王山河
深圳市市政设计研究院有限公司长春分公司 吉林 长春
摘 要：我国经济的快速发展，促进城市人口的不断激增，交通问题日益严重。本文根据我国桥梁建设现状和设计特点，分析了问题提出了相应的建议和对策，供同行借鉴参考。
关键词：城市桥梁 特点 设计
上世纪90年代以来，桥梁设计理论及数值分析方法取得了突飞猛进的发展，给桥梁建设提供了可靠的理论依据，这一点不仅体现在予应力技术得到最为普遍、广泛的应用，而且在桥梁的外观形式上，大跨度斜拉桥、吊桥、系杆拱桥、刚架桥、连续梁桥、无梁板桥等一系列桥型的采用，丰富了城市容貌，给人们的视觉带来更多更美的享受。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。本文就城市桥梁设计的几个问题进行了探讨。
1、城市桥梁设计的主要特点
一座桥梁的成功建设，离不开高质量的设计产品。近年来的城市桥梁设计，突出体现了以下两个特点：
首先，优美的外观已成为设计工程师们选型时优先考虑的因素。现在在我国许多城市，无论是跨河桥还是立交桥，已很难见到“肥梁胖柱”的早期作品，当然这种进步一定程度上归功于桥梁伸缩缝、桥梁支座产品类型的丰富及性能的提高。上部结构向下部结构传递较小的横向力给下部结构的设计留下了充分余地，轻巧、美观的桥墩设计不仅节约了宝贵的城市用地，同时也给城市市貌增添了一份色彩。
随着建筑材料及施工工艺的进步，混凝土普遍可以达到C50、C60号，使予应力结构得以广泛推广，由于混凝土提供了较高的抗压强度，较底的梁高便可获取较大的抵抗弯矩及抵抗剪力，桥梁普遍向大跨经、低梁高、长悬臂的方向发展，使桥梁外观更为轻盈、灵巧。
其次，桥梁建设受城市规划约束的特性越来越明显，桥梁设计要求更高素质的设计工程师。一个城市的发展，与城市规划密切相关。合理的城市规划得以严肃执行是城市发展的前提条件。按“位”设计对桥梁工程师提出了更高要求，设计者必须能灵活自如地运用理论知识和实践经验来解决所遇到的各种问题。
2、桥梁设计存在的几个问题及建议
2.1规城市桥梁的设计依据
受地物影响及人们审美要求的提高，近年来在城市桥梁的建设中出现了较多新颖的上、下部结构型式。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。钢管混凝土管柱由于周边钢板的包裹而具有较高的抗弯拉强度，同时在钢箍的作用下，核心混凝土抗压强度也有明显提高，但设计时缺少相应的桥梁标准，而只能参考建筑类标准。又如目前中小跨径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。这方面的结构计算在市政桥梁的相关规范中均没有指明，因此有必要补充完善相关的规范依据。
2.2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。又如目前在中小跨利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。如设讨仅考虑墩顶梁板增加横向弯矩、剪力的作用不全面的，还应考虑墩顶菏载产生扭知对整个梁板的作用，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沦假设相近，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，因此以T梁理论为依据的箱梁设计存在明显缺陷。
2.3.城市桥梁新桥型的采用
我国现已能生产出堪与国外同类型先进产品媲美的大位移伸缩缝以及多向大位移支座，大坡度支座也已在实践中经受住了考验。板式橡胶伸缩缝、碎石弹性接缝、型钢组合式伸缩缝等一系列产品的出现及性能的稳步提高，为各种跨径桥梁提供了不同的伸缩量。同时多向位移支座及坡形支座的出现，也极大地满足了宽桥、大坡度桥的上部结构的位移需求，因此上部结构向下部结构传递较小的水平力，给下部结构的设计留下了充分余地。轻巧、美观的桥墩设计不仅节约了宝贵的城市用地，同时也给城市市貌增添了一份色彩。如近年来城市立交区内采用的钢箱梁及钢砼叠合梁桥，由于施工中搭设支架少、施工时对现状道路影响较小，且造型更加轻巧美观的特点，在城市立交中也得到较多应用。
2.4桥梁结构设计耐久性问题
目前，国内桥梁设计者在设计时只重视桥梁的安全问题而忽视耐久性指标，只重视桥梁结构的建造而忽视结构的维护。桥梁也没有明确的使用年限，因此一般只能满足交付使用最初的几年，对后期养护维修的考虑偏少。而这往往给交通带来不利影响，引起不利的社会影响。
根据已建工程的相关资料，造成混凝土结构耐久性不足的原因有:①桥梁设计的耐久性标准低，桥梁设计时主要关注桥梁的安全性，而没有对结构的耐久性提出具体要求；②施工过程片面追求工程进度，过于追求混凝土的强度和赶工期，使强度得到提升而桥梁耐久性却不足；③桥梁使用过程中缺乏正常的检测维修，很难发现桥梁在运营过程中存在的隐患，也无法采取相应的维护措施。
2.5城市桥梁管线过桥设计
过桥管线虽然是城市桥梁的附属设施，但对城市的生产生活有着重要的影响作用。而在工程设计实践中却经常出现过桥过线预留空间不足的现象。桥梁设计时，设计人员只有掌握了过桥管线的基本种类、数量以及规格等资料，才能够在设计时充分考虑管线，并为管线预留相应的空间及相关的必要构件等，从而避免管线设计的缺陷，造成二次施工对桥梁造成的损坏。随着城市人口不断地增长，城市需要进行不定期改造。如果原来的管道不能满足要求，则只能进行扩容，扩容后的管道通常会裸露在桥体之外，给交通安全埋下隐患，同时也影响了桥梁的美观。
2.6桥面排水设计问题
目前我国在进行桥面排水设计时存在的主要问题有：①桥面纵横坡设置不合理；②雨水口或泄水孔设置不合理；③排水设施构造细节不当。这些问题往往都会造成桥面排水不畅，造成积水，严重的还会影响行人和车辆的交通安全。
针对这此缺陷，笔者认为可以从以下几个方面进行设计:①根据计算雨水量，计算确定桥面排水管数量；②根据桥梁断面形式确定排水方式；③注重构造细节的处理；④注重与景观设计协调。桥面排水是桥梁工程的附属构造，在实际设计中常常被忽视，但不处理好往往影响桥梁本身的使用，还很容易引起桥梁自身的景观，造成的后果往往也是人们所预料不到的。因此应让雨水第一时间通过集中排水流出桥外，同时辅以桥面散排，避免桥面积水，影响通行安全。
2.7城市桥梁的抗震设计
城市桥梁抗震设计中存在的主要问题就是桥梁结构的整体性和延性不够。桥梁的整体性是提高桥梁强度的有效途径，而桥梁延性则是防止桥梁在地震中倒塌或者断裂的保障。
合理的桥梁抗震设计要求桥梁具有良好的强度性能以及延性要求，具体原则如下：选择合适的建筑场地是保证桥梁抗震性能的前提，在选择场地的时候要避免选在地震过程中可能会出现地基失效的松软区域，地基的基础要相对坚硬，尽量选择远离地震断裂带，否则极易出现地震震害。此外要保证桥梁具有良好的整体性，增强桥梁自身的强度，在地震发生的时候减少零碎构件的掉落。结构宜设计成对称形式，让结构均匀地承受地震力，避免在强烈震动作用下，出现单侧倾覆的现象。提高桥梁结构的延性一般可通过设置塑性铰或者采用减隔震支座来实现。以达到耗散能量，延长周期达到减少地震力的目的，这是避免地震中出现脆性破坏的最佳方式。
为了安全起见，引入桥梁延性抗震设计和能力保护原则设计，并对桥梁进行减隔震设计，同时增加桥梁局部细节设计和抗震构造措施设计。设置多道抗震防线，在地震发生时，当一道抗震防线遭到破坏后，还有另外其他的防线进行保护，这样才能有效地避免地震引起的桥梁坍塌现象。
2.8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。
其次，桥梁结构的计算分析方法蛇待改进并推广。日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，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而做了很大改进，但在使用过程中仍显繁琐、有待继续完善。
第三，连续结构由各种原因产生的裂缝对桥梁安全的影响作为专题予以研究。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而混凝土的开裂是不可避免的。由此会异致桥而雨水沿裂缝下渗，使负弯知区主筋锈蚀，给结构安全带来隐患，防水材料在桥梁结构中的应用’与作广已成为另一新的课题。部分箱梁肋板顶而出现的裂缝位得深人研究。该区域的裂缝主要由箱梁剪力滞效应所致，目前尚缺乏定觉的有价值的分析成果。
结束语
一座优秀桥梁的建造，除了依靠先进的桥梁设计理论、合理的数值分析手段外，还依赖于施工技术和建筑材料水平的提高，一座技术先进、外观优美的桥梁是先进的设计、施工及建筑材料水平的综合体现。
桥梁建设与国民经济的发展息息相关，社会的进步要求我们建造更多高质量的桥梁，我们已经有一些领域跻身国际先进行列，但总体水平与一些建桥先进国家相比尚存一定差距，而且国内各地区的设计、施工水平也很不平衡，但我们有信心从各方面不断提高既有水平，使我国逐步成为世界上的建桥先进国家，使我们的城市变得更加绚丽多彩。
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