浅析公路梁桥的设计

　　摘 要：公路简支梁桥分布广泛，是由一根两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥，属于静定结构，是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。其构造简单，架设方便，结构内力不受地基变形，温度改变的影响。

　　关键词：简支梁;承重结构;预应力

　　1 背景

　　1.1 公路梁桥设计研究背景

　　改革开放以来，我国公路建设事业迅猛发展。作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展，跨越大江(河)、海峡(湾)的特大桥梁相继修建。一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥，工程质量在不断的提高。随着经济的发展、综合国力增强，我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。特别是电子计算技术的广泛应用，为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段。广大桥梁工作者，充分认识到这一可贵、难得的机遇，竭尽全力，发挥自己的聪明才智，为我国公路桥梁建设事业，做出了杰出的贡献。

　　在公路桥梁中最常用的桥型为梁式桥，其桥形式多种多样，按结构体系分为：简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等;按截面型式分为：T型梁、箱型梁(或槽型梁)、衍架梁等。

　　2现代桥梁技术发展追踪

　　2.1 桥梁检查技术分析

　　桥梁检查是进行桥梁养护、维修与加固的前期工作，是决定维修与加固方案可行和正确与否的可靠基础。其目的在于：通过对桥梁的技术状况、缺陷和损伤进行全面、细致、深入地现场检查，查明缺陷或潜在缺陷和损伤的性质、所在部位、严重程度及发展趋势，分析产生缺陷、发生损伤的原因，以便正确评价缺陷和损伤对桥梁质量及承载能力产生的影响，并为桥梁加固和改造技术提供具体技术资料。与此同时，还能随时掌握结构的技术状况和安全状态，总结设计、施工、使用和维修的经验和教训，指导对桥梁的正确使用、管理和维修。

　　桥梁检查一般根据方法的不同可分为直接接触式检查和不接触的检查两种。前者就是对结构损坏部位进行接触量测、标记、安设检测仪器的检查。后者则是在视野所及的范围内凭目力(或望远镜)眺望扫视。

　　根据检查重要程度的不同以及时间间隔的长短，桥梁检查工作又可分为和定期检查。一般检查也叫经常性的检查，可每个月或几个月一次，属于一般性的巡视检查，在我国通常由养护道班来完成。定期检查也叫详细检查，可几年一次(一至三年)，或周期更长一些(五至七年)一次。定期检查要较为详细地检查桥梁结构各个部位的使用状况，必须采取接触检查，且需要动用特殊的机械设备与测量仪器。还有一种特殊检查是指在特殊情况，如：暴雨、洪水、地震等灾害发生之后对桥梁结构进行的检查。

　　2.2 桥梁震害分析

　　调查与分析桥梁的震害及其产生的原因是建立正确的抗震设计方法，采取有效抗震措施的科学依据。

　　国内外学者对桥梁震害的调查研究结果表明，桥梁震害主要表现为：

　　(1)上部结构的破坏：桥梁上部结构本身遭受震害而被毁坏的情形不多，一般都是由于桥梁结构的其他部位的毁坏而引起的。

　　(2)支座连接部位的震害：这中破坏比较常见，由于连接部位的破坏会引起力传递方式的变化，从而对结构其他部位的抗震产生影响，进一步加重震害。这种破坏是抗震设计中最关注的问题之一。

　　(3)下部结构和基础的震害：下部结构和基础的严重破坏是引起桥梁倒塌，并在震后难以修复使用的主要原因。除了地基毁坏的情况，桥梁墩台和基础的震害是由于受到较大的水平地震力，瞬时反复振动在相对薄弱的截面产生破坏而引起的，从大量震害实例来看，比较高柔的桥墩多为弯曲破坏，矮粗的桥墩多为剪切型破坏，介于两者之间的为混合型。地基破坏主要表现为砂土液化，地基失效，基础沉降和不均匀沉降破坏及由于其上承载力和稳定性不够，导致地面产生大变形，地层发生水平滑移，下沉，断裂。

　　(4)桥台沉陷，当地震加速度作用时，由于桥台填土与桥台是不完全固结的，桥台填土的纵向土压力增大，桥梁与桥台之间的冲撞会产生相当大的被动土压力，造成桥台有向桥跨方向移动的趋势。由于桥面的支撑作用，桥台将发生以桥台顶端为支点的竖向旋转，导致基础破坏。如果桥台基础在液化土上，又将引起桥台垂直沉陷，最终导致桥梁破坏。

　　以上所介绍桥梁的几种破坏形式是相互影响的，不同的地质条件和不同的抗震措施所造成的破坏程度和类型往往是不同的。这就要求我们在桥梁设计中尤其是不规则桥梁和大跨度桥梁，必须从整体分析桥梁的抗震性能。

　　2.3 钢筋混凝土桥梁防水设计问题探讨

　　铺设沥青混凝土面层的钢筋混凝土桥梁易遭受渗透雨水的侵蚀，严重降低了桥梁的使用寿命，国内自20世80年代陆续在许多桥梁建设中铺设了桥面防水系统，取得了许多成功的经验;随着国内交通道路建设规模的扩大，越来越多的桥梁开始采用桥面防水系统，同时因设置防水层而出现的桥面质量问题也日益严重，引起了国内各界对桥梁防水的关注。从桥面防水构造、路桥柔性防水材料的应用以及桥面的传力特点等方面对路桥防水技术进行了研究，提出桥面质量问题并非单纯出自防水材料或防水施工质量，桥面工程应该从系统设计加以深入研究。

　　2.4 大型桥梁健康监测概念与监测系统设计

　　20世纪桥梁工程领域的成就不仅体现在预应力技术的发展和大跨度索支承桥梁的建造以及对超大跨度桥梁的探索，而且反映于人们对桥梁结构实施智能控制和智能监测的设想与努力。近20年来桥梁抗风、抗震领域的研究成果以及新材料新工艺的开发推动了大距度桥梁的发展;同时，随着人们对大型重要桥梁安全性、耐久性与正常使用功能的日渐关注，桥梁健康监测的研究与监测系统的开发应运而生。由于桥梁监测数据可以为验证结构分析模型、计算假定和设计方法提供反馈信息，并可用于深入研究大跨度桥梁结构及其环境中的未知或不确定性问题，因此，桥梁设计理论的验证以及对桥梁结构和结构环境未知问题的调查与研究扩充了桥梁健康监测的内涵。本文结合近十年来桥梁健康监测的研究状况以及大跨度桥梁工程的研究与发展，较系统地阐述桥梁健康监测的内涵，并由此探讨监测系统设计的有关问题。

　　从已经建立的监测系统的监测目标、功能以及系统运行等方面看，这些监测系统具有以下一些共同特点：

　　(1)通常测量结构各种响应的传感装置获取反映结构行为的各种记录;

　　(2)除监测结构本身的状态和行为以外，还强度对结构环境条件(如风、车辆荷载等)的监测和记录分析;同时，试图通过桥梁在正常车辆与风载下的动力响应来建立结构的"指纹"，并藉此开发实时的结构整体性与安全性评估技术;

　　(3)在通车运营后连续或间断地监测结构状态，力求获取的大桥结构信息连续而完整。某些桥梁监测传感器在桥梁施工阶段即开始工作并用于监控施工质量;

　　(4)监测系统具有快速大容量的信息采集、通讯与处理能力，并实现数据的网络共享。

　　我国幅员辽阔，经济发展水平参差不齐，公路桥梁发展还是要着眼于量大、面广的一般大、中桥，这类桥梁仍以预应力混凝土结构为主。首先，要着重抓多样化、标准化，编制适用经济的标准图，提高施工水平和质量，然后再抓住跨越大江(河)、海湾的特大型桥梁建设，不断总结经验，既体现公路人的建桥水平，又要保证高标准、高质量建桥。

　　改革开放，党的富民政策，改变了人们的认识，“要致富、先修路”已成共识，加快交通基础设施建设已变成了人们的自觉行动。国家投资重点倾斜以及集资渠道的多元化，为我国公路桥梁发展提供了资金保证。展望公路桥梁发展趋势，珍惜时机，创造性劳动，为改变我国公路建设落后状况，努力工作。