城市橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)化探索

張露康 權(quán)曉棟

（西安中交遠(yuǎn)洲工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，陜西 西安 710065）

城市橋梁作為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，為了確保橋梁能滿足功能要求、符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，橋梁的設(shè)計(jì)必須滿足兩個(gè)要求:一方面要保證橋上的車輛運(yùn)行安全，另一方面還要保證橋下流水的疏泄、船只的通航或車輛的運(yùn)行。

1 設(shè)計(jì)中要注意城市橋梁的組成

一座橋梁一般可分成上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)三個(gè)組成部分。

上部結(jié)構(gòu)又稱橋跨結(jié)構(gòu)，是橋梁位于支座以上的部分，它包括承重結(jié)構(gòu)和橋面系。其中承重結(jié)構(gòu)是橋梁中跨越障礙，并直接承受橋上交通荷載的主要結(jié)構(gòu)部分；橋面系是指承重結(jié)構(gòu)以上的部分，包括橋面鋪裝、人行道、欄桿、排水和防水系統(tǒng)、伸宿縫等。上部結(jié)構(gòu)的作用是承受車輛等荷載，并通過支座傳給墩臺(tái)。

下部結(jié)構(gòu)是橋梁位于支座以下的部分，它由橋墩、橋臺(tái)以及它們的基礎(chǔ)組成。橋墩是指多跨橋梁的中間結(jié)構(gòu)物，而橋臺(tái)是將橋梁與路堤銜接的構(gòu)筑物。下部結(jié)構(gòu)的作用是支承上部結(jié)構(gòu)，并將結(jié)構(gòu)重力等傳遞給地基;橋臺(tái)還與路堤連接并抵御路堤土壓力，防止路堤滑塌。

附屬結(jié)構(gòu)指基本構(gòu)造以外的其他部分，包括橋面鋪裝、排水防水、欄桿、伸縮縫、燈光照明，橋頭錐形護(hù)坡以及導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物等。

2 城市橋梁設(shè)計(jì)需關(guān)注的重點(diǎn)部位

2.1 橋面

梁橋的橋面系通常由橋面鋪裝，防水和排水設(shè)施、伸縮縫、安全帶、人行道、欄桿、燈柱等構(gòu)成。

2.1.1 橋面鋪裝及排水防水系統(tǒng)

橋面鋪裝的作用是防止車輪輪胎直接磨耗行車道板，保護(hù)主梁免受雨水侵蝕，分散車輪的集中荷載。梁橋橋面鋪裝一般采用厚度不小于6 cm的瀝青混凝土，或厚度不小于8cm的水泥混凝土，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C40。為使鋪裝層具有足夠的強(qiáng)度和良好的整體性，鋪裝層內(nèi)應(yīng)配有鋼筋網(wǎng)或焊接鋼筋網(wǎng)，鋼筋的直徑不應(yīng)小于10mm，間距不宜大于100mm，必要時(shí)可采用纖維混凝土。

橋面排水是借助于縱坡和橫坡的作用，使橋面雨水迅速匯向排水管，排出橋外。橋面橫坡一般為1.5%一2.0%，可采用鋪設(shè)混凝土三角墊層或在墩臺(tái)上直接形成橫坡。除了通過縱橫坡排水外，橋面應(yīng)設(shè)有排水設(shè)施。跨越公路、鐵路、通航河流的橋梁，橋面排水宜通過設(shè)在橋梁墩臺(tái)處的豎向排水管排人地面排水設(shè)施中。

橋面防水是使將滲透過鋪裝層的雨水擋住并匯集到排水管排出，防水層的設(shè)置可避免或減少鋼筋的銹蝕，以保證橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。一般地區(qū)可在橋面上鋪8～10cm厚的防水混凝土作為防水層。

2.1.2.橋面伸縮裝置

橋面伸縮裝置的作用除應(yīng)滿足梁端自由伸縮、轉(zhuǎn)角變形外，還應(yīng)滿足車輛平穩(wěn)通過，防止雨水及垃圾泥土等滲人，同時(shí)應(yīng)滿足檢修和清除縫中污物的要求，一般設(shè)在梁與橋臺(tái)之間、梁與梁之間，伸縮縫附近的欄桿、人行道結(jié)構(gòu)也應(yīng)斷開，以滿足自由變形的要求。按照常用伸縮縫的傳力方式和構(gòu)造特點(diǎn)，伸縮縫可分成對(duì)接式伸縮縫、鋼制支承式伸縮縫、橡膠組合剪切式伸縮縫、模數(shù)支承式伸縮縫和無縫式伸縮縫五大類。

2.1.3 人行道、安全帶、欄桿、燈柱、安全護(hù)欄等

2.1.3.1 人行道——城市橋梁一般均應(yīng)設(shè)置人行道，可采用裝配式人行道板。人行道頂面應(yīng)做成傾向橋面1%一1.5%的排水橫坡。

2.1.3.2 安全帶——在快速路、主干路、次干路或行人稀少地區(qū)，可不設(shè)人行道，而改用安全帶。

2.1.3.3 欄桿——是橋梁的防護(hù)設(shè)備，同時(shí)城市橋梁欄桿應(yīng)該美觀實(shí)用，欄桿高度不應(yīng)小于1.1m。當(dāng)橋梁跨越快速路、城市軌道交通、高速公路、鐵路干線等重要交通通道時(shí)，橋面人行道欄桿上應(yīng)加設(shè)防護(hù)網(wǎng)，護(hù)網(wǎng)高度不應(yīng)小于2m，護(hù)網(wǎng)長(zhǎng)度宜為下行道路的寬度并向路外延長(zhǎng)10m。

2.1.3.4 燈柱——城市橋梁應(yīng)設(shè)照明設(shè)備，根據(jù)人行道寬度及橋面照度要求。燈桿宜設(shè)置在人行道外側(cè)欄桿處：當(dāng)人行道較寬時(shí)。燈桿可設(shè)置在人行道內(nèi)側(cè)或隔離帶中，桿座邊緣距車行道路面的凈距不應(yīng)小于0.25m。燈桿高度一般高出車道8～12m左右，當(dāng)采用金屬的照明燈桿時(shí)，應(yīng)有可靠接地裝置。

2.1.3.5 安全護(hù)欄——在特大橋和大、中橋梁中，應(yīng)根據(jù)防撞等級(jí)在人行道與車行道之間設(shè)置橋梁護(hù)欄，常用的有金屬護(hù)欄和鋼筋混凝土護(hù)欄。

2.1.3.6 其他附屬設(shè)施——特大橋、大橋還應(yīng)設(shè)置檢查平臺(tái)、避雷設(shè)施、防火照明和導(dǎo)航設(shè)備等。

2.2 支座

梁橋支座的作用是將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞給墩臺(tái)，同時(shí)保證結(jié)構(gòu)的自由變形。橋梁支座可按其跨徑、結(jié)構(gòu)形式、反力力值、支座的位移及轉(zhuǎn)角變形值選取。梁橋支座可采用板式橡膠支座或四氟滑板橡膠支座、盆式橡膠支座和球形鋼支座。同時(shí)墩臺(tái)構(gòu)造應(yīng)滿足更換支座的要求。

3 當(dāng)前城市道路橋梁設(shè)計(jì)中存在的問題分析

3.1 通航高度不能滿足實(shí)際需要

從目前的城市發(fā)展來看，城市水系通常都建設(shè)成為旅游觀光景點(diǎn)，城市的道路橋梁也隨之演變成旅游的亮點(diǎn)。為了加大旅游業(yè)的發(fā)展，游船的檔次逐漸提升，這就要求橋梁的通航高度也要相應(yīng)地提高。但是，根據(jù)實(shí)際觀察發(fā)現(xiàn)，很多橋梁的通航高度不足，無法滿足實(shí)際通航需要。

3.2 管道預(yù)留空間不足

每個(gè)橋梁都會(huì)設(shè)置專用管道，但是經(jīng)常出現(xiàn)管道預(yù)留空間不足的現(xiàn)象。由于城市人口不斷增長(zhǎng)，城市進(jìn)行不定期改造，這些都會(huì)導(dǎo)致管道預(yù)留空間不足。如果原來的管道不能滿足要求，則只能進(jìn)行擴(kuò)容，擴(kuò)容后的管道通常會(huì)裸露在橋體之外，給交通安全埋下隱患，同時(shí)也影響了橋梁的美觀。有的橋梁因管道預(yù)留空間不足，還會(huì)進(jìn)行再次開挖。這種重復(fù)性投資建設(shè)嚴(yán)重浪費(fèi)了國(guó)家財(cái)政，也給交通帶來影響。

3.3 橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高

目前，很多橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不高，一旦城市交通改造，橋梁就成為阻礙交通發(fā)展的障礙。橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮各種因素，其中包括所經(jīng)道路的寬度。我們可以借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，在主梁或者梁體外側(cè)預(yù)留空間，或者增加墩臺(tái)數(shù)量，為以后擴(kuò)建創(chuàng)造條件。

3.4 橋梁位置的確定不合理

橋梁位置的確定關(guān)系著整個(gè)工程的質(zhì)量，很多橋梁因?yàn)槲恢么_定不合理，使橋梁的使用功能大打折扣。橋梁的位置要在立交設(shè)計(jì)之前進(jìn)行確定，每種橋梁都有各自的確定原則?？傊?，在確定橋梁位置時(shí)，一定要考慮地理環(huán)境和路網(wǎng)布局等因素，科學(xué)合理地確定橋梁位置，實(shí)現(xiàn)城市道路橋梁的使用功能。

3.5 橋梁結(jié)構(gòu)選型不合理

橋梁結(jié)構(gòu)選型不僅要滿足視距、凈空的要求，還要達(dá)到外形美觀、結(jié)構(gòu)輕盈的標(biāo)準(zhǔn)，讓城市道路橋梁實(shí)現(xiàn)功能與美觀兼具的亮麗風(fēng)景。但是，在實(shí)際操作中，設(shè)計(jì)師們往往注重形式的美觀，而忽略了功能要求，造成選型不合理的問題。對(duì)于不同的橋梁要選用的不同的結(jié)構(gòu)形式。

3.6 城市橋梁設(shè)計(jì)中荷載不可忽視

城市橋梁設(shè)計(jì)汽車荷載分為兩個(gè)等級(jí)，即城一A級(jí)和城一B級(jí)。城一A級(jí)車輛標(biāo)準(zhǔn)載重汽車應(yīng)采用五軸式貨車加載，總重700kN，前后軸距為18.0m，行車限界橫向?qū)挾葹?.0m;城一IB級(jí)標(biāo)準(zhǔn)載重汽車應(yīng)采用三軸式貨車加載，總重300kN，前后軸距為4.8m，行車限界橫向?qū)挾葹?.Om。公路橋涵設(shè)計(jì)汽車荷載分為公路一I級(jí)和公路一II級(jí)兩個(gè)等級(jí)，汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。在設(shè)計(jì)工作中一定要嚴(yán)格的按允許荷載設(shè)計(jì)。

結(jié)語(yǔ)

城市橋梁是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，城市橋梁設(shè)計(jì)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到方方面面，設(shè)計(jì)者不僅要具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)還需要對(duì)道路規(guī)劃、交通流量、項(xiàng)目環(huán)境等因素進(jìn)行綜合分析，還要充分考慮地下管線、綠化景觀、環(huán)境保護(hù)等知識(shí)。總而言之，城市中的每座橋梁都應(yīng)該是一個(gè)滿足功能要求、符合實(shí)際情況、滿足發(fā)展要求的多層次、多專業(yè)合作的綜合成果。

【1】戴志中等著，《城市橋空間》，東南大學(xué)出版社，2003.

【2】強(qiáng)士中主編，《橋梁工程》，西南交通大學(xué)出版社，2000.

【3】羅韌主編，《橋梁工程導(dǎo)論》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.