新规范在桥梁设计和施工中的应用

更新时间:2024-01-16 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:4048 浏览:10763

摘 要:随着我国经济的快速发展,桥梁设计施工对于促进各个地区之间的交流、沟通和发展有着极为重要的意义.本文结合科学技术及理论在桥梁设计施工方面的应用,建立在交通部颁发推行的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004基础上,提出在新规范标准中结构计算和结果控制等方面出现问题相应的解决方法.

关 键 词:新规范;桥梁设计;桥梁施工;推广应用

中图分类号:U44文献标识码:A

随着我国国民经济的快速发展,当今社会交通运输事业发展的脚步越来越快.建立出四通八达的道路交通网对于促进不同地域间的经济发展、文化交流、信息传送具有非常重要的意义.桥梁以及涵洞是公路、铁路线路中的重要组成部分.在道路交通中,重要的桥梁可集中体现了国家在工程设计、施工工艺方面的水平.目前我国桥梁的使用状况不容乐观,桥梁的桥体结构例如伸缩缝受到或大或小的损坏,虽然这些损坏与施工质量差、原材料质量差、车辆超载等因素有很大关系,但是不重视设计,使部分数据计算不精准,等缺陷造成的先天不足也是重要原因之一.

在桥梁设计中,由于预制预应力混凝土连续小箱梁具有生产化程度高、对场地要求低、吊装重量轻、便于施工等优点,受到了广泛应用.然而,在新出版的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004(以下简称新规范)规定中,计算荷载标准、构造拟定、设计结果依据等数据与旧版本有着很大的不同之处,旧版本对于小箱梁的规定设计已经不能满足新版的要求.

一、新规范对于小箱梁的建设要求

新规范对预应力小箱梁的构造作了以下新的规定:

(1)箱形腹板宽度应不小于140mm,当腹板内设有竖向预应力筋时,上下承托的腹板高度应不大于腹板宽度的20倍;当腹板内不设竖向预应力筋时,上下承托的腹板高度应不大于腹板宽度的15倍.

(2)在箱形腹板宽度有变化时,过渡段长度应不小于腹板宽度差12倍.

(3)箱形梁顶底板的中部厚度应不小于板净跨径的1/30,不小于200mm.

(4)钢束直径小于或等于5mm时,预应力钢筋的曲线半径应不小于4mm;钢束直径大于5mm时,应不小于6mm.

(5)预应力管道的净距不应小于40mm,不小于管道直径的0.6倍.

(6)形腹板内应设置直径不小于12mm的箍筋,应采用带肋钢筋,间距不应大于250mm;自支座中心起长度不小于一倍梁高,应采用闭合式箍筋,间距不应大于20mm.

桥梁设计的主要标准如表一所示:

二、新规范的对于小箱梁的参数要求

成桥过程根据不同的施工工艺的先后顺序,一共可以分为4个阶段:第一阶段为预制箱梁吊装阶段;第二阶段为负弯矩钢筋张拉阶段;第三阶段为添加桥面系等二期荷载阶段;第四阶段为混凝土收缩徐变阶段.

利用《桥梁博士V3.03》的程序进行计算,桥面铺装不参与受力,计算模型按平面杆系进行建模.按预应力混凝土设计截面为单箱的单元,并且要考虑到翼缘的有效长度.按铰接板梁法计算荷载横向分布系数.

由于混凝土的收缩、温差的变化等因素对于小箱梁的影响效果显著,桥梁设计中的主要参数如表二所示.

三、新规范对于桥梁设计的影响

随着我国经济发展步伐的加快,桥梁建设的意义愈发重要,其建设速度也不断加快.但是,由于设计时间短、方案不充分、设计师疏忽等种种原因,我国的桥梁设计与建设随之出现了一些问题,这些问题的产生与桥梁建设取得的巨大成就形成了鲜明的反差.其中,较为突出的问题是:当今社会的桥梁设计理念不能适应时代的进步和社会飞速发展的要求,包括桥梁建设的社会功能满意度低、环保意识差、安全管理意识薄弱、缺乏"精细"设计等.

当今的桥梁设计中,仓促设计较多,“制作设计”多于“创作设计”,致使有特色的设计较少.2004年9月,全国公路勘察设计工作会议也提出了公路勘察设计的新理念,随着新规范的提出,紧紧围绕科学发展观的要求,以“灵活设计”、“创作设计”的设计方法实现节约资源、结构安全、质量优良、系统最优、环境优美的最终目标.新规范作为今后桥梁设计工作极其重要的指导方针,对今后桥梁更新和设计理念提出了更多全新要求:


(1)全寿命期设计

桥梁工程是生命线工程,不能有一丝错误或者疏漏.桥梁结构的安全性、合理性、耐久性、实用性是桥梁设计中的核心问题.传统桥梁设计理念中较多考虑结构的强度,而较少考虑结构的耐久性,这样设计会导致在桥梁的正常使用期内适用性差,容易出现桥面构件疲劳、铺装开裂、钢结构腐蚀、变形过大等现象,容易出现桥梁抢修甚至改建的局面.

近年来,新规范的出现促使桥梁工程师对桥梁设计的理念转变,在桥梁的结构设计中,把握整体方案,抓住主体结构,细化局部构造,从"全寿命期"的概念出发进行各类灾害分析,对各部件在荷载作用下的易损性进行研究,分析传力构件、加固部件、控制部件等桥梁部件,从而确定结构的可修性、可控性、可检性、可换性、以及可持续性,从简单的强度设计转换为对桥梁结构的"全寿命期"设计.

(2)桥梁景观

目的,桥梁大跨度、大尺寸、强表现力对城市或者自然景观产生影响,桥梁甚至可能成为城市的标志或者形象代言.当今社会,桥梁的景观设计体现出时代特征,人们对桥梁景观的要求越来越高,桥梁景观的设计与研究也应运而生.因此,新规范提出在满足桥梁的基本功能、建设技术、经费预算的前提下,设计师对桥梁的桥型、主体色彩、桥面、桥亭、桥塔、桥栏、布线、桥灯等进行景观生态、景观文化、整体美学方面的综合设计与组织,以保证最大限度地实现节能环保、历史文化、连接功能、建设技术的统一.

(3)材料和工艺

由于国内的桥梁设计建造在材料和工艺上起步较晚,桥梁的传统设计上缺乏自主创新设计意识,存在着思路保守、模仿较多等缺点.桥梁建设的发展不仅要依赖于高新材料性能的发展,也依靠桥梁施工工艺的进步.新规范的出现,对于桥梁的材料和工艺提出了更高的要求,桥梁设计工程师要进一步加强对高技术性、高性能的材料开发应用,提高桥梁机械施工技术水平,为桥梁工程提供高性能、高技术含量、高质量、高实用性、高耐久性的设计产品,推动桥梁事业的更大发展.

(4)规划与管理

传统的桥梁建设的重点是设计与施工,而忽视了桥梁的养护维修、规划管理、报废拆除、日常运营等方面.新规范的出现,将桥梁的环境保护、养护维护、景观设计、日常监控等纳入设计内容中.不仅如此,在考虑到桥梁建设后的车辆超载、环境污染、气象变化等不确定因素的威胁,设计工程师在做桥梁结构设计的同时要做好桥梁的检测、运营、养护工作,为桥梁日后的运营管理提供依据和设施基础.

桥梁设计理念的创新是桥梁发展的重要因素,随着桥梁建设技术的发展和社会的进步不断更新,桥梁设计理念必然会进一步发展创新.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004提出了桥梁设计的新要求和新参数,其中主要内容与传统的桥梁设计理念差别较大.桥梁设计工程师要遵守新规范的要求,进一步推动桥梁的设计和建造的发展,为桥梁设计与建设做出更大的贡献.

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