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摘要：本文作者结合实际工作经验，对市政桥梁结构设计进行了分析探讨，供大家参考借鉴。
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計普遍有这样的倾向：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：
[1] 张建仁，刘扬．结构可靠度理论及其在市政桥梁工程中的应用[M]．北京：人民交通出版社．2007．
[2] 武芳，赵雷．市政桥梁结构可靠性研究的现状和发展[J]．工程结构．2008．
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計普遍有这样的倾向：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：
[1] 张建仁，刘扬．结构可靠度理论及其在市政桥梁工程中的应用[M]．北京：人民交通出版社．2007．
[2] 武芳，赵雷．市政桥梁结构可靠性研究的现状和发展[J]．工程结构．2008．