桥梁结构设计精选(九篇)

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第1篇：桥梁结构设计范文

关键词：公路桥梁；桥梁结构设计；结构安全；理论研究；问题；探讨

Abstract: With the development of modern bridge design technology, to need to have rich bridge design theory knowledge, try to avoid subjective experience factors effect on the design. This paper, from the current situation of bridge structure design, introduces the common bridge structure design, and the measures of structural design and the design of bridge the problems should pay attention to make analysis and discussion.

Keywords: highway bridge; bridge structure design; safety structure; theory research, problem; explore

中途分类号：U442.5文献标识码： A 文章编号：

进入21世纪，我国经济高速发展，物流运输也伴随经济的发展快速增加。在巨大的交通量之下需要大量的交通通道来保证全国的物流运输通畅。而桥梁作为不可或缺的交通通道，应用得越来越广泛。桥梁最初是作为水上纽带出现，但如今，桥梁不仅仅是水上通道，也是陆地重要的交通枢纽。

作为重要交通设施的桥梁，结构的设计是影响其使用寿命的决定性因素。在结构设计中，稍有疏忽或考虑不周，就会形成安全隐患，不仅是影响桥梁的使用寿命，而且会造成重大安全事故危及人民群众的生命财产安全。因此，除了加强施工质量管理外，要从桥梁设计理念、结构体系和构造的角度做好防患设计，从而保证桥梁的安全性和耐久性，给人们的出行安全和社会经济发展提供强有力的保障措施。

一、我国桥梁结构设计的现状分析

我国桥梁建设在20世纪得到了历史性的发展：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。虽然我国桥梁建设发展很快，但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，桥梁建设中还存在很多不足：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；不少桥梁桥型结构呆板、笨拙，与环境、地貌的协调不足，存在拓展空间；地区、单位之间的设计、施工、科研实力水平普遍不平衡，存在很大差异，致使桥梁设计水平差距很大。

此外，我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善。在桥梁设计领域，尤其在桥梁使用的耐久性和安全性两个方面，还有很多需要改进和有待完善的地方。桥梁结构设计的首要任务是选择经济合理的建造方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并采取规范中所规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的耐久性和安全性。

二、桥梁结构设计中存在的问题分析

目前国内的桥梁结构设计普遍有这样的倾向：很多设计人员往往只是满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，却忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。实际上，目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果；也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背；也不符合结构动态和综合经济性的要求。

1、结构的耐久性设计问题

桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。大量的桥梁病害实例证明，除了施工和材料方面的原因，影响结构耐久性的根本因素是来自构造设计上的缺陷，与没有进行合理的耐久安全性设计有很大的关联。长期以来，人们一直偏重于结构计算方法的研究，却忽视了对总体构造和细节处理方面的关注。

2、结构的疲劳损伤问题

桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹得不到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的。疲劳损伤过去一直被认为是钢桥设计中的核心问题，由钢结构疲劳引起的钢材开裂案例较多，亦有不少因疲劳断裂引起桥梁垮塌的例子。近20年来，疲劳损伤的研究已进入混凝土结构，但对于使用期受腐蚀的钢筋混凝土构件的动态性能和疲劳性能的研究还处在起步阶段，特别是在某些关键部位的局部疲劳失效问题研究上还很缺乏。

3、桥梁的超载问题

桥梁超载主要有三种情况：其一是早期修建的老桥超龄负载运营；其二是桥梁通行的实际车流量超过设计流量；另一种是车辆违规超载。前两种产生的原因主要是设计荷载的变化和交通量的增加，后者是车辆使用者违法超载营运，后两种超载现象在我国公路运输中较为普遍。桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面，由于超载造成的桥梁内部 损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性。

三、桥梁结构设计问题的原因分析

第2篇：桥梁结构设计范文

关键词：市政桥梁；结构设计

中图分类号：U442.5+9 文献标识码：A文章编号：

一座安全、耐久、健康的市政桥梁充分体现了设计者的智慧和审美观，值得世人回味，经历时间的考验。总之，市政桥梁的结构设计，要在因地制宜的前提下，根据建设单位的市政桥梁设计任务书，认真学习国内外的先进技术，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺，遵照有关包括设计总则、荷载、各种材料的技术条件要求和各种容许数值、各类结构的构造要求和检算方法等的设计规范和技术标准，采取适宜的设计方法，尽量避免主观经验因素对设计的影响。

市政桥梁设计是一个复杂的，系统的工程。需要丰富的理论知识，并且尽量避免主观经验因素对设计的影响。在市政桥梁设计过程中仍然有许多重大的理论问题需要解决。日前，国内的市政桥梁结构设计普遍有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。实际上，目前的市政桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果；也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背；也不符合结构动态和综合经济性的要求。

我国的市政桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善，在市政桥梁设计领域，特别是关于市政桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构力案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。

许多致计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。

1 设计方面的具体细节

构造设计存在漏洞。典型问题是伸缩缝处仅设普通橡胶支座。应改为橡胶活动支座，否则在汽车荷载作用下伸缩缝处易拉裂，普通橡胶支座变形，极大地影响结构安全和耐久性。桥面没有设计整体钢筋网，没有考虑汽车超载问题。超载现象在我国公路运输中较为普遍，汽车超载营运，会对市政桥梁结构长期的使用性能和耐久性产生不利的影响，因此除了交管部门要加强管理外，设计时也需要对超载带来的后果进行研究、分析。伸缩缝处空心梁预埋数量不足，监理及施工单位必须事先做好复查工作。桩基主筋保护层与建筑制图不一致，施工及监理单位必须十分注意这一问题，否则桩基主盘保护层难以达到设计要求。

2 结构的耐久性设计问题

市政桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用，同时市政桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。

在大跨度市政桥梁领域，国内从上世纪80年代以来，建造了大量的斜拉桥。虽然迄今为止出现倒塌或严重损害的例子很少，但已经有多座市政桥梁因为拉索的耐久性问题而不得不提前换索，既影响了使用，又带来了经济损失。需要指出的是，很多这类问题与没有进行合理的耐久安全性设计有关，这也促使人们重新认识市政桥梁的耐久性问题。大量的病害实例也证明，除了施工和材料方面的原因，影响结构耐久性的根本因素是来自构造设计上的缺陷。国内从上世纪90年代开始重视了对结构耐久安全性的研究，也取得了不少成果。而这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的，对如何从结构和设计的角度来改善市政桥梁耐久安全性却很少有人研究。而且，长期以来，人们一直偏重于结构计算方法的研究，却忽视了对总体构造和细节处理方面的关注。因此，需要努力将耐久安全性的研究从定性分析向定量分析发展。

3 结构的疲劳损伤问题

市政桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。由于市政桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹得不到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的。疲劳损伤过去一直被认为是钢桥设计中的核心问题，由钢结构疲劳引起的钢材开裂案例较多，亦有不少因疲劳断裂引起市政桥梁垮塌的例子。

4 市政桥梁的超载问题

市政桥梁超载主要有三种情况：其一是早期修建的老桥超龄负载运营；其二是市政桥梁通行的实际车流量超过设计流量；另一种是车辆违规超载。前两种产生的原因主要是设计荷载的变化和交通量的增加，后者是车辆使用者违法超载营运，后两种超载现象在我国公路运输中较为普遍。市政桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。超载会使市政桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。

5 抗震性能

对于修建在地震区的市政桥梁，应按抗震要求采取防震措施；设计中严格要求施工质量，如施工接缝处的强度保证等；对结构各部加强整体联结，加强市政桥梁支座的锚固，加强墩台及基础结构的整体性，增强配筋，提高结构的延性；对桥位处的不良土质采取必要的土层加固措施，对结构抗震的薄弱环节在构造上予以加强；对梁式桥，要在墩台上设置防止落梁的纵、横向挡块，以及上部结构之间的连接件；在重要的市政桥梁上，必要时需采用减震消能装置，如橡胶垫块，特制的消能支座等。

6 环境保护和可持续发展

市政桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展的要求，包括生态、水、空气、噪声等几个方面。应从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等多方面全面考虑环境要求，对于施工过程中的植被破坏、水土流失、排渣污染等，应采取切实可行的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。

7 市政桥梁结构设计的几点注意事项

7.1 结构系统的可靠度分析

对于结构系统可靠度分析的非常复杂的研究课题，许多学者对此从不同角度进行了研究，提出了一些概念和方法。系统可靠度分析研究内容车富，难度较大。

7.2 人为差错的分析

许多结构的失效并作由荷载、强度的不确定性造成，而往往是设计、施工、使用等环节中人为差错造成的，这方面事例很多，已成为目前研究热点之一。

7.3 在役结构的可靠性评估与维修决策问题

对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科。它不仅涉及结构力学、断裂力学，建筑材料科学、工程地质学等基础理论，而且，与施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等有密切的关系。同时，经典的结构可靠性理论，在在役结构的可靠性评估中也必将得到相应的发展。

7.4 模糊随机可靠度的研究

模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容。随着模糊数学理论与方法的完善，模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展。

8 结束语

总体来讲我国的市政桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善，市政桥梁设计是一个复杂的系统的工程，需要丰富的理论知识，并且尽量避免主观经验因素对设计的影响。

参考文献：

第3篇：桥梁结构设计范文

交通需求，但不可否认的是也存在着各种各样的问题。文章首先对桥梁结构设计进行了概括说明，之后着重对市政桥梁结构设计相关内容进行了分析研究，从而帮助有效提升城市桥梁建设使用质量。

【关键词】市政桥梁；结构设计；要点

市政桥梁与其它类型桥梁相比，其主要的建设作用在于充分满足使用功能需求的同时，对周边景观、环境的协调度也着重关注。

1.桥梁结构设计概述

由于整个结构设计的科学准确性将会在一定程度上受到设计人员主观因素的影响。因此，在桥梁设计中，需要相关工作人员在设计中能够具备极为扎实的理论基础及丰富的实践经验。在当前的桥梁设计中，大部分设计人员都着重关注强度问题，但整体结构的耐久度始终处于被遗忘的状态下。结构耐久度与时间有着较为紧密的关联，在桥梁建成的较短时间内是无法对其进行细致查看的。但是如果结构耐久性出现问题，哪怕是极其细微的问题，都有可能带来难以解决的问题。而这种结构设计问题是完全不符合结构动态设计理念的。当前我国对于市政桥梁设计的结构体系依旧有待近一步完善，在市政桥梁的设计领域在施工及安全性两方面有待解决的问题较多。对市政桥梁进行设计的首要任务便是尽可能地选取一个经济合理性较强的设计方案，另外还需着重关注桥梁内部构件及连接方面的设计。采取符合相关规范的安全系数对整个桥梁工程的安全性实施保障。

2市政桥梁结构设计问题及解决措施

2.1设计上存在的漏洞问题

在市政桥梁结构设计中，极为常见的一大问题便是伸缩缝的相关设计。大部分的城市桥梁在设计中将伸缩缝设置为普通类型的橡胶支座。但是为了确保其安全性，需要将其修正为活动型的橡胶支座，从而有效避免出现拉裂问题。此类问题产生的主要原因是，如果设计普通支座，则有极大的可能会出现变形情况，对整个桥梁的结构安全及耐久性两方面均极为不利。通常情况下，桥面不会与整体的钢筋网相关，也不会对超载问题进行考虑。但当前现状是，在我国交通运输超载问题极为常见，对于城市桥梁的使用安全性及耐久性均带来了极大的考验。针对此类问题，在将相关情况上报给管理部门加强管理的同时，还需在设计中将超载相关内容纳入其中，对其全面充分的考虑。由于伸缩缝所预埋之处的空心梁常常会出现数量不够的问题，因此，相关施工管理部门需着重注意前期的检查工作。

2.2耐久性设计问题

在对市政桥梁进行建设时，由于整个桥梁体是需要完全暴露在空气之中的，因此日积月累下来极易遭受周边环境的影响与有害物质的侵蚀。另外，桥梁结构还会受到交通车辆承载、地震、疲劳等多重因素的影响，在对其进行施工建设时所用材料在经过风吹日晒的侵袭后，自身的性能将会逐渐走向衰退，整个桥梁结构各处均会出现损伤。虽然现今出现的桥梁倒塌案例数在逐渐减少，但是不可否认的是，仍旧有许多桥梁由于受到拉锁耐久性的影响，致使其使用性遭受严重损害。有部分市政桥梁拉锁并未到达常规使用年限便不得不提早退休。耐久性问题的突出化致使桥梁建设后无法正常使用，带来了极大的经济损失。耐久性问题的日益突出促使人们不得不加强对其的关注，在相关的结构设计中应对整体与细节上的结构设计加强重点，对桥梁耐久及安全性的研究也应逐渐趋向于定量分析。

2.3着重关注抗震性能

有部分市政桥梁的修筑地可能在于一些地震常发地带，因此在对此类市政桥梁进行结构设计时，应将抗震性能考虑其中，采取一定的抗震措施。在结构设计中应注重对施工质量的控制，在接缝处确保其强度。对于桥梁的结构设计，还需将整体联结性放在重要位置，加强桥梁墩台与基础结构之间的整体连贯度。加强配筋，进一步提升整体结构的延性。有部分桥段所处地域的土质较为不良。在对此桥段结构进行设计时，则需对实际状况充分考量，采取相应的加固措施。对于一些抗震性能较为薄弱的地方还应对其构造进一步加强[2]。有部分市政桥梁对于整个城市的发展而言极为重要。针对此种桥梁，在结构设计时，可以在各方面条件均允许的情况下，对桥梁采取一些具有较好减震性能的装置，如橡胶垫块等。

2.4疲劳损伤问题

市政桥梁结构一般承载的车辆及风向荷载均属于动荷载范畴内，在整个桥梁的结构内将会逐渐形成一种应力，且此应力具有循环变化性。这些应力一旦产生会致使整个桥梁结构出现不必要振动的同时，出现疲劳损伤。大部分的市政桥梁施工中所采用的材料或多或少的会存在着一定的缺陷，且缺乏均匀、连续性。一旦受到循环应力的作用影响，细小的缺陷将会逐渐集中汇聚，最终产生结构损伤或是裂纹。如果设计人员在设计中未将此问题纳入至考虑范畴中，相关的施工人员在施工时则无法对出现的宏观裂纹采取科学的应对解决措施，进而导致更为严重的结构脆性断裂问题出现。较早时期的疲劳损失无法被及时检测出，但是其所带来的危害却是能够与灾难相等同的。因此，在桥梁设计中需对此问题着重关注，加强防范。疲劳损伤在桥梁设计中的地位极为重要且关键，由其引发导致的开裂问题极多。因此，在市政桥梁结构设计中，需将此类问题作为极为重要的考虑因素。

3.市政桥梁结构设计关键点

3.1防洪水位及人行桥栏杆

在对桥梁结构进行设计时，需在充分考量百年洪水位的基础上对所处地域的防洪水位着重关注，核查其相关影响。在对人行桥栏杆进行设计时，需做好相关的抗水平外推检算设计，栏杆重量也不应超过1.2kN/m的范围，样式应以竖条或是整板为主。栏杆建成后明令禁止行人攀爬，对于一些特殊栏杆给予桥梁设计的影响也应充分全面的考虑。

3.2交通量及特殊荷载

在进行城市桥梁结构设计时需在对其所承载交通量全面分析的基础上进行车道宽度、结构的预测明确。特别是一些互通式的立交桥在设计时，需依照其自身需求、车辆行驶速度充分考量，对桥梁的结构规模合理设计，避免出现交通堵塞问题。我国的超载问题极为突出却又无法完全杜绝。对于一些极为突出、明显化的超载情况，可能会导致出现桥梁塌陷、倾覆等问题。因此在结构设计中需对此类特殊因素着重考量。在进行桥梁荷载验算时，需在最大荷载值的基础上进行1.4倍的乘以处理。对于一些支座或是墩梁结构可以考虑安装抗倾覆装置。

3.3实例说明

英雄大桥是位于南昌的一座跨赣江特大桥，其无论是从结构还是施工上看均达到了世界超一流水平。整座大桥无论是桩基、边跨钢箱梁还是钢箱梁合龙的设计施工，均让相关工作人员煞费苦心。通过对桥梁设计问题的着重分析研究，最终获取到了较好的成效。为了更好地应对可能出现的问题，相关设计人员对此桥结构进行了再设计施工，对其系杆进行了加固设计，以此帮助其更好承受拱脚推力，满足荷载需求。与此同时，还在桥梁内部结构加强了减震性能的设计，从而全面有效的抵挡可能发生的地震灾害。另外，在大桥的两侧还进行了1.5m人行道的设置。

4.结语

现今的市政桥梁结构设计体系尚且有待进一步的健全完善，需要借助多方力量的帮助支持。城市桥梁设计本身就具有极强的系统复杂性，需要设计人员具备极为丰富的理论知识及专业化的实践技能，尽可能地将一些由于主观因素导致出现的不利设计结构影响降到最低，将对桥梁质量产生损害的不良因素尽可能地规避，从而更好地达成城市桥梁工程规划要求，为后期的施工建设提供帮助。

参考文献：

1 甘庆丽.桥梁结构设计问题探讨[J].交通标准化，2013（20）：57-59.

第4篇：桥梁结构设计范文

1.桥梁结构的疲劳损伤

由于在桥梁建造时所采用的材料不均匀或者是不连续问题，导致诸多缺陷的存在，再加上反复的荷载作用，这些缺陷久而久之就会变成损伤，并导致桥梁发生大面积的裂纹，如若不能对其进行有效控制，就会直接导致桥梁结构的断裂，带来严重后果；另外，超载也是引发桥梁结构疲劳损伤的一个主要因素。

2.桥梁结构设计中需注意问题及解决对策

2.1对桥梁结构地基高度的调整在桥梁施工过程中，地基是其中最为重要的一个组成部分，地基高度的是否合理直接决定着桥梁结构的高质量建设。由于地基土层较易受到风化作用，一旦不能合理解决，就会对地基坚实问题带来危害，造成地基下沉或者是地基崩溃等严重后果。对此，有效的解决对策如下：第一，使用封闭的防水技术，提高桥梁地基的稳固性，对地基高度予以标高，确保桥梁地基强度符合标准；第二，相关设计工作者做好地基高度工作，在初始的设计阶段就应该综合考量各种因素，着重加强对上部结构、地基与基础的共同作用，通过采取有效方法强化上部结构强度，以此保证地基的稳固性。

2.2对混凝土裂缝宽度的调整在混凝土构建中必不可少的会出现裂缝，裂缝的发生一方面会导致桥梁美观程度受损，另一方面也会使桥梁构件的耐久性与承载力等性能下降。我国相关桥梁规范中，对桥梁结构的裂缝宽度有着严格规定，对混凝土裂缝宽度予以严格控制不仅可以提高桥梁承载能力，而且会确保其耐久性。对此，有效的解决对策如下：调整钢筋布设位置，或者提高混凝土截面刚度等方法，控制混凝土裂缝宽度。

3.桥梁结构设计的确定及优化

本文探讨的是以桥梁结构的可靠性作为前提条件的优化设计方法，此种优化模式最先由Forscll提出，他将总耗费的最小化作为优化的根本目标，并就优化与可靠性之间的关系进行探讨。他认为，对桥梁结构的科学优化设计，应将桥梁结构的各个方面内容综合考量入内，重点就是在诸多荷载作用下的最终性能，同时桥梁结构的耐用性应该愈长愈好，如若不能对其及时、有效维修，会致使其功能大幅度衰退，到时必然会采取更为费力、费时、费资金的维护与加固方法。当然，我们都知道，桥梁结构的设计可靠性愈高，其原始成本也就愈少，因此在这样的标准条件下，桥梁结构的耐用性总耗费是最小的，也就实现了其最大化的经济与社会效益。

3.1加强对桥梁结构耐用性的优化设计当前我国大部分桥梁规范要求对桥梁设计提出的都是经济、美观、安全、适用方面的要求，对桥梁强度的要求远远超出了对其耐用性的要求，注重对桥梁在使用周期中表现出的性能，而忽略了对其日常的维护与检修。在这种情况下，很容易导致工程事故频发、桥梁性能不稳定、结构质量不合格以及缺乏耐用性等问题。因此，桥梁结构设计工作者必须从根本上改变这种传统的思想，着重各方面的考量，将桥梁结构的耐用性也充分纳入到考虑重点中，不仅使其在既定使用年限内可以安全、稳定、可靠的工作，还要最大限度的延长其衰退期，增强其使用年限，得到其使用价值的最大化体现。

3.2加强对桥梁超载问题的优化对于桥梁超载问题可以概括为以下三个方面，首先，由于桥梁使用年限过长而导致的超龄负载；其次，由于桥梁同时通行的车流量超载；最后，车辆的违规超载。诸如此类的超载问题不仅会导致桥梁结构出现疲劳损伤问题，还会造成对桥梁内部结构的损伤，改变其工作状态，直接危害到其使用的安全性。因此，加强对桥梁超载问题的优化，将诸多例如经济、环境、地域等因素都考量入内，从根本上优化桥梁的超载问题。

3.3加强对桥梁结构疲劳损伤的优化设计桥梁结构日常所承受的全部负荷都是由车辆带来的动态荷载，施加到桥梁结构中，会带来循环变化的力量，造成桥梁结构的震动，继而导致疲劳损伤的出现。久而久之，这些荷载就会使桥梁结构出现裂缝，继而造成结构断裂，针对于此，必须提高桥梁结构设计工作者的认识，加强对疲劳损伤的研究，尽量将疲劳损伤消除在萌芽中，控制不良后果带来的严重损失。

4.结束语

第5篇：桥梁结构设计范文

关键词：城市立交桥梁；结构设计；结构分析

随着城市化进程的不断加快，城市人口激增的同时车辆也日益增多，这给城市交通带来了莫大的压力，平面交叉的道口经常会发生车辆堵塞和拥挤。因此，为了提升城市的交通能力，很多城市开始兴建立交桥梁。现如今，城市立交桥梁已经广泛用于城市交通中的交通繁忙地段，城市立交桥梁也成为衡量城市现代化的重要标准。

一、主要参数以及水文地质条件

以位于市区的某立交桥为例，此立交桥为五线三层互通式立交桥梁。底板为地面道路，中层为中环线直行车道。

1.主要技术参数

设计载荷汽车为-20级，挂车为-100验算；地震烈度按照7级地震烈度设防；设计主桥车速为每小时100千米，匝道车速为每小时50千米；平面线匝道半径设计为65米；两条车道匝道桥梁总宽度、交汇段三车道匝道总宽度、立交桥变段桥梁总宽度分别设计为10.5米、14.0米和14.0到30.5米之间；桥梁最大纵坡小于5%，横坡小于6%；排水标准方面，重现期1a，集水时间10分钟，径流系数和延缓系数分别为1.0和2.0。

2.水文地质条件

依据桥址处18个取土孔和22个静力触深孔的资料，地质结构分为7层。第1层为人工填土，第5层为细砂至中砂，剩下的5层为粉土或粉质粘土，第5层的细砂之中砂厚度要在15.2到17.9米之间。实测各土层的剪切波速，得到平均值为每秒228米，可判定场地土为Ⅲ类土。地下水一般为SO4-Na型或Cl-Na型水，对砼会有一定程度的侵蚀。

二、城市立交桥梁设计规划与设计原则

在城市立交桥的设计规划过程中要把考虑的重点放在交通组成、交通量、设计车速、城市景观、拆迁可能性和将来的远景发展。本文所举立交桥在设计方面重点考虑了以下几点：立交范围内地面道路要相互连通，形成网络，确保能达到缓解沿线地方单位进出交通的状况，达到组织公共交通的目的；立交桥梁应向空间方向发展，从而节约用地，减少拆迁范围；要满叉口所要求的交通功能，使交叉口能与立交性质、等级、任务以及交通量相适应，主要道路和次要道路的交通流向要与次要交通流向相结合；立交桥梁的造型要美观，能与所处地形和环境相适应，避免“灰色地带”的产生。

三、桥梁上部结构设计

1.结构选型

本文所举立交桥具有交通量大、无断交条件的特点，且曲线桥和异型段桥占全桥总面积比例七成以上，工期方面的要求也是尽量短。在经过多次优化比选之后，在主跨25米以上的曲线桥和异型段桥采取浇预应力砼连续箱梁的方式，而25米以下的则采取现浇普通钢筋砼连续箱梁的方式，至于直线桥，则采取预制预应力砼大空心简支板梁并设桥面连接板。

2.结构计算

依照平面杆系有限元程序计算箱梁内力，并运用三维有限元分析程序进行验算。通过计算结果的数据选择合理、最优的设计，使配置的预应力束与受力特征更合理，并能减少4成以上的钢绞线。预应力砼构件的计算，可按全预应力构件来考虑。有些截面要按a类受弯构件来考虑，在恒载条件下不允许出现拉应力，营运阶段的最大拉应力值也应该控制在砼的极限拉应力内。预应力束与孔道壁的阻系数采用0.20，束位置偏差系数为0.002。因考虑了支座对箱体的约束效应，内支点负弯矩时，采用0.95的折减系数。

2.1钢筋混凝土箱型连续梁的设计计算

该类箱梁包括曲线梁和异形梁，梁体分别用单箱单室、单箱双室及单箱三室的截面。跨度在18到30米之间，梁高在1.2米和1.6米之间，取4孔为一联。最小平面半径为45米。箱梁顶、底板纵向布置直径为25和32的钢筋。异形梁为保证外观整洁，采用单箱多室处理。对于分离式基础，为减小横向刚度，要在顶板上设构造缝。采用PKPM连续梁计算程序来进行箱梁的结构分析，并按照施工、运营阶段进行内力和抗裂性能的计算并依照计算结果配置普通钢筋。由于桥墩台不均匀下沉可能对梁体产生不利影响，荷载组合要选取偏安全的组合，并按相对位移2厘米来计算。箱梁横向计算时，要采用框架结构分析计算方法。

2.2预应力混凝土槽梁及空心板梁

槽形梁及板梁跨度在18到30米之间，采用架设速度快且预制质量好的简支梁结构。主筋则采用冷拉双控Ⅳ级粗钢筋，标准强度为750兆帕。在架设时为了形成平面变宽度的匝道线形，采用变化铰接缝宽度的方法。

3.结构措施

为了使内应力分布更为合理，可以把箍筋间距加密至10厘米；将中墩单支点向外弧侧的偏心距预调8到11厘米；每联端支点采用抗扭双支座并将其间距加大到3.6米，并将端横隔梁加长至与桥同宽。

四、桥梁下部结构设计

1.盖梁

预应力砼大空心板，要采用倒T形盖梁。跨径在10.0到12.8米范围内，悬跨比为0.34到0.37之间，部分独柱悬臂长8.1米，盖梁高度在2.31到2.61米之间，宽度在2.5到2.6米之间，牛腿最小高度为l.l米。对于相邻孔的主梁跨径不等的盖梁，为抵衡不平衡弯矩可采用支座偏位法。为了适应弯桥空心板的布置需要，盖梁宽度应采用大小头的扇形状。长度大于17.5米的独柱双悬臂盖梁要采用预应力硷结构，而其余部分均可采用普通钢筋硅结构。主筋方面，预应力混凝土采用直径为15.24毫米的高强度、低松弛钢绞线，普通钢筋混凝土用Ⅱ级钢。盖梁混凝土中预应力采用混凝土C50，普通钢筋采用混凝土C30。

2.墩柱

设计立交桥最高柱身为14.923米，一般柱高为3到11米之间，柱身采用倒棱矩形截面。柱高大于11米时用140乘以200厘米的截面；柱高小于11米时采用110乘以150厘米的截面，角棱处则采用15乘以15厘米的正方形截面。柱子主筋采用Ⅱ级钢，配筋率要控制在1%以内，柱身混凝土采用普通混凝土即可。

3.桩基础

基础采用40乘以40厘米的钢筋混凝土打入桩，中心最小横向和纵向间距分别为1.0米和1.2米。钢筋混凝土承台厚度为1.5米，并根据具体需要在底、顶部铺设受力钢筋网。简支梁结构桩长24米，考虑不均匀沉降的影响，桩长可采用30米。为了确保地下管道的安全性，还采用了钻孔桩，桩长最大40米，并使其进入了暗绿色粉质粘土持力层或草黄色粉质粘土。

五、桥面结构

桥面铺装层设8厘米厚的C30混凝土垫层，并设直径为8钢筋网，间距为15厘米。在垫层之上的负弯矩处涂防水涂料并铺设5厘米厚的沥青混凝土。桥面采用橡胶板式伸缩缝。全桥采用矩形、圆形板式橡胶支座及四氟板式橡胶支座。机动车道两侧设钢筋混凝土墙，并加连续润管的复合式防撞墙，同时，在非机动车道桥面两侧设人行栏杆。

结论：

城市立交桥是城市交通的有力保证，城市立交桥梁的设计则是城市立交桥建设的根本。因此在设计阶段就要注意总体规划设计的工作，这样才能保证城市立交桥梁在城市交通中的积极作用。

参考文献

[1]CJJ11-1993，城市桥梁设计准则[S].

[2]GB50220-1995，城市道路交通规划设计规范[S].

[3]曲长清，王建昭.桥面铺装早期破损原因及其对结构耐久性影响的分析[J].黑龙江交通科技，2009（7）.

第6篇：桥梁结构设计范文

关键词：桥梁结构；设计；问题；注意点；细节

前言

在公路工程建设过程中，桥梁设计作为其中非常关键的一个环节。在桥梁设计中，需要对桥梁结构强度给予充分的重视，但通常情况下，设计人员都会对结构的耐久性较为忽视，而且结构耐久性所引发的问题还不会在短时间内显现出来，但一旦由于耐久性较差而导致问题发生，则会带来无法估计的财产和人身损害。文中针对当前桥梁结构设计中存在的问题，进一步对桥梁结构设计中的注意点和细节进行了阐述，以此来提高桥梁设计的水平，确保桥梁结构的安全。

1 桥梁结构设计存在的问题

在当前桥梁结构设计时，对于桥梁结构耐久性方面并没有具体的要求，往往在设计过程中对桥梁结构使用强度考虑较多，但由于对耐久性考虑较少，极易导致桥梁结构使用性能不良，使用寿命缩短等问题，严重时还会引发工程事故。针对于当前桥梁结构设计情况进行分析可以发现，当前桥梁结构设计普遍存在理论不足及构造体系不健全的问题，设计过程中对安全性问题考虑也不多。虽然在具体设计过程中，大部分设计人员在选择结构方案、结构分析、选择连接形式及构件设计等时会考虑结构安全性，但也仅仅是从规范规定入手，对结构耐久性、施工阶段和材料选择等方面的安全性考虑不多，从而对结构安全性埋下了较大的隐患。

2 桥梁结构设计的注意点

2.1 疲劳损伤

在桥梁使用过程中主要负载形式以车辆负载和风负载为主，都属于动负载，在动负载作用下，桥梁内部会形成循环应力，在往复多次的循环应力影响下，桥梁疲劳损伤程度会不断增加。在施工过程中，由于存在许多影响因素，桥梁内部材料分布不均及中断情况时有发生，这样在动负载作用下，会导致损伤程度不断扩大，当发展到一定程度时则会出现人眼可见的裂纹。在裂纹不断积累的情况下，极易出现脆性断裂，从而造成严重的后果。因此在桥梁设计过程中需要重视疲劳损伤问题，并提前做好相应的预防措施，及时将存在的隐患排除。

2.2 耐久性

当前桥梁结构设计越来越完善，这也使人们越来越关注桥梁结构设计时的耐久性问题，并将其作为桥梁设计环节的主要问题。在桥梁使用过程中，造成耐久性差的原因主要来自于施工中的设计及管理。在桥梁结构设计过程中，对于细节设计不重视，一般性的设计工序中问题的解决都具有短期性特点，但耐久性方面则需要考虑时间的影响。但桥梁耐久性会对桥梁投入使用后的效果及维护问题有直接的关系，因此需要设计人员高度重视桥梁结构的耐久性设计，并在设计时对各方考量进行关注，在保证桥梁安全和稳定使用的基础上，尽可能的延续桥梁的衰退期和使用寿命，更好的发挥出桥梁自身的价值。

2.3 抗震能力

在桥梁处于地震多发地带时，在地震发生时桥梁结构则会受到损坏。因此对于这种处于地震多发地带的桥梁在设计时，需要对其动负载力进行全面分析，并在采取动负载应对措施的基础上考虑抗震能力，将动负载与抗震两个因素有效的融合在一起，设计过程中严格按照规定要求来提高桥梁结构的抗震能力，确保工程的质量。如需要在设计时注意增强内部材料之间的系统性和联系性，强化桥梁支座锚固，使墩台与基础结构之间实现良好的衔接，适当增加配筋，强化土层的性能等等。

2.4 超载问题

桥梁结构设计的最终目标是确保桥梁的正常使用，但在桥梁实际使用过程中，所有的负载力无法保证都能够落在设计的范围内。因此在桥梁结构负载力设计时，需要对桥梁超载问题进行特别关注。一旦发生超载问题，会增加桥梁的动负载力，而且还会造成桥梁出现不同程度的损伤。一旦负载损伤超出正常设计标准时，在负载消除后，负载损伤也不能恢复，而一旦超载程度较大时，则会直接造成桥梁结构损伤，严重时还会引发安全事故。因此需要做好超载防治工作，有效的保证桥梁使用的安全性和耐久性。

2.5 环境保护

桥梁建设过程中很难避免对自然环境带来的破坏。当前人们环保理念不断增加，人们对环境保护越来越关注，这就需要桥梁建筑过程中需要将环保理念贯穿其中。设计人员需要遵循环保设计理念来考虑桥梁的位置、类型、跨度和施工工艺，尽量减少可能会对环境带来的破坏性影响。同时在施工环节还要尽可能的减少对植被带来的破坏，做好水土流失防范措施，对可能造成的空气污染进行有效治理，积极采取有效的预防手段来实现对环保的保护。

3 桥梁结构设计的细节

3.1 严格参照工程实际

设计人员在进行桥梁结构设计过程中，需要参照工程实际来进行设计，确保桥梁的整体质量。在具体设计时，需要确保桩基位置的合理性、地基的高度做到合理和准确。在实际工作中，采取以下措施：其一，有效利用封闭防水技术，以此来增加桥梁地基的牢固度，针对地基高度给出标高，保障桥梁地基强度满足标准；其二，工程设计人员应严格落实地基高度工作，在最初阶段，应全面考虑所有的影响因素，提高上部结构强度，增加地基与基础之间的作用效果，进而保障地基牢固度。

3.2 桥梁与线路呈现正交分布

在桥梁结构设计环节，应尽量确保桥梁与线路呈现正交分布，同时，在理想位置设计伸缩缝，以此来缩短受拉区长度，进而降低桥梁收缩变形程度，规避倾向裂缝的出现。

3.3 对于地基上带基桩的钢筋混凝土

对于地基上带基桩的钢筋混凝土的压力计算按照深层去考虑。可是仍有很大的弊端存在桥梁构造设计上。引起人们关注的问题是，普通橡胶支座却被设在了伸缩缝处，这样一来是极其危险的，我个人认为应将橡胶活动的支座放在桥梁的构造设计上，天长日久在汽车荷d作用下将会出现裂缝拉断的现象，可想而知一般的橡胶支座在使用上很大程度地影响了结构的安全和长久性。有关部门如果发现问题就要及时与业主联系进行支座的变换。

4 结束语

桥梁结构设计直接关系到桥梁的质量，因此在设计过程中，需要对动负载、地震、疲劳及超载等因素进行综合考虑，注意设计中的一些细节，注意桥梁结构的耐久性，利用现代设计理念来对强化桥梁全寿命周期性、桥梁景观、材料等方面的设计，全面提高桥梁的质量，确保桥梁结构的合理性、安全性和耐久性。

参考文献

[1]温唯勇.桥梁下部结构设计中的几个问题探讨[J].中国新技术新产品，2012（8）：15-16.

第7篇：桥梁结构设计范文

关键词：设计理论；桥梁设计；桥梁结构系统

1桥梁自身美学设计

这是所有桥梁设计决的原则，跨线桥也不例外。跨线桥的适用性和安全性是最基本的要求，利用现代化的辅助设计手段完全可以实现。经济性和美观性在本质上并不矛盾，在多数情况下只要合理的规划和设计，就能同时满足经济和美观的要求；如果二者在某些情况下出现矛盾，因跨线桥投资比例小，而对景观贡献大，故笔者倾向于“美观为主”，在桥梁设计中重视美学设计，使跨线桥成为美学和技术的统一体。

桥梁结构之美在于独特的造型，合理的惊讶比例，生动的韵律和色调、明暗与装饰的适当匹配，其中应把桥梁结构的造型和谐与良好的比例放在首位，使之具有秩序感和韵律感。跨线桥本身的线条宜乘法明快、轻巧纤细、连续流畅，使高速运动着的人们在瞬间的一瞥中得到明确的印象。跨线桥各构件之间应取得充分协调，此时作为桥梁整体就会有如音乐旋律，纵以美感，这种协调主要借助于比例、匀称、平衡、韵律、重复、交替、层次等手法来完成。有时也可以突破几何对称的传统布局，因地制宜地采用百对称结构，使桥型构思新奇、妙趣横生。此外，桥孔的合理布置、上部结构和下部墩台和谐继往开来及桥面合理设置竖曲线也是创造跨线桥整体美的重要手段。

2桥架结构系统

桥梁是由多种材料、不同结构组合而成的复杂系统。桥梁结构系统的要素、结构、功能及环境的简要示意图。桥梁结构系统是桥梁工程大系统的一个子系统，不同的桥梁结构体系又构成各个更低层次的子系统。要素中的各种基本构件也构成一个层面上的系统，有其自身的要素、结构、功能和环境。

桥梁结构系统整体不等于部分之和。单个基本构件，比如单个梁构件，是无法实现跨越峡谷甚至海峡的目的的，而多个构件按照一定的构造规则组成悬索桥或斜拉桥就可以实现。结构系统的整体功能取决于构件单元、结构体系和环境状况，其中起决定性的是系统的结构，通常只有大跨斜拉桥和悬索桥才能作为跨海大桥的候选桥型，对抗震性能要求较高的地区，应选用抗震性能较好的结构系统，如连续刚构、斜拉桥等，或对连续梁等桥型进行结构的改进，设计支座单元，达到减震目的。

耗散结构理论认为，在远离平衡状态的非平衡区内，在非线性的非平衡作用下系统演化方向是不确定的，系统的平衡可能失稳，发生突变或分又，系统呈现出新的结构稳定状态。这种结构是一种非平衡的结构，接受环境注入系统的负熵流才能稳定。桥梁的非线同样体现了这一思想，桥梁的失稳为系统突变所致，地震荷载作用下的桥梁系统的延性抗震性能也是结构非线性性能的体现。

3桥梁监测系统设计

3.1监测系统设计准则

两座大型桥梁健康监测系统的测点布置情况可以看出，两个监测系统的监测项目与规模存在很大差异。这种差异除了桥型和桥位环境因素外，主要是因为对各监测系统的投资额和（或）建立各个系统的目的（或者说是对系统的功能要求）不同。因此，桥梁监测系统的设计实际上有意或无意地遵循着某些准则。

显然，监测系统的设计应该首先考虑建立该系统的目的和功能。上节所述的桥梁健康监测三方面的意义也正是桥梁健康监测的目的和功能所在。对于特定的桥梁，建立健康监测系统的目的可以是桥梁监控与评估，或是设计验证，甚至以研究发展为目的；也可以是三者之二甚至全部。一旦建立系统的目的确定，系统的监测项目就可以基本上确定。另外，监测系统中各监测项目的规模以及所采用的传感仪器和通信设备等的确定需要考虑投资的限度。因此在设计监测系统时必须对监测系统方案进行成本一效益分析。成本-效益分析是建立高效、合理的监测系统的前提。

根据功能要求和成本一效益分析可以将监测项目和测点数设计到所需的范围，可以最优化地选择并安装系统硬件设施。因此，功能要求和效益-成本分析是设计桥梁健康监测系统的两大准则。

3.2监测项目

不同的功能目标所要求的监测项目不尽相同。绝大多数大跨度桥梁监测系统的监测项目都是从结构监控与评估出发的，个别也兼顾结构设计验证甚至部分监测项目以桥梁问题的研究为目的。通过对国内多座运营中的斜拉桥进行大量病害调查与检测分析，提出了用于斜拉桥状态监控与评估的颇具代表性的监测项目。

如果监测系统考虑具有结构设计验证的功能，那就要获得较多结构系统识别所须要的信息。因此，对于大跨度余支承桥梁，须要较多的传感器布置于桥塔、加劲梁以及缆索/拉索各部位，以获得较为详细的结构动力行为并验证结构设计时的动力分析模型和响应预测。另外，在支座、挡块以及某些连结部位须安设传感器拾取反映其传力、约束状况等的信息。

目前，某些监测系统以开发结构整体性与安全性评估技术为目的之一。结合桥梁问题研究的监测系统虽不多见，但有些系统也有监测项目是专为研究服务的。与理论研究相关的监测项目可以根据待研究问题的性质来确定。从目前桥梁工程的发展状况看，以下几方面的问题可以借助桥梁健康监测进行深入研究或论证。

・抗风方面：包括风场特性观测、结构在自然风场中的行为以及抗风稳定性。

・抗震方面：包括研究各种场地地面运动的空间与时间变化、土-结构相互作用、行波效应、多点激励对结构响应的影响等。通过对墩顶与墩底应变、变形及加速度的监测建立恢复力模型对桥梁的抗震分析具有重要的意义。

・结构整体行为方面：包括研究结构在强风、强地面运动下的非线性特性，桥址处环境条件变化对结构动力特性、静力状态（内力分布、变形）的影响等。这对于发展基于监测数据的整体性评估方法非常重要。

・结构局部问题：例如边界、联接条件，钢梁焊缝疲劳及其他疲劳问题，结合梁结合面（包括剪力键）的破坏机制，等等。索支承桥梁缆（拉）索和吊杆的振动与减振、局部损伤机制等也值得进一步观察研究。

・耐久性问题：桥梁结构中的耐久性问题尚有许多问题须要深入研究。缆（拉）索与吊杆的腐蚀、锈蚀问题尤须重视。

・基础：大直径桩的采用也带来一些设计问题，直接套用原先用于中等直径桩的计算方法不很合理。借助大型桥梁监测系统调查大直径桩的变形规律、研究桩的承载力问题，也是设计部门的需要。

3.3对桥梁结构健康监测的几点认识

（1）桥梁结构健康监测不只是传统的桥梁检测技术的简单改进，而是运用现代传感与通信技术，实时监测桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为，获取反映结构状况和环境因素的各种信息，由此分析结构健康状态、评估结构的可靠性，为桥梁的管理与维护决策提供科学依据。同时，大型桥梁结构健康监测对于验证与改进结构设计理论与方法、开发与实现各种结构控制技术以及深入研究大型桥梁结构的未知问题具有重要意义。因此，健康监测为桥梁工程的发展开辟了新的空间。

（2）大型桥梁健康监测三方面的意义反映了从事桥梁维护管理、设计咨询和理论研究不同领域人员所关注的问题。监测系统的设计应以功能要求和效益－成本分析为基本准则。此外，监测系统的设计应该通过布点优化分析，并且考虑到系统实施中的非常重要的通信问题。

（3）对于大跨度斜拉桥、悬索桥而言，整体性评估只是结构安全状态评估的一部分，不可能仅通过整体性评估来解释桥梁结构的安全状态。同时，大跨度桥梁的力学特点决定其安全评估的概念上和方法上不同于常规的中小桥梁。

（4）在跨度桥梁结构安全状态评估的目的是控制大桥运营风险及支持减灾决策。因此结合桥梁健康监测系统的安全评估，应该可以通过获取的监测数据评估桥梁结构的基本状态和结构行为。定期或在偶发事件（如地震）发生后识别结构的损伤和关键部位的变化，并且对大桥结构生命期各阶段的承载能力和抗风、抗震能力作出客观的定量的评估。

4体系的不够完善

在承认施工存在问题的同时，也不可否认，在桥梁设计领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。

第8篇：桥梁结构设计范文

关键词：桥梁下部结构；桥墩；桥台；设计

Abstract: the structure of the bridge is the whole bridge is the important component of the quality of a direct impact on the cost and quality of the bridge, and other factors. In this paper the structure design of bridge, the problem of the detailed in this paper.

Keywords: bridge bottom structure; Bridge pier; The abutment; design

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号

我国经济发展日益突飞猛进，交通建设也得到迅猛发展。各种各样的大中桥、特大桥逐渐增多，而桥梁的下部结构也越来越被关注。桥梁下部结构考虑是否得当对工程造价、质量、工期及后期使用影响非常大。近年来，分离式下部结构的桥梁由于不均匀沉降引起的桥面开裂现象时有发生。为此，在桥梁整体设计中，必须考虑桥梁下部结构的各个因素，实现整个桥梁设计的优化。

1桥梁下部结构型式选用

钢筋混凝土薄壁墩台在填土较低以及河床较窄的情况下，为了缩短桥长、节约成本，不使台前锥坡压缩河床，可使用离河较近墩台身直立的桩基薄壁墩台，并设置支撑梁在墩台下面，整个桥梁组成框架结构系统，同时利用两端台后的被动土压力来维持稳定。

埋置式桩柱式桥台该型式桥台设于岸上台身埋入锥形护坡中，有单排桩柱式与双排桩框架式两种。采用该型式桥台，为保证路基稳定性，不能过多地压缩桥长，不少工程对此有深刻的教训。1.3柱式桥墩本型式桥墩有施工的简便性和较广的适应性，在软基中是很好的选择型式。分为：①带盖梁单排桩柱式桥墩，一般用于简支梁桥；②不带盖梁独柱式桥墩或排柱式桥墩，用于连续现浇箱梁。

在选用墩台的时候，要考虑如下两方面：①为了降低结构受到软基位移的影响，在最大程度上缩减超静定个数，适当地减少桩根数，同时加大桩距。②在桩底同基层表面相近时，承载力与设计规定接近，就不需要再伸入基岩；如果没有充足的承载力，那么我们可以加大桩径再算，最好把嵌岩柱桩换成摩擦桩。

2桥墩的设计

桥墩按其构造可分为实体墩、空心墩、柱式墩、框架墩等；按其受力特点可分为刚性墩和柔性墩；按其施工工艺可分为就地砌筑或浇筑桥墩、预制安装桥墩；按其截面形状可分为矩形、圆形、圆端形、尖端形及各种截面组合而成的空心桥墩。墩身侧面可垂直，也可以是斜坡式或台阶式。

2.1桥墩的适用性

实体式重力墩自身刚度大，具有较强的防撞能力，但同时存在阻水面积大的缺陷，比较适合修建在地基承载力较高，覆盖层较薄，基岩埋深较浅的地基上。实体式轻型墩台圬工体积较小，抗冲击力较差不宜用在流速大并夹有大量泥沙的河流或可能有船舶、冰块、漂流物撞击的河流中，一般用于中小桥梁上。

薄壁空心墩一般采用强度高、墩身壁较薄的钢筋混凝土构件。这种构件由于削减了墩身自重，减小了软弱地基的负荷，减小了自身的截面尺寸，使结构在外观上变得更加轻盈。

柱式桥墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩形式。它具有线条简捷、明快、美观，既节省材料数量又方便施工的特点，适用于桥梁宽度较大的城市桥梁和立交桥。设计人员应根据桥宽的需要以及地物地貌条件，把独柱、双柱和多柱等进行任意的组合。

2.2设计中应当注意的事项

高度于40m的桥墩多采用柱式墩(最常用)和Y型薄壁墩。前者有圆柱与方柱之分。外观质量在圆柱施工中不难控制，和桩基也方便衔接，大多应用于平原地区。从美观而言，方柱有视线诱导性和棱角，和上构梁体协调，相对美观。以受力角度来讲，在方柱与圆柱有相等截面积的条件下，方柱抗弯刚度要比圆柱大，受力较于圆柱更优。体系是连续刚构时，方柱能够经过对两个方向的尺寸进行调整，从而调整墩柱的刚度，满足调整墩柱受力的需要。圆柱为各向同性，进行调整，其效果相对较差。方柱的缺点是墩柱和桩基间要经过桩帽连接，加之山区桥梁地面横坡较陡，不仅增加了工程数量和柱帽结构，而且加大了挖方工程量。在设计中，选用方柱或圆柱要综合考虑墩高、地形和上构结构形式。Y型墩薄壁是独柱双支座的一种墩型，相对美观却施工较复杂。由于墩高较矮时，既不美观又未有简便施工，很少使用。墩高较高时，Y型薄壁墩施工仅要一套模板，搭一个支架，在有大量模板需求和地面横坡相对陡的山区桥梁，Y型薄壁墩有明显势此外使用双柱墩时，因两个墩柱高度相差大，线刚度EI，L差距大造成一个墩两个墩柱受力有很大的不同，使用Y型薄壁墩就可避免以上缺陷。有人提出上部的Y型承托节约材料相对不多，施工也麻烦，最好设计成实体，这也是可以考虑的。无论外形怎样，在墩高较高时，使用Y型墩薄壁是相对适合的。

3桥台的设计

桥台按其形式可划分为重力式桥台、轻型桥台、框架式桥台、组合式桥台和承拉桥台。

3.1桥台的适用性

由于桥台形式多样化，下面就常用类型桥台的适用性作一简述，以供设计人员参考。U形桥台构造简单，基底承压面大，应力较小，但圬工体积大，台内填土易积水、结冰、冻胀，使桥台结构产生裂缝。因此要注意中间填料要采用渗水性较好的土夯填，并做好台背排水。

八字式和一字式桥台适用河岸稳定，桥台不高，河床压缩小的中小跨径桥梁，对于跨越人工河道的桥梁及立交桥亦可采用。薄壁式桥台同薄壁式桥墩类同，可依据桥台高度、地基强度和土质等因素选定。

4墩台基础设计

4.1基础资料的调查

在墩台基础设计之前，除了应掌握有关全桥的资料，包括上部结构形式、跨径、荷载、墩台结构等及国家颁发的桥梁设计、施工技术规范外，还应注意地质、水文资料的搜集和分析，重视土质、建筑材料的调查和试验。根据桥梁工程规模、重要性及架桥地点工程地质、水文条件的具体情况和设计阶段确定取舍。

4.2墩台基础类型

基础根据埋置深度分为浅基础和深基础。一般将埋置深度在5 m以内者称为浅基础；由于浅层土质不良，须把基础埋置于较深的良好地层上，埋置深度超过5 m者称为深基础。基础埋置在土层内深度虽较浅(不足5 m)，但在水下部分较深，如深水中桥墩基础，称为深水基础。除了深水基础，公路桥梁及人工构造物最常用基础类型是天然地基上的浅基础，当需要设置深基础时常采用桩基础或沉井基础。

4.3软弱地基的处理

在搜集了墩台设计所需资料后，我们根据作用在地基与基础上的计算荷载的不同特性，以及各种荷载出现的几率把作用荷载进行分类，并将实际可能出现的荷载组合起来，确定设计时的计算荷载。之后按其可能出现的最不利荷载组合情况进行验算。确定了基底应力之后，我们即可根据收集到的地质资料选择合适的持力层。如果地基承载力不够时，那么就要对地基进行处理。

人工加固软弱地基按其处理的基本原理大致可归纳为三类。第一类是挖除全部或部分软弱地基土层，换填压缩性低、强度高的土，称为换土或垫层法。第二类是减小土体中的孔隙，使土密实，从而减小土的压缩性，提高强度，有挤(压)密法(如砂桩、夯实、振充碎石桩)，砂井预压固结法。第三类是在土中注入或添加凝胶剂，填充孔隙，增强土颗粒间的联结而达到加固目的，可以称为液灌注加固法。在选择地基处理的方法时，我们不要盲目地进行选择，应通过工程地质勘测和土工试验，根据土层条件，结合上部构造物，当地有关条件及工程费用等，综合考虑决定处理方案。

5结语

第9篇：桥梁结构设计范文

[摘要] 本文浅谈工程设计中，正确地分析桥梁结构体系转换的影响，并制定安全的、合理的、可行的设计方案至关重要。本文总结了托换结构的设计要点及施工基本要求，提出了托换设计、施工的重点、难点问题，并就其关键技术环节进行分析论证，

[关键词]结构设计 墩柱与基础 隧道

1 问题的提出

1．1新建与既有市政设施的冲突，提出了托换结

构的课题

随着该城市近多年来城市建设的突飞猛进，城区内桥梁、隧道等构筑物分布日渐增多，新建工程在优化道路总体线型的过程中，车行道宽度范围内往往碰到既有市政设施(如墩柱、桩基)的障碍，严重影响了工程技术标准的选用，若迁就避让，势必对行车安全留下隐患。因此，若能采用特殊的下部结构，使其移离原来的位置，仍能继续承托既有市政设施的结构，并维持安全运营，同时又满足新建市政设施的交通功能及相应的技术标准，这样的结构即称为托换结构。

1.2简述

东西线隧道平面见图2。由于该处高架桥众多，桥墩密集，两条分离的东、西线隧道的车行道与多个桥墩发生冲突，对工程的可实施性造成了严重影响。

图1平面示意

从图1、图2可见，若进行桥墩基础托换，可大大提高隧道技术标准，改善行车条件。

图2 东西线隧道平面示图

线路与桥墩冲突情况如下：西线隧道一敞开段与16轴桥墩冲突；东线隧道一敞开段与17、K17、E5轴桥墩冲突；地面道路一与15轴桥墩冲突；暗埋段与ZR22轴桥墩冲突；本工程需要改造托换的桥墩共计6个。

2 托换结构设计

2．1托换结构分类

1．移柱法

将阻碍隧道行车的墩柱及桩基转移至通行空间以外。新旧体系交接点为上部结构箱梁的横梁与托换结构的横梁，见I 5、I 6、E 5的构造图(图5)。

图5 15，16及E5墩构造示意

2．移桩法

将阻碍隧道行车的桩基及承台转移至通行空间以外。新旧体系交接点为下部结构桩基承台与托换结构的承台，见K17、ZR22构造图(图6)。

2．2托换结构特点

1．运营状态

无论是施工前、施工中及施工后，既有桥梁均处在交通运营中，既要保证交通安全，又要减少由于运营给新建托换交接处结构带来的不利影响(主要是混凝土初凝)。

图3K17墩及ZR22墩构造示意

2．受力变形状态

既有桥梁的恒载(自重及沉降效应)及部分活载(温度效应)的内力变形已产生，托换结构是在其基础上进行体系转换。

3．新旧体系的附加差异沉降

一是新旧体系的支撑点形态发生变化，如原来的柱底为不动点，现在变成托换梁(高架横梁或承台地梁)的跨问点，会产生挠度。

二是原来的基础沉降量已大部分完成(建成运营5年)，而新建基础可能发生新的沉降(包括桩身弹性压缩及桩底沉渣压缩)。

2．3托换设计重点

托换结构设计一般有两种形式：主动托换与被动托换，见表l。

托换形式

受力方式 主动托换 被动托换

顶升力 有 无

顶升移位 一般有 无

表1托换形式与顶升力／顶升位移关系

1主动与被动托换工法的选择

主动与被动托换的区别在于是否预先对既有结构施加外部作用力并使其产生变形，使既有结构基本能够以接近原来的状态继续承载，对于基本上以托换下部结构为主的，应该优先考虑主动托换法，避免工后沉降对结构产生不良的后果。

2．顶升与切柱(桩)顺序的选择

根据既有结构的上下部结构连接方式的确定，墩梁固接时应先切柱(桩)再顶升，连续梁支座墩时应先顶升再切柱(桩)，简支梁可不作限制要求。

3．顶升量的控制

当上部结构为静定结构时，顶升至补偿新结构的压缩变形量；当上部结构为超静定结构且作用在托换结构的跨间，还应顶升至使其产生一定的向上预拱量，以补偿汽车作用的下挠效应。

4．按施工步骤对既有桥梁进行各阶段、各工况的计算。按计算过程确定施工顺序，尤其是需要细化体系转换中的旧结构卸载与新结构承载的分步、分段实现过程。

5．对施工过程的关键环节提出控制参数，以指导施工控制。

6．对施工监控提出结构变形结果监测的预测值、临界值，确保桥梁安全。

2.4托换结构受力分析

1．计算模型尽可能真实地模拟各施工阶段，分工况进行计算。

2．荷载类型：永久荷载、可变荷载一汽车、温度、沉降、弹性压缩及土压力。

3．荷载组合：按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行荷载组合设计。

4．临时墩顶升控制原则：以顶升量控制为主，采用顶升力和顶升量双控。

2．5计算内容

1．托换墩对应的一联上部结构计算。

2．托换梁、柱、桩的验算。

3．新旧砼界面的承载力验算。

4．临时支承点的局部承压验算。

5．临时墩、临时墩基础的承载力验算。

6．原墩梁固接节点切除后对旧结构的影响程度计算

15、16为连续弯梁的中间固接墩，按设计要求托换，需切除箱梁底与柱顶连接，由于径向约束的解除，对弯梁的受力状况会产生影响，采用MIDAS软件进行受力分析，结果表明，满足规范要求。

由MIDAS V6．软件计算，该联两个独柱固接中墩在经过切除墩柱放松径向约束后，继而再进行墩梁(横梁)固接过程中的最大径向水平位移，托换前分别为：3.13mm、1.21mm，托换后分别为：3.83、1.68mm，施工实测位移均小于理论值。

图5托换前后15，16墩结构模型

3 施工技术要求

以设计成果指导施工组织方案，根据计算工况，明确规定施工顺序，包括托换墩柱的顺序：顶升、切割的顺序，桩基封桩、切桩(柱)的顺序等等。

1．做好地质调查

场区岩溶、地下水丰富，溶洞和土洞发育，是桩基结构设计与施工的不利因素。根据不同桩径，每桩施作1～2个钻孔，查明桩底持力层状况。为了控制桩底沉渣压缩对上部结构的影响，对每根新桩进行钻孑L抽j芷：法检测，以检验桩底沉渣厚度。

2．加强保护既有结构安全

对周边场地实施注浆预加固，提高土体密实度，减少对周围地面道路及桥墩基础的不利影响；较大的桩基承台基坑采用了旋喷桩止水；基础托换施工前，先实施北环高速路天然基础周边的双层旋喷桩止水帷幕，以保护桥梁基础的稳定。

3．严格控制新建基础沉降

托换桩基将产生由荷载应力、桩身压缩、桩底沉渣压缩这三部分组成的沉降，采用了提高桩基混凝土(C30)强度及弹性模量、适当加大桩身断面(减少地基应力)、加强检测(每桩钻孑L抽芯、控制沉渣)等技术措施加以控制。

4．既有上部结构的顶升

以顶升力与位移量双控，均匀布点、分级顶升、限制速率、动态设计；分析临时支墩可能引起的沉降，提出预顶升高度要求。

5．既有桥梁的交通管制

为保证新旧混凝土粘结强度，应避免混凝土浇注后初凝时扰动，对桥上的交通进行暂时封闭或者限速管制；对于千斤顶顶升、旧墩柱切割、预应力束张拉等施工阶段，也应限制交通，以便施工监控的实施。

6．界面处理

(1)为保证新旧砼结构共同协调作用，新旧砼界面均要求燥面保洁处理；

(2)将旧砼表面凿毛，以露出粗骨料为原则；

(3)凿毛后应清理表面，去除砼碎块、浮屑，并用清水洗净，在新加结构砼浇筑前刷界面处理剂；

(4)在新旧砼界面预埋巾20mm的注浆小导管，进行二次压浆。

7．桩基的预顶与封桩

(1)对托换体系为达到主动托换目的而采用预顶措施；

(2)预顶的目的：消除托换新桩变形对托换体系的不利影响，防止托换新桩桩顶沉降，检验托换梁托换体系的承载能力；

(3)预顶方法：施工时在托换新桩顶托换梁下预留一空隙，高约70em，放人千斤顶，实现桩、梁间可以控制的作用力；

(4)分批分级加载，保持10s持荷，等结构稳定后方可加下一级荷载。经计算，被托换桩基的上抬量不能大于lrmn，大于此值应立即停止加载。在加载过程中同时应严格监测托换梁裂缝的产生及发展，最大裂缝宽度增加大于0．1mm时，停止加载；

(5)预顶时严格控制千斤顶的顶升力和托换梁两端的位移，各千斤顶顶升力达到控制值而梁端位移未达到位移范围值以内，或梁端位移值已达到控制值而顶升力未达到控制值时，应立即通知设计单位，以便对设计参数进行调整；

(6)在托换大梁底面对应桩头处预留钢筋，待预顶完成后，在保持预顶力稳定不变的情况下，将桩、梁钢筋接好，浇筑微膨胀混凝土封桩。

8．被托换桩截桩

(1)预顶完成后，全面观测沉降变形，待变形稳定后进行截桩，截桩过程中，加强对被托换桩的沉降监测，通过同步调节千斤顶，使桩的沉降在允许范围内；

(2)截桩前应做好各项应急措施，要求在截桩过程中尽可能减小对被托换桩的振动。

9．施工监测

(1)基准测量：施工前必须对所有既有桥梁上下部结构有关的构件进行原基准状态的测量；

(2)在基坑开挖和桩基托换过程中，要加强对自身上部结构、周边桥梁的桩基、地表沉陷和地下管线的监测；

(3)在千斤顶发挥作用和截桩过程中，应加强对被托换桩的沉降和托换梁变形开展监测，监测频率为2次／d；

(4)应对托换桩临近的桩(桥墩)和上部结构进行监测；

(5)监测项目警戒值：桥梁桩基的沉降量控制在10mm内；钢箱梁、砼箱梁的沉降控制在理论计算值的80％内；根据《该地区建筑基坑支护技术规定》中安全等级为一级(最高级)的要求，管线沉降量或水平变位不超过30mm，每天发展不得超过5mm。

10．施工方案审查

设计人员要参与施工组织方案的审查，确保施工单位正确理解设计意图，共同研究施工方案中的工序安排、工时、设备、人员的配备、尤其是施工中的实时调控、应急预案的策划与保证措施。确保施工方案可行、效果可靠。

4 总结

随着城市地下空间的开发利用的日益发展，托换既有构筑物的需求也日益增多。

基础托换的关键是：资料摸查、方案合理、循序渐进、注重细节。

经过紧张工作，本工程所需的6个墩柱、桩基结构托换完成施工，施工过程均严格按照设计文件要求的施工步骤及技术措施实施，几条隧道均建成通车。