论文部分内容阅读
摘要： 随着国民经济的飞速发展，综合国力的不断增强.我国各大中城市为解决越来越严重的城市交通问题，修建了大量桥梁。城市桥梁的建设，不仅缓解了道路交通压力，增加了城市景观，而且从一定意义上讲.它还代表了一个城市的经济发展水平及现代化程度。本文针对我国城市桥梁建设现状及设计特点，剖析了目前桥梁设计中存在的一些问题，并提出改进建议。
关键词：城市道路 桥梁设计静 超静定结构
1前言
随着我国经济的快速发展，人们生活水平的提高，私家车日益增多，这给道路交通带来了极大压力。为缓解交通压力，加大城市道路桥梁建设已经成为解决问题的重要举措。城市道路桥梁一般兼有功能性作用和良好的感观效果，不仅有效缓解了交通拥堵，还为城市增添了一道风景。但是，随着科学技术的进步，以及不同城市的不同要求，对于城市道路桥梁设计的要求也越来越高，桥梁设计中存在的问题也日益出现。
2 城市道路桥梁设计的特点
近年来，为了解决城市道路交通问题，我国加大了桥梁建设的力度。桥梁安全性是首要考虑的问题，因此高质量的桥梁设计是关键。当前的城市道路桥梁设计，主要有两大特点：第一，外观优美；第二，桥梁设计师具有较高的素质。具体分析如下：
2.1 外观优美
一般，市政工程自身结构有其固有的刚性，特别是高架桥梁工程，其美观h的一大要素就是要在其自身刚性的基础上融入柔和的要素，使其刚柔相济，更富有艺术的美感。城市道路桥梁要有优美的外观，这是桥梁设计师们进行设计时的首选因素。而随着建筑材料和施T_T艺的不断进步，也为桥梁的优美外观提供了可能。城市道路桥梁已逐渐向大跨经、低梁高、长悬臂趋势迈进，桥梁断面的形状也发展的很快，例如蝶型断面，大挑臂斜腹型断面，鱼腹型断面及飞燕弧型断面等，这也大大提高了城市道路桥梁的视觉效果。
2.2 桥梁设计师要具备较高的素质
由于城市道路桥梁会受到很多因素的制约，如城市规划等，一定程度上增加了桥梁设计的要求。要想保证桥梁的安全性，做好质量控制，就必须有较高专业素质的桥梁设计人员。他们要能够灵活运用理论知识，结合实践经验，从而解决设计过程中出现的各种问题，最终完成高质量的桥梁没计。
3 桥梁设计存在的几个问题及建议
在看到近十几年来我国桥梁建设水平获得突飞猛进发展的同时，我们还应注意到我国在桥梁建设的总体水平上距国际先进水平尚存在一定差距这就要求我们要在桥梁设计理论、数据分析方法、施工工艺及建筑材料等方面均做出不懈努力。针对我国桥梁设计水平的现及存在问题，现提出自己的一粗浅认识与同行商榷。
3.1 设计规范内容有待完善
首先，我国目前使用的《公路钢筋混凝土及予应力混凝土桥涵设计规范》内容有待完善，同时缺乏部分专业标准设计内容，主要表现在以下几方面。
（1）规范中部分条文仅适用于静定结构，缺少超静定结构适用的相应条文.同时也未明确表示能否参照简支结构处理，这一点显然存在不足。
（2）部分桥型的规范有待补充
近年来在城市桥梁的建设中出现了较多新的上、下部结构形式。如在人行过街天桥中采用柔细的钢管混凝土墩台结构，在上承式、中承式拱桥中采用单根或多根钢管混凝土管柱作为拱肋。有资料表明，钢管混凝土管柱不仅由于周边包围钢板而具有较高的抗弯拉强度，而且由于钢箍的作用.混凝土抗压强度也有明显提高，但设计缺少相应的专业标准.而只能参考建筑结构专业有关标准。又如目前在中小跨经桥梁中普遍采用的无梁板式结构系参照建筑工程中无梁楼盖的作用，将原本受力明确的板梁与桥墩盖梁和二为一，外观上趋于轻巧.但墩顶梁板的受力则变得复杂。如设计仅考虑墩顶梁板增加横向弯矩、剪力的作用是不全面的，还应考虑墩顶荷载产生扭矩对整个梁板的作用，而这一点容易为设计人员忽略，因而有必要出台相应规范。
在城市桥梁设计中普遍采用的箱梁结构最应引起重视。规范中有关箱梁结构的条文并不多，有些条文指出参考T型梁相关内容，经过近年的经验和教训，部分专家认为，箱梁与T梁的受力模式不尽相同，而且差别很大。T梁的单片梁截面一致.受荷载作用时实际情况与理论假设相近，受力主筋能充分发挥抗拉性能，而箱梁的肋板受顶、底版的牵制作用，受力状态趋于复杂，不仅承受弯矩、剪力，而且还有扭矩作用，随着荷载位置的不同，受力状态随着变化，尤其是较宽或支座较少的箱粱受力情况与理论模型可能相去甚远，因此以T梁理论为依据的箱梁设计存在明显缺陷。
（3）目前规范采用的“承载能力极限状态”设计方案有待完善。
一些体系简单、受力单一的结构设计时已普遍采用该方法，而在受力复杂的超静定结构中，尚缺乏必要的理论研究和实践，设计时仍采用偏于保守的容许应力法。
3.2 桥梁结构的计算分析方法亟待改进并推广。
目前国内尚缺乏一套权威的计算软件对桥梁结构进行综合受力分析，许多单位设计时采用多套软件电算，比较结果后取最不利内力作为设计依据.这种做法可能导致桥梁可靠度过高而浪费建筑材料。这些软件在不断完善过程中，虽然在荷载的前期处理及内力结果的处理方面做了很大改进.但在使用过程中仍显繁琐，有待继续完善。
3.3 连续结构由各种原因产生的裂缝对桥梁安全的影响
近年来.我国城市建造了大量的连续结构桥梁，尤其以连续箱梁居多，随着使用时间的逐渐延长，部分桥梁尤其是普通钢筋混凝土桥梁出现了不同程度的裂缝。
应当指出，普通钢筋混凝土连续梁桥负弯矩区顶面混凝土的开裂是不可避免的。桥梁受负弯矩作用时，位于顶面的混凝土保护层最先处于受拉状态，然后是负弯矩区主筋受力，由于混凝土抗拉强度远低于钢筋的抗拉强度.顶面混凝土的开裂是必然的。问题的关键是负弯矩区顶面的处理.如采用柔性或半刚性材料作为桥面铺装层则可弥补裂缝，结构受到的影响较小，如采用混凝土桥面铺装，裂缝则直接由铺装层顶面开始向外延伸.由此会导致桥面雨水沿裂缝下渗，使负弯矩区主筋锈蚀.给结构安全带来隐患：同时铺装层裂缝的不断发展，也使行车安全受到一定影响，目前，防水材料已经在桥梁负弯矩区使用，但使用效果有待进一步验证。防水材料在桥梁结构中的应用与推广已成为另一新的课题。
部分箱梁肋板顶面出现的裂缝值得深入研究。该区域的裂缝主要由箱梁剪力滞效应所致，目前尚缺乏定量的有价值的分析成果。
4 结语
城市道路桥梁最主要的问题就是工程质量方面的承载能力设计和满足人们生产生活基本功能保证城市发展需求两大因索。难度很大，不同于公路设计，只要满足国家相关的质量等级就是优秀的设计。城市道路桥梁设计以人性化的理念，解决日益膨胀的交通问题，才能成优秀的设计方案。
关键词：城市道路 桥梁设计静 超静定结构
1前言
随着我国经济的快速发展，人们生活水平的提高，私家车日益增多，这给道路交通带来了极大压力。为缓解交通压力，加大城市道路桥梁建设已经成为解决问题的重要举措。城市道路桥梁一般兼有功能性作用和良好的感观效果，不仅有效缓解了交通拥堵，还为城市增添了一道风景。但是，随着科学技术的进步，以及不同城市的不同要求，对于城市道路桥梁设计的要求也越来越高，桥梁设计中存在的问题也日益出现。
2 城市道路桥梁设计的特点
近年来，为了解决城市道路交通问题，我国加大了桥梁建设的力度。桥梁安全性是首要考虑的问题，因此高质量的桥梁设计是关键。当前的城市道路桥梁设计，主要有两大特点：第一，外观优美；第二，桥梁设计师具有较高的素质。具体分析如下：
2.1 外观优美
一般，市政工程自身结构有其固有的刚性，特别是高架桥梁工程，其美观h的一大要素就是要在其自身刚性的基础上融入柔和的要素，使其刚柔相济，更富有艺术的美感。城市道路桥梁要有优美的外观，这是桥梁设计师们进行设计时的首选因素。而随着建筑材料和施T_T艺的不断进步，也为桥梁的优美外观提供了可能。城市道路桥梁已逐渐向大跨经、低梁高、长悬臂趋势迈进，桥梁断面的形状也发展的很快，例如蝶型断面，大挑臂斜腹型断面，鱼腹型断面及飞燕弧型断面等，这也大大提高了城市道路桥梁的视觉效果。
2.2 桥梁设计师要具备较高的素质
由于城市道路桥梁会受到很多因素的制约，如城市规划等，一定程度上增加了桥梁设计的要求。要想保证桥梁的安全性，做好质量控制，就必须有较高专业素质的桥梁设计人员。他们要能够灵活运用理论知识，结合实践经验，从而解决设计过程中出现的各种问题，最终完成高质量的桥梁没计。
3 桥梁设计存在的几个问题及建议
在看到近十几年来我国桥梁建设水平获得突飞猛进发展的同时，我们还应注意到我国在桥梁建设的总体水平上距国际先进水平尚存在一定差距这就要求我们要在桥梁设计理论、数据分析方法、施工工艺及建筑材料等方面均做出不懈努力。针对我国桥梁设计水平的现及存在问题，现提出自己的一粗浅认识与同行商榷。
3.1 设计规范内容有待完善
首先，我国目前使用的《公路钢筋混凝土及予应力混凝土桥涵设计规范》内容有待完善，同时缺乏部分专业标准设计内容，主要表现在以下几方面。
（1）规范中部分条文仅适用于静定结构，缺少超静定结构适用的相应条文.同时也未明确表示能否参照简支结构处理，这一点显然存在不足。
（2）部分桥型的规范有待补充
近年来在城市桥梁的建设中出现了较多新的上、下部结构形式。如在人行过街天桥中采用柔细的钢管混凝土墩台结构，在上承式、中承式拱桥中采用单根或多根钢管混凝土管柱作为拱肋。有资料表明，钢管混凝土管柱不仅由于周边包围钢板而具有较高的抗弯拉强度，而且由于钢箍的作用.混凝土抗压强度也有明显提高，但设计缺少相应的专业标准.而只能参考建筑结构专业有关标准。又如目前在中小跨经桥梁中普遍采用的无梁板式结构系参照建筑工程中无梁楼盖的作用，将原本受力明确的板梁与桥墩盖梁和二为一，外观上趋于轻巧.但墩顶梁板的受力则变得复杂。如设计仅考虑墩顶梁板增加横向弯矩、剪力的作用是不全面的，还应考虑墩顶荷载产生扭矩对整个梁板的作用，而这一点容易为设计人员忽略，因而有必要出台相应规范。
在城市桥梁设计中普遍采用的箱梁结构最应引起重视。规范中有关箱梁结构的条文并不多，有些条文指出参考T型梁相关内容，经过近年的经验和教训，部分专家认为，箱梁与T梁的受力模式不尽相同，而且差别很大。T梁的单片梁截面一致.受荷载作用时实际情况与理论假设相近，受力主筋能充分发挥抗拉性能，而箱梁的肋板受顶、底版的牵制作用，受力状态趋于复杂，不仅承受弯矩、剪力，而且还有扭矩作用，随着荷载位置的不同，受力状态随着变化，尤其是较宽或支座较少的箱粱受力情况与理论模型可能相去甚远，因此以T梁理论为依据的箱梁设计存在明显缺陷。
（3）目前规范采用的“承载能力极限状态”设计方案有待完善。
一些体系简单、受力单一的结构设计时已普遍采用该方法，而在受力复杂的超静定结构中，尚缺乏必要的理论研究和实践，设计时仍采用偏于保守的容许应力法。
3.2 桥梁结构的计算分析方法亟待改进并推广。
目前国内尚缺乏一套权威的计算软件对桥梁结构进行综合受力分析，许多单位设计时采用多套软件电算，比较结果后取最不利内力作为设计依据.这种做法可能导致桥梁可靠度过高而浪费建筑材料。这些软件在不断完善过程中，虽然在荷载的前期处理及内力结果的处理方面做了很大改进.但在使用过程中仍显繁琐，有待继续完善。
3.3 连续结构由各种原因产生的裂缝对桥梁安全的影响
近年来.我国城市建造了大量的连续结构桥梁，尤其以连续箱梁居多，随着使用时间的逐渐延长，部分桥梁尤其是普通钢筋混凝土桥梁出现了不同程度的裂缝。
应当指出，普通钢筋混凝土连续梁桥负弯矩区顶面混凝土的开裂是不可避免的。桥梁受负弯矩作用时，位于顶面的混凝土保护层最先处于受拉状态，然后是负弯矩区主筋受力，由于混凝土抗拉强度远低于钢筋的抗拉强度.顶面混凝土的开裂是必然的。问题的关键是负弯矩区顶面的处理.如采用柔性或半刚性材料作为桥面铺装层则可弥补裂缝，结构受到的影响较小，如采用混凝土桥面铺装，裂缝则直接由铺装层顶面开始向外延伸.由此会导致桥面雨水沿裂缝下渗，使负弯矩区主筋锈蚀.给结构安全带来隐患：同时铺装层裂缝的不断发展，也使行车安全受到一定影响，目前，防水材料已经在桥梁负弯矩区使用，但使用效果有待进一步验证。防水材料在桥梁结构中的应用与推广已成为另一新的课题。
部分箱梁肋板顶面出现的裂缝值得深入研究。该区域的裂缝主要由箱梁剪力滞效应所致，目前尚缺乏定量的有价值的分析成果。
4 结语
城市道路桥梁最主要的问题就是工程质量方面的承载能力设计和满足人们生产生活基本功能保证城市发展需求两大因索。难度很大，不同于公路设计，只要满足国家相关的质量等级就是优秀的设计。城市道路桥梁设计以人性化的理念，解决日益膨胀的交通问题，才能成优秀的设计方案。