城市橋梁設(shè)計(jì)原則及關(guān)鍵環(huán)節(jié)探討

摘 要：橋梁在現(xiàn)代城市交通中的重要性越來越高。近年來，國內(nèi)發(fā)生了多起大型橋梁坍塌事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，本文基于此背景對(duì)橋梁設(shè)計(jì)需要遵循的原則以及關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了探討，以期今后的橋梁設(shè)計(jì)更為優(yōu)化，減少災(zāi)難性事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：城市橋梁 設(shè)計(jì)原則 關(guān)鍵設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

中圖分類號(hào)：U2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）04（c）-0063-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程越來越快，城市人口密集度的增加使得城市交通越來越擁堵。專家學(xué)者為緩解該問題想出了很多良策，除了拓寬公路以增加流量，還想到了利用地下和空中的空間，比如地鐵和城市高架橋。本文研究的對(duì)象為橋梁。留意觀察我們發(fā)現(xiàn)近些年國內(nèi)發(fā)生了多起惡性的橋梁坍塌事故，例如2012年8月24日哈爾濱陽明灘大橋疏解工程引橋整體塌落，3人死亡；2012年5月平江苑固橋坍塌，2人遇難，4人失蹤等等，造成了災(zāi)難性的后果，拋開經(jīng)濟(jì)損失不說，很多家庭因此而破碎。原本用于方便大家的工程對(duì)這些家庭造成了無法彌補(bǔ)的傷害。反思原因，雖然有很多是非技術(shù)性的，比如由于雨季的暴雨，洪水等自然因素，還有因?yàn)槌d等違反交規(guī)的因素，但我們更應(yīng)該從橋梁自身的質(zhì)量方面找原因。橋梁的工程質(zhì)量跟最初的設(shè)計(jì)和之后的施工關(guān)系緊密，但最主要的還是設(shè)計(jì)階段，至于施工階段，只要按照施工規(guī)范，不偷工減料，一般來說不會(huì)有問題。在橋梁的設(shè)計(jì)階段就要做好各個(gè)方面的假設(shè)，把方方面面可能遇到的對(duì)橋梁造成損壞的因素都考慮進(jìn)去并加入到設(shè)計(jì)當(dāng)中，如此，便不會(huì)或者減少橋梁坍塌之類災(zāi)難性事故的發(fā)生，交通參與者和每個(gè)家庭都能從中受益。因此本文著重探討橋梁在設(shè)計(jì)過程中需要特別注意的關(guān)鍵性技術(shù)問題以及其他問題。

1 橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

城市橋梁是指城市范圍內(nèi)，修建在城市河道上的橋梁和道路與道路立交、道路跨越鐵道的立交橋及人行天橋，主要包括永久性橋和半永久性橋[1]。橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)符合城鄉(xiāng)規(guī)劃的要求，根據(jù)道路功能、等級(jí)、通行能力及防洪抗災(zāi)要求，結(jié)合水文、地質(zhì)、通航、環(huán)境等條件進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。因技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的原因需分期實(shí)施，則應(yīng)保留遠(yuǎn)期發(fā)展余地[2]。作為城市交通的公路橋梁應(yīng)根據(jù)所在公路的作用、性質(zhì)和將來發(fā)展的需要，除應(yīng)符合技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟(jì)合理的要求外，還應(yīng)按照美觀和有利環(huán)保的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，并考慮因地制宜、就地取材、便于施工和養(yǎng)護(hù)等因素。

1.1 安全可靠

橋梁的安全性是設(shè)計(jì)中遵循的最主要的原則，所有設(shè)計(jì)要注意的問題幾乎都與安全性有關(guān)。而橋梁的安全性主要與橋結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性、防撞欄桿的高度和強(qiáng)度、照明設(shè)施以及防震措施有關(guān)。因此在這些方面都應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性是保證橋梁維持其功能的基礎(chǔ)；行人與車流之間應(yīng)該設(shè)有防護(hù)欄；車流量大的橋梁一定要考慮照明設(shè)施的安裝；對(duì)修建在地震區(qū)的橋梁，應(yīng)嚴(yán)格按照抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.2 適用耐久

橋面寬度能滿足當(dāng)前以及今后規(guī)劃年限內(nèi)的交通流量（包括行人通道）；橋梁結(jié)構(gòu)在通過設(shè)計(jì)荷載時(shí)不出現(xiàn)過大的變形和過寬的裂縫；橋跨結(jié)構(gòu)的下方要有利車輛和行人的通行；橋梁的兩端要便于車輛的進(jìn)入和疏散，而不致產(chǎn)生交通堵塞現(xiàn)象等；考慮綜合利用，方便各種管線（水、電氣、通信等）的搭載。

1.3 經(jīng)濟(jì)合理

橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則；經(jīng)濟(jì)的橋型應(yīng)該是造價(jià)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用綜合最省的橋型。設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮維修的方便和維修費(fèi)用少，維修時(shí)盡可能不中斷交通，或使中斷交通的時(shí)間最短；所選擇的橋位應(yīng)是地質(zhì)、水文條件好，并使橋梁長度較短。

1.4 技術(shù)先進(jìn)

在因地制宜的前提下，橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能采用成熟的新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備、新材料和新工藝。在注意認(rèn)真學(xué)習(xí)國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)、充分利用最新科學(xué)技術(shù)成就的同時(shí)，努力創(chuàng)新，淘汰和摒棄原來落后和不合理的設(shè)計(jì)思想。只有這樣才能更好地貫徹適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀的原則，提高我國的橋梁建設(shè)水平，趕上和超過世界先進(jìn)水平。

1.5 美觀

一座橋梁應(yīng)具有優(yōu)美的外形，而且這種外形從任何角度看都應(yīng)該是優(yōu)美的。結(jié)構(gòu)布置必須簡練，并在空間上有和諧的比例。橋型應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，城市橋梁和游覽區(qū)的橋梁，可較多地考慮建筑藝術(shù)上的要求。合理的結(jié)構(gòu)布局和輪廓是橋梁美觀的主要因素，另外，施工質(zhì)量對(duì)橋梁美觀也有很大影響。

1.6 環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展

橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的要求。從橋位選擇、橋跨布置、基礎(chǔ)方案、墩身外形、上部結(jié)構(gòu)施工方法、施工組織設(shè)計(jì)等全面考慮環(huán)境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環(huán)境監(jiān)測保護(hù)體系，將不利影響減至最小。

2 橋梁設(shè)計(jì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)探討

2.1 抗震設(shè)計(jì)問題

由于我國處于環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，屬于地震多發(fā)國家，并且地震帶來的破壞性十分巨大，因此在橋梁設(shè)計(jì)中抗震方面的考慮絕對(duì)是不可忽視的。

一般而言，橋梁震害有橋臺(tái)、橋墩、支座、主梁、基礎(chǔ)震害之分[3]，是通過橋梁的不同部位進(jìn)行劃分的，帶來的后果不盡相同，但卻都是主要震害，因此應(yīng)在設(shè)計(jì)中從這些方面詳細(xì)考慮。在實(shí)際設(shè)計(jì)中可對(duì)橋梁進(jìn)行延性設(shè)計(jì)提高結(jié)構(gòu)的延性性能，從而保證橋梁的抗震功能；加強(qiáng)對(duì)橋梁細(xì)部構(gòu)造的研究，對(duì)結(jié)構(gòu)分解越細(xì)，考慮越周全，最終建造出來的橋梁的抗震性能越高；重視基礎(chǔ)抗震設(shè)計(jì)。橋梁的承重主體就是基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的破壞對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響是毀滅性的，因此，基礎(chǔ)的抗震設(shè)計(jì)成為了整個(gè)橋梁抗震設(shè)計(jì)的第一道關(guān)。

2.2 橋面排水設(shè)計(jì)問題

通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，目前我國橋梁設(shè)計(jì)者在進(jìn)行橋面排水設(shè)計(jì)時(shí)存在的主要問題有[4]：（1）橋面縱橫坡設(shè)置不合理。（2）雨水口或泄水孔設(shè)置不合理。（3）排水設(shè)施構(gòu)造細(xì)節(jié)不當(dāng)。針對(duì)這些缺陷，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：（1）合理計(jì)算確定橋面排水管數(shù)量。（2）根據(jù)橋梁斷面形式確定排水方式。（3）注重構(gòu)造細(xì)節(jié)的處理。（4）注重與景觀設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)。橋面排水雖然不是橋梁的主體工程，在實(shí)際設(shè)計(jì)中常常被忽視，但因此而造成的后果往往也是人們所預(yù)料不到的，因此一個(gè)完整的橋梁設(shè)計(jì)方案該部分的內(nèi)容也不可或缺。

2.3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

目前，國內(nèi)橋梁設(shè)計(jì)者在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面主要存在以下問題：將主要關(guān)注點(diǎn)集中于橋梁強(qiáng)度方面，而對(duì)耐久性這個(gè)指標(biāo)極少涉及；并且只重視橋梁結(jié)構(gòu)的建造而忽視結(jié)構(gòu)的維護(hù)[5]。在片面追求橋梁強(qiáng)度而不注重耐久性的指導(dǎo)思想下設(shè)計(jì)出的橋梁沒有進(jìn)行專門的耐久性試驗(yàn)，沒有明確的使用年限，一般只能滿足交付使用最初的幾年；沒有加入橋梁后期維護(hù)考慮的橋梁會(huì)在維護(hù)期內(nèi)對(duì)交通造成極大影響。

通過調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)造成混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足的原因有：（1）橋梁設(shè)計(jì)的耐久性標(biāo)準(zhǔn)低。在我國現(xiàn)行的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中只明確規(guī)定了橋梁的安全性，而耐久性并沒有提出具體的要求。因此設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不會(huì)過多考慮這個(gè)方面。（2）施工過程片面追求進(jìn)度?；炷恋膹?qiáng)度與耐久性之間是有關(guān)聯(lián)的，過于追求混凝土的強(qiáng)度和趕工期，使得強(qiáng)度的提升卻造成耐久性不足。（3）橋梁使用過程中缺乏正常的檢測維修。缺少檢測就不會(huì)發(fā)現(xiàn)橋梁存在的隱患，因而無法采取相應(yīng)的維護(hù)措施。

那么應(yīng)如何設(shè)計(jì)以保證橋梁混凝土的耐久性大大增加？混凝土應(yīng)選用低水化熱、低C3A含量、偏低含堿量的水泥?；炷恋墓橇弦诉x用堅(jiān)固耐久的潔凈骨料，重視粗骨料級(jí)配及粒形，可以將適量引起作為常規(guī)手段，宜采用偏低的用水量并限制單方混凝土中水泥材料最低和最高用量，盡可能降低水泥材料中的硅酸鹽水泥用量。

2.4 橋梁景觀設(shè)計(jì)問題

隨著生活水平的提高以及人們審美的變化，一項(xiàng)事物僅僅有使用功能還不夠完美，人們還在追求其外觀方面的完美。對(duì)于橋梁這樣的交通事物，設(shè)計(jì)者可從橋梁的環(huán)境景觀、橋梁的夜景觀、橋梁景觀CI（Corporate Identity）[6]等角度進(jìn)行思考，為橋梁設(shè)計(jì)的完美把好最后一道關(guān)。

3 結(jié)語

城市橋梁越來越成為城市交通新的依賴，建設(shè)好城市橋梁交通越發(fā)變得重要而迫切。設(shè)計(jì)階段是關(guān)乎到整個(gè)橋梁最終建成的安全性、實(shí)用性的基礎(chǔ)，而我國橋梁設(shè)計(jì)從業(yè)者在實(shí)踐過程中存在一些共性的問題會(huì)導(dǎo)致城市橋梁建設(shè)這方面或那方面的缺陷，因此橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)成為我國城市橋梁從業(yè)者研究的重點(diǎn)。文章從城市橋梁的主要方面分析了各自的重要性，并提出了相應(yīng)的對(duì)策建議，很好地解決了部分問題，為我國城市橋梁設(shè)計(jì)人員打開思路，設(shè)計(jì)出更好的城市橋梁拋磚引玉。文章未研究透徹之處筆者還將繼續(xù)關(guān)注。

參考文獻(xiàn)

[1]馮明友.對(duì)目前城市橋梁設(shè)計(jì)中一些問題的探討[J].中國民居，2012，10.

[2]城鎮(zhèn)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ-2011）[S].

[3]姜群.現(xiàn)代城市橋梁抗震設(shè)計(jì)的若干問題[J].中國建設(shè)信息，2012（11）.

[4]尹梅，王巍.城市橋梁橋面排水設(shè)計(jì)中的問題與處理方法[J].市政技術(shù)，2008，9.

[5]陳云峰.城市橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的問題分析[J].城市建設(shè)理論研究，2012（14）.

[6]萬敏.我國橋梁景觀設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].橋梁建設(shè)，2002（6）.

[7]戴志中.城市橋空間[M].東南大學(xué)出版社，2003.

[8]強(qiáng)士中.橋梁工程[M].西南交通大學(xué)出版社，2000.

[9]羅韌.橋梁工程導(dǎo)論[M].中國建筑工業(yè)出版社，2000.