橋梁設(shè)計(jì)原則和橋梁加固的技術(shù)途徑
2015-09-07
1 橋梁設(shè)計(jì)原則
橋梁是鐵路、公路和城市道路的重要組成部分，尤其是對(duì)于大、中型橋梁的建設(shè)。橋梁建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)氐恼?、?jīng)濟(jì)、國(guó)防等領(lǐng)域都會(huì)具有非常重要的意義。因此，橋梁建設(shè)應(yīng)該根據(jù)所修建橋梁對(duì)當(dāng)?shù)氐淖饔?、性質(zhì)和將來(lái)發(fā)展的需求，除了要保證符合技術(shù)先進(jìn)、安全可靠、經(jīng)久耐久、經(jīng)濟(jì)合理等等要求之外，還需要按照美觀、有利于環(huán)境保護(hù)的原則來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)要考慮到因地制宜、就地取材、便于施工和養(yǎng)護(hù)等方面的因素。
1.1 安全可靠
我們?cè)谠O(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)的時(shí)候，要充分考慮到橋梁要在強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性這三方面應(yīng)該具有完全的安全性質(zhì)。橋梁設(shè)計(jì)的時(shí)候，防撞欄桿設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮到人與車流之間的安全性。防撞欄桿要具有足夠的高度和強(qiáng)度，為了防止車輛撞壞人行道或者欄桿而導(dǎo)致事故的發(fā)生。橋梁的照明設(shè)施一定要考慮到第一位，良好的照明可以避免很多事故的發(fā)生。尤其是在交通繁忙的橋梁上，不光需要設(shè)計(jì)良好的照明設(shè)施，還應(yīng)該設(shè)置有明確的交通指示標(biāo)志，完整的交通指示牌可以避免很多事故的發(fā)生。在易變遷河床的河道上建設(shè)橋梁，應(yīng)該考慮好導(dǎo)流設(shè)施的建設(shè)，以防止橋梁的基礎(chǔ)部分被水流沖刷過(guò)度而造成事故。對(duì)于需要通行大型的、大噸位的船舶的河道，在按照規(guī)定擴(kuò)大橋梁的孔跨徑之外，還得加裝防撞構(gòu)筑物，以免船舶對(duì)橋梁造成損傷。針對(duì)修建在地震區(qū)的橋梁，我們必須按照抗震要求對(duì)橋梁進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，采取必要的防震措施。針對(duì)特殊類型的橋梁，例如大跨柔性的橋梁，我們還應(yīng)該考慮到風(fēng)振效應(yīng)的影響。
1.2 適用耐久性
橋梁設(shè)計(jì)時(shí)候要考慮到橋面寬度必須滿足當(dāng)前和以后的規(guī)劃期限內(nèi)的交通流量（包括行人通道中的交通流量）。保證所設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)在進(jìn)行常規(guī)荷載試驗(yàn)的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)較大的變形和較寬的裂縫，在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的橋梁荷載承受能力才能放心的投入使用。設(shè)計(jì)的橋跨結(jié)構(gòu)的下方要有利于泄洪、通航（跨河橋）或車輛（立交橋）和行人的通行（早橋）。所設(shè)計(jì)的橋梁的兩端要便于緊急情況下車輛的進(jìn)入和疏散，并且不會(huì)導(dǎo)致交通堵塞等現(xiàn)象的發(fā)生。在設(shè)計(jì)橋梁的時(shí)候，還應(yīng)該考慮到綜合利用方面，橋梁設(shè)計(jì)要求方便各種管線（水、電氣、通信等）的搭載和鋪設(shè)。
1.3 橋梁設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理性
橋梁設(shè)計(jì)的時(shí)候需要遵循因地制宜、就地取材和方便施工的基本原則以爭(zhēng)取效益最大化。經(jīng)濟(jì)型的橋梁應(yīng)該是從造價(jià)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用等多方面綜合考慮，費(fèi)用最省的橋型。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分考慮維修的方便和維修費(fèi)用的多少，維修時(shí)盡可能做到不中斷交通，如果有必要中斷交通，則保證中斷交通的時(shí)間最短。所選擇的橋位應(yīng)該是地質(zhì)、水文等條件好的地區(qū)，并盡量使橋梁修建長(zhǎng)度較短。橋梁建設(shè)應(yīng)考慮建在能縮短河道兩岸運(yùn)距的位置，以促進(jìn)該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)過(guò)橋收費(fèi)的橋梁就能吸引更多的車輛通過(guò)，達(dá)到盡快回收投資的目的。
1.4 橋梁設(shè)計(jì)的技術(shù)選擇原則
我們?cè)谶M(jìn)行橋梁建設(shè)的時(shí)候，要考慮到橋梁的具體使用年限，為了保證橋梁能夠完整的發(fā)揮它自身的作用，我們?cè)诮ㄔO(shè)的時(shí)候，就要選擇好的方案。盡力做到選擇成熟而又先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和建設(shè)材料，避免短時(shí)間內(nèi)發(fā)生橋梁被淘汰的情況。
2 橋梁加固原則
針對(duì)橋梁進(jìn)行加固設(shè)計(jì)的時(shí)候要注意以原橋?yàn)榧庸袒A(chǔ)，確保在不改變?cè)瓉?lái)橋梁結(jié)構(gòu)和型式的前提下，采取對(duì)原橋的主要承受力構(gòu)件進(jìn)行加固的方法來(lái)加固橋梁，對(duì)橋梁的加固設(shè)計(jì)我們需要考慮到以下幾個(gè)重點(diǎn)：確保橋梁的下部承力結(jié)構(gòu)具有足夠的受力能力。橋梁的加固要求是加固后必須能通過(guò)重噸的單個(gè)卡車的硬性要求。在河道上方的橋梁，由于橋梁下部是航道，因此施工時(shí)，在對(duì)跨中腹板和對(duì)斜腿加固的過(guò)程當(dāng)中，我們應(yīng)該盡量保留原有的空當(dāng)，不能對(duì)下部的空間削減太多。對(duì)于表面開(kāi)裂的構(gòu)件，我們采取對(duì)構(gòu)件表面進(jìn)行修復(fù)的方法進(jìn)行加固處理，確保構(gòu)件的表面光滑平整。在對(duì)橋梁進(jìn)行加固的同時(shí)，還應(yīng)該注意到加固物的本身重量對(duì)原有橋梁的承受力的影響。對(duì)舊橋進(jìn)行加固的最后要求就是保證加固的橋梁具有整體美觀的特性，不能忽略表面美觀的修復(fù)工作。
3 橋梁加固的技術(shù)途徑
3.1 增大橋梁各個(gè)構(gòu)件部分的截面面積
這種方法主要是增加橋梁主梁的橫截面大小。主要使用在橫截面不足、橋下凈空不夠的橋梁上。這樣的橋梁加固方法可以擺脫橋梁下凈空的限制條件，不需要考慮到其他方面。僅僅需要接長(zhǎng)箍筋進(jìn)行加固施工，但是由于這種方法施工工藝較復(fù)雜，因此對(duì)橋梁的主體和施工部位易造成損傷。增大橋梁的橫截面積。這種方法同第一種方法相反，它適用于橋梁下部?jī)艨蛰^高的情況，這種方法可以增加主梁的高度進(jìn)行加固。這種方法的缺點(diǎn)是會(huì)減小橋梁下方的凈空面積，這種改變對(duì)橋梁的原有的外觀影響很大，因此注重美觀的城市橋梁基本不會(huì)使用這種方法來(lái)加固橋梁。加厚橋梁的主體厚度，這種方法主要是增加橋梁主體的橫截面面積，好處是大大增加了橋梁的承力能力，缺點(diǎn)是加厚的部分重量可能會(huì)對(duì)橋梁整體的安全性造成影響，因此這種加固方法需要提前做出風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估才能進(jìn)行施工。
3.2 提高橋梁承力能力的方法
加裝鋼板。這種外加鋼板的方法，可以大大增加橋梁的抗力，也不會(huì)過(guò)多的增加橋梁的橫截面。但是由于加固鋼板的加工成形工作比較有難度，而且鋼板加裝需要支護(hù)設(shè)備，另外在后期的使用中，對(duì)鋼板的維修和保養(yǎng)工作量很大，所以這種方法不會(huì)大面積的使用。在橋梁表面粘貼玻璃鋼，這種方法有利有弊。因?yàn)椴Ａт摰膹椥阅Ａ肯鄬?duì)于混凝土來(lái)說(shuō)較低，很容易在受力之后發(fā)生變形。因此這種方法只簡(jiǎn)單地適用于需要臨時(shí)加固以便不經(jīng)常通過(guò)橋梁的大噸位卡車的通行。所以這種方法的局限就在于只能在臨時(shí)加固中使用。加裝鋼筋。這種方法主要是對(duì)橋梁的表面進(jìn)行鋼筋二次加裝，將鋼筋固定在橋梁的表面，可以大大增加橋梁的抗彎性，而且不會(huì)過(guò)多的增加橋梁自身重量。這種方法的缺點(diǎn)不大，主要是會(huì)對(duì)橋梁的外觀造成一定程度的損傷。所以這種方法就不經(jīng)常使用在城市橋梁中。 3.3 增加輔助構(gòu)件以增加橋梁抗力
加裝第二主梁。這種方法主要使用在橋梁主體結(jié)構(gòu)完好但是承力能力不是很滿足使用需要的橋梁。由于施工時(shí)需要中斷橋梁的交通，而且施工工藝非常復(fù)雜并且施工工程量很大，還會(huì)對(duì)橋梁原來(lái)的結(jié)構(gòu)造成較大的損傷，因此這種方法不會(huì)輕易使用。增加橋梁的橫隔梁。這種方法的具體操作是在橋梁上增加橫隔梁，具體來(lái)說(shuō)就是要對(duì)主梁上貫通全橋?qū)挼匿摻钸M(jìn)行加固。
3.4 改變橋梁原有結(jié)構(gòu)的加固方法
架設(shè)八字撐架。八字撐架適用于那些底部不需要通航的橋梁。這種方法非常占用橋梁下的凈空空間，因此不會(huì)用于城市橋梁和通航河道橋梁的加固。體系的連續(xù)加固方法。此方法適用于抗彎能力不足的橋梁。施工的時(shí)候會(huì)對(duì)橋梁的交通產(chǎn)生影響。增大邊梁和截面轉(zhuǎn)換。這兩種方法都是在橋梁的兩側(cè)或下部進(jìn)行施工，施工難度大但是一般不影響交通。
3.5 預(yù)應(yīng)力技術(shù)
由于日益增加的苛刻的橋梁需求，現(xiàn)代化的橋梁在逐步向輕型的、大跨度等方面前進(jìn)，因此在以后的橋梁加固施工中，以前的和現(xiàn)有的橋梁加固施工技術(shù)就會(huì)受到一定的局限，因此預(yù)應(yīng)力技術(shù)就會(huì)合理的普及開(kāi)來(lái)。預(yù)應(yīng)力技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑主要是體外預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力鋼束一般會(huì)設(shè)立在橋梁混凝土構(gòu)件的兩側(cè)，鋼束穿過(guò)橋梁的轉(zhuǎn)向構(gòu)件，對(duì)橋梁進(jìn)行拉伸，從而使得構(gòu)件獲得預(yù)壓應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力技術(shù)一般分為兩種：下?lián)问筋A(yù)應(yīng)力拉桿法、預(yù)應(yīng)力鋼絲束法。
4 結(jié)束語(yǔ)
我國(guó)橋梁的使用頻率很高，因此橋梁的病害品種也會(huì)很多，為了保證正常的運(yùn)營(yíng)使用，橋梁?jiǎn)栴}的處理措施也要多種多樣。我們平時(shí)對(duì)在舊橋的加固和改造工作中，就應(yīng)該投入全部的精力和心血，不斷追求創(chuàng)新、努力地進(jìn)行探索，力爭(zhēng)采用最先進(jìn)的技術(shù)工藝和施工材料，在對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)和加固工作中，確保一步到位，保證橋梁的正常使用，使加固后的橋梁能夠繼續(xù)發(fā)揮它本身的使用功能，以保證我國(guó)的橋梁交通暢通無(wú)阻。我們也是對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和建設(shè)付出了微薄之力。
