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【摘 要】 设计作为道路桥梁工程中的重要环节,对后期的施工、运行、维护、报废、回收环节起着至关重要的作用。在进行路桥设计的过程中,除了要考虑到路桥自身的性能之外,还需要充分的考虑到路桥的安全性和耐久性问题。 文章分析其设计理念,探讨其安全性措施及发展。
【关键词】 政路桥设计理念;安全;发展
引言
交通建设的过程中应结合实际情况,对于道路的选线、修建等应与桥梁建设一起考虑,因为桥梁建设的费用远比道路建设的费用高,所以在路桥综合性设计中桥梁布置是否合理,将会对整个交通建设的成本产生最直接的影响。
一、路桥设计的构思
(一)路桥一体化设计
在实际道路平面路线设计时不可避免会遇到一些需要进行桥梁设计的路段,因此需要综合考虑道路与桥梁过渡段的各部分的沉降,如果处理不好就容易出现桥头跳车现象。设计中尽可能使桥梁与桥坡段的沉降量相近,避免在经多年运营使用后出现两部分沉降量差异很大,进而出现桥头跳车、伸缩缝装置破坏等现象,这就要求设计过程中不仅要考虑分析桥坡软基的沉降问题,而且还要考虑桥梁的沉降问题,对于沉降不一致的应采取一些措施来进行处理,综合分析施工工期、工后沉降等因素,解決沉降不一致等问题。
同时在设计中做到道路与桥梁设计人员相互配合相互交流,使路桥设计一体化,共同解决设计运营中可能出现的诸多问题。
(二)按沉降控制桥梁桩基设计
在路桥设计中,桥梁基础一般采用桩基础,设计指导思想主要是从强度出发,以承载力作为设计的控制指标,而沉降作为验算校核指标,在设计中仅考虑桩的承载作用,采用2的安全系数,但未考虑承台的持荷作用,因此在传统强度控制设计思想下,桥梁桩基过于保守,具有较大的安全储备,并且实际产生的沉降量很小,从经济的角度讲,这样的设计是不合理的,造成资源的浪费。对于与跨江河桥梁,在桩基设计中还应该考虑桩、土、水三者的耦合作用,同时可能还需要考虑地震、滑坡等影响。
在路桥过渡段设计时,桥梁与桥坡段沉降不一致时应采用技术可行且费用低廉的桥坡软基处理措施。对经处理后桥坡软基的沉降量进行重新计算,分析沉降速率。比较桥梁桩基与桥坡的沉降计算结果,对沉降量较大的应调整设计方案,使沉降差尽可能小,以提高道路后期的运营效果,减小后期的维修加固费用。
(三)合理桩基沉降计算方法的考虑
群桩沉降计算方法主要有Mindlin解法、等代墩基法、按沉降控制复合桩基的沉降计算法。软土中基础的沉降是个比较复杂的过程,目前对这部分的研究并不是非常的深入与透彻,软士中桩基沉降的实质是由桩身压缩、桩端刺入变形和桩端平面以下土层受群桩荷载共同作用所产生的整体压缩变形等多个分量组成,这往往需要经历很长一段时间才能达到最终的沉降量。对于桩端平面以下土体的整体压缩量,使用上述方法进行计算是可行的,因此桩身压缩量所占比例很小,对整个沉降分析的影响不大。在实际的沉降计算分析中应重点计算桩端的刺入变形量。
二、路桥设计中确保安全性和耐久性的措施
(一)设计人员需高度重视路桥的安全性和耐久性设计
首先,在设计前,设计人员需要做好实地的勘察工作。对所设计的路桥的地质环境做到心中有数,并且进行地质环境资料的收集和整理,分析当地的环境对路桥建设的有利因素和不利因素,并且在设计的过程中,充分的利用有利因素,有效的规避不利因素,确保路桥设计的安全性和耐久性其次,对路桥结构的耐久性问题进行充分的重视。设计人员在对路桥进行设计的过程中,应该对路桥整体结构的寿命和各个构件的寿命进行综合性的整体把握,确保路桥结构设计的科学和合理,通过重点的把握路桥结构的设计,能够进一步延长路桥的使用寿命,提高路桥的设计质量。
(二)加强对于路桥疲劳损伤程度的重视
路桥疲劳损伤对路桥的危害性非常大,不仅威胁到使用者的生命安全,还会严重的造成路桥使用寿命的缩短,不利于对路桥的良好使用。因此,在进行路桥设计的过程中,不仅要针对整个路桥结构体进行设计,还应该注意对路桥结构中的关键部位进行重点的设计。因此,某些关键部位的局部疲劳损伤也可能导致整个路桥结构体的失效。另外,在设计的过程中,设计人员还应该根据未来路桥的通行量、根据路桥所在地区的地质环境,对路桥使用过程中的疲劳损伤程度进行预测,根据预测的结果研究具体的解决措施,可以通过增加路桥的坚实度、稳固路桥的结构以及在材料上进行设计等方法尽量的减缓路桥疲劳的损伤程度。
(三)路桥设计中需要充分的强调材料的质量
在实际的路桥设计的过程中,还需要充分的强调材料的质量,主要就是由于材料是确保路桥安全性和耐久性的重要因素。大多数路桥建筑又都是钢筋混凝土结构,因此,想要保证路桥结构的安全性和耐久性就一定要对混凝土和钢筋的质量进行严格的把关。而对于混凝土的把关也主要是对混凝土的组成材料中水泥、水灰的比例和强度等这些对路桥建筑安全性和耐久性产生直接影响的重要因素的把握。另外,设计人员还应该在路桥的设计图纸上做好相应的标注,详细的标明路桥各个部分应用的材料种类以及具体的材料规格和标准,进而通过科学的把握路桥材料的质量,提高路桥设计的安全性和耐久性,进一步延长路桥的使用寿命。
三、我国道路桥梁设计的实践进展
伴随着设计理念的逐渐完善与进步,我国道路桥梁设计实践取得了长足进展。以发展的眼光来看,我国的路桥设计水平与发达国家的先进设计水平之间的差距在逐渐缩小,各地拔地而起的大跨度桥梁、城市立交桥、山区公路与隧道表明我国的路桥工程蓬勃发展。
(一)计算机辅助技术的深入应用与路桥设计水平的切实提高
在路桥设计过程中,利用专业软件的快速优化、仿真分析、算法比较等功能或者计算机辅助设计(CAD)软件,可以大大优化道路桥梁的设计过程。CAD的广泛应用使得平面定线、纵断面设计、横断面检查、平面调整等流程自动优化进行,极大解放了我国道路桥梁设计人员的生产力,减轻了他们的劳动强度。目前国内路桥CAD软件的发展呈现“百花齐放”的态势,先后涌现出“纬地三维道路设计系统”“、路线大师”、“EICAD”“、海地”等优秀国产道路CAD软件及“桥梁博士”、“桥梁大师”“、桥梁通”等优秀国产桥梁CAD软件。CAD软件的普及不仅表明我国路桥设计人员的从业水平整体较高,而且表明我国的路桥设计已经初步符合“标准化设计”的现代设计理念。随着快速发展的计算机技术被运用于路桥设计和施工,通过数值模拟与仿真分析,设计师们能够更精准地模拟路桥建造过程中的各种工况、路桥建成后的结构、外观和功能,设施在台风、地震及其他突发条件下的运行表现,路桥设施对周围生态环境的影响以及视觉效果,便于方案在“全寿命周期”的时间尺度内进行综合比较。
(二)智能检测设备和无损检测技术的应用与设计方案细节的动态调整机制
在路桥设计完成、施工完成、投入运行后,对路桥的定期维护和修养就成为保证其使用寿命的关键。智能检测设备和无损检测技术不仅可以使维护人员轻松发现裂缝和伸缩缝,及时进行维修防护;而且这些设备技术还使工程的远程监控管理成为可能,从而降低运营成本。根据“耐久性设计”与“全寿命设计”的理念,运营维护期间发现的问题一般会及时反馈给设计者,以便分析成因,从而在以后的设计中有所借鉴。此外,针对保养维护期间发现的问题,设计师们根据实际情况对设计方案细节往往会进行动态的调整。设计师在对零部件进行替换、修理、加固时应该充分考虑到技术与材料的升级换代,灵活调整原来拟定的加固方案。
结语
综上所述,需要科学决策理论、可持续发展理论、计算机技术与现代检测技术与路桥工程的学科交叉是促进这些进展的深层原因。路桥设计师应当与时俱进,以积极的心态学习、了解技术进步,提高自己的设计水平。
参考文献:
[1]彭辉.浅谈市政路桥加固改造设计中的要点[J].民营科技,2014,05:122.
[2]周燕明.市政路桥施工特点及技术控制要点研究[J].科技与企业,2014,15:192.
[3]万佳.探析市政路桥线形设计中数学方法的应用[J].江西建材,2014,22:296-297.
【关键词】 政路桥设计理念;安全;发展
引言
交通建设的过程中应结合实际情况,对于道路的选线、修建等应与桥梁建设一起考虑,因为桥梁建设的费用远比道路建设的费用高,所以在路桥综合性设计中桥梁布置是否合理,将会对整个交通建设的成本产生最直接的影响。
一、路桥设计的构思
(一)路桥一体化设计
在实际道路平面路线设计时不可避免会遇到一些需要进行桥梁设计的路段,因此需要综合考虑道路与桥梁过渡段的各部分的沉降,如果处理不好就容易出现桥头跳车现象。设计中尽可能使桥梁与桥坡段的沉降量相近,避免在经多年运营使用后出现两部分沉降量差异很大,进而出现桥头跳车、伸缩缝装置破坏等现象,这就要求设计过程中不仅要考虑分析桥坡软基的沉降问题,而且还要考虑桥梁的沉降问题,对于沉降不一致的应采取一些措施来进行处理,综合分析施工工期、工后沉降等因素,解決沉降不一致等问题。
同时在设计中做到道路与桥梁设计人员相互配合相互交流,使路桥设计一体化,共同解决设计运营中可能出现的诸多问题。
(二)按沉降控制桥梁桩基设计
在路桥设计中,桥梁基础一般采用桩基础,设计指导思想主要是从强度出发,以承载力作为设计的控制指标,而沉降作为验算校核指标,在设计中仅考虑桩的承载作用,采用2的安全系数,但未考虑承台的持荷作用,因此在传统强度控制设计思想下,桥梁桩基过于保守,具有较大的安全储备,并且实际产生的沉降量很小,从经济的角度讲,这样的设计是不合理的,造成资源的浪费。对于与跨江河桥梁,在桩基设计中还应该考虑桩、土、水三者的耦合作用,同时可能还需要考虑地震、滑坡等影响。
在路桥过渡段设计时,桥梁与桥坡段沉降不一致时应采用技术可行且费用低廉的桥坡软基处理措施。对经处理后桥坡软基的沉降量进行重新计算,分析沉降速率。比较桥梁桩基与桥坡的沉降计算结果,对沉降量较大的应调整设计方案,使沉降差尽可能小,以提高道路后期的运营效果,减小后期的维修加固费用。
(三)合理桩基沉降计算方法的考虑
群桩沉降计算方法主要有Mindlin解法、等代墩基法、按沉降控制复合桩基的沉降计算法。软土中基础的沉降是个比较复杂的过程,目前对这部分的研究并不是非常的深入与透彻,软士中桩基沉降的实质是由桩身压缩、桩端刺入变形和桩端平面以下土层受群桩荷载共同作用所产生的整体压缩变形等多个分量组成,这往往需要经历很长一段时间才能达到最终的沉降量。对于桩端平面以下土体的整体压缩量,使用上述方法进行计算是可行的,因此桩身压缩量所占比例很小,对整个沉降分析的影响不大。在实际的沉降计算分析中应重点计算桩端的刺入变形量。
二、路桥设计中确保安全性和耐久性的措施
(一)设计人员需高度重视路桥的安全性和耐久性设计
首先,在设计前,设计人员需要做好实地的勘察工作。对所设计的路桥的地质环境做到心中有数,并且进行地质环境资料的收集和整理,分析当地的环境对路桥建设的有利因素和不利因素,并且在设计的过程中,充分的利用有利因素,有效的规避不利因素,确保路桥设计的安全性和耐久性其次,对路桥结构的耐久性问题进行充分的重视。设计人员在对路桥进行设计的过程中,应该对路桥整体结构的寿命和各个构件的寿命进行综合性的整体把握,确保路桥结构设计的科学和合理,通过重点的把握路桥结构的设计,能够进一步延长路桥的使用寿命,提高路桥的设计质量。
(二)加强对于路桥疲劳损伤程度的重视
路桥疲劳损伤对路桥的危害性非常大,不仅威胁到使用者的生命安全,还会严重的造成路桥使用寿命的缩短,不利于对路桥的良好使用。因此,在进行路桥设计的过程中,不仅要针对整个路桥结构体进行设计,还应该注意对路桥结构中的关键部位进行重点的设计。因此,某些关键部位的局部疲劳损伤也可能导致整个路桥结构体的失效。另外,在设计的过程中,设计人员还应该根据未来路桥的通行量、根据路桥所在地区的地质环境,对路桥使用过程中的疲劳损伤程度进行预测,根据预测的结果研究具体的解决措施,可以通过增加路桥的坚实度、稳固路桥的结构以及在材料上进行设计等方法尽量的减缓路桥疲劳的损伤程度。
(三)路桥设计中需要充分的强调材料的质量
在实际的路桥设计的过程中,还需要充分的强调材料的质量,主要就是由于材料是确保路桥安全性和耐久性的重要因素。大多数路桥建筑又都是钢筋混凝土结构,因此,想要保证路桥结构的安全性和耐久性就一定要对混凝土和钢筋的质量进行严格的把关。而对于混凝土的把关也主要是对混凝土的组成材料中水泥、水灰的比例和强度等这些对路桥建筑安全性和耐久性产生直接影响的重要因素的把握。另外,设计人员还应该在路桥的设计图纸上做好相应的标注,详细的标明路桥各个部分应用的材料种类以及具体的材料规格和标准,进而通过科学的把握路桥材料的质量,提高路桥设计的安全性和耐久性,进一步延长路桥的使用寿命。
三、我国道路桥梁设计的实践进展
伴随着设计理念的逐渐完善与进步,我国道路桥梁设计实践取得了长足进展。以发展的眼光来看,我国的路桥设计水平与发达国家的先进设计水平之间的差距在逐渐缩小,各地拔地而起的大跨度桥梁、城市立交桥、山区公路与隧道表明我国的路桥工程蓬勃发展。
(一)计算机辅助技术的深入应用与路桥设计水平的切实提高
在路桥设计过程中,利用专业软件的快速优化、仿真分析、算法比较等功能或者计算机辅助设计(CAD)软件,可以大大优化道路桥梁的设计过程。CAD的广泛应用使得平面定线、纵断面设计、横断面检查、平面调整等流程自动优化进行,极大解放了我国道路桥梁设计人员的生产力,减轻了他们的劳动强度。目前国内路桥CAD软件的发展呈现“百花齐放”的态势,先后涌现出“纬地三维道路设计系统”“、路线大师”、“EICAD”“、海地”等优秀国产道路CAD软件及“桥梁博士”、“桥梁大师”“、桥梁通”等优秀国产桥梁CAD软件。CAD软件的普及不仅表明我国路桥设计人员的从业水平整体较高,而且表明我国的路桥设计已经初步符合“标准化设计”的现代设计理念。随着快速发展的计算机技术被运用于路桥设计和施工,通过数值模拟与仿真分析,设计师们能够更精准地模拟路桥建造过程中的各种工况、路桥建成后的结构、外观和功能,设施在台风、地震及其他突发条件下的运行表现,路桥设施对周围生态环境的影响以及视觉效果,便于方案在“全寿命周期”的时间尺度内进行综合比较。
(二)智能检测设备和无损检测技术的应用与设计方案细节的动态调整机制
在路桥设计完成、施工完成、投入运行后,对路桥的定期维护和修养就成为保证其使用寿命的关键。智能检测设备和无损检测技术不仅可以使维护人员轻松发现裂缝和伸缩缝,及时进行维修防护;而且这些设备技术还使工程的远程监控管理成为可能,从而降低运营成本。根据“耐久性设计”与“全寿命设计”的理念,运营维护期间发现的问题一般会及时反馈给设计者,以便分析成因,从而在以后的设计中有所借鉴。此外,针对保养维护期间发现的问题,设计师们根据实际情况对设计方案细节往往会进行动态的调整。设计师在对零部件进行替换、修理、加固时应该充分考虑到技术与材料的升级换代,灵活调整原来拟定的加固方案。
结语
综上所述,需要科学决策理论、可持续发展理论、计算机技术与现代检测技术与路桥工程的学科交叉是促进这些进展的深层原因。路桥设计师应当与时俱进,以积极的心态学习、了解技术进步,提高自己的设计水平。
参考文献:
[1]彭辉.浅谈市政路桥加固改造设计中的要点[J].民营科技,2014,05:122.
[2]周燕明.市政路桥施工特点及技术控制要点研究[J].科技与企业,2014,15:192.
[3]万佳.探析市政路桥线形设计中数学方法的应用[J].江西建材,2014,22:296-297.