑其经济性、稳定性,作为设计人员要进行综合考虑,这样才能够达到最好的设计效果,设计人员应该结合实际情况,并借助以往的经验和参考文献进行设计。比如:台背粘土中的K为55k/cm3,这个时候如果桥台粗线5毫米的位移,那么每m2台背的受力就为27.5kN。一般说来,很多高的等级公路,在机耕道桥方面的设计都必须要非常精确。这样才能够更好的保障道桥的稳定性,为人们提供更好的出行环境,同时也为我国和谐社会的构建做出应有的贡献。
参考文献
[1]王修岚,吕钢,慕曦光.高等级公路建筑景观设计[J].林业科技情报,2004(02) .
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