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橋梁設計分析范文1
一、前言。
進入二十一世紀我國經濟飛速發展，城市化進程以及道路交通也在不斷建設和發展。因此道路橋梁建筑行業的規模在不斷擴大和加快，形式各樣的橋梁設計也在不斷拔地而起。在近幾年的不斷建設中路橋設計積累了豐富的經驗，道路建設中橋梁是十分重要的也是與人們的生活密不可分的，在城市建設中，橋梁不僅僅是交通系統中的重要組成部分，也是城市化進程中的標志性建筑。
二、道路橋梁的設計原則及分析
（一）、道路、橋梁的設計原則
設計中資源利用是否經濟合理，尊重實際, 技術先進,實事求是, 是否科學，完全取決于設計的水平和質量。具體而言,在設計中應堅持以下原則:
（1）、 在道路橋梁設計中，嚴格執行國家現行的設計規范和國家批準的技術標準。
（2）、設計中盡量采用標準化設計,積極推廣應用“可靠性設計方法”、“結構優化設計方法”等現代設計方法。
（3）、 設計中注意把握因地制宜,就地取材,節省建設資金的設計原則。在滿足建設功能要求的同時,利用一切可能地節約投資、節約多種資源,縮短建設工期。
（4）、道路橋梁設計中積極采用技術更加先進、經濟上更加合理的新結構、新材料。
道路橋梁的設計者應考慮對施工現場的水文、地質、氣象、河道等基本狀況做到熟悉、了解，對施工中存在疑問之處應重新調查或是勘察。從而能有效避免由于基礎資料原因造成的安全問題。
（二）、設計中注意橋梁的線形安全
在過去的道路橋梁的設計中，為了方便現場施工，橋梁無論長短，往往布置成直線在橋梁的布線設計中，造成了超長的直線橋梁在大規模的橋梁設計中，而超短的直線急彎橋梁卻成了小河以及山區的橋梁設計現狀，增加了事故發生的概率性。
（三）、 設計橋梁平曲線
根據實際調查分析的結果可知，就平曲線半徑與事故關系的研究說明，小半徑曲線段所發生的事故的可能性更大。時速為100km/h的道路橋梁，當橋梁的平曲線半徑小于2000m，發生事故的概率明顯提高，由此可作為曲線半徑的安全下限。其他道路則以設計時速按照相應的比例進行取值。與此同時，緩和曲線的設置對圓曲線上的安全特性具有明顯的影響。由此，一般而言，平曲線都應設置緩和曲線。
（四）、設計橋梁的安全掌控
根據交通心理學的研究成果橋梁的直線長度不應超過以車輛計算形成速度70秒的長度距離。在橋梁的平面設計中橋梁的直線段長度，中長直線的橋梁使駕車者的反應敏感度降低，車速較高，從而引發了交通安全事故。同向平曲線之間以短直線相連，形成了所謂的“斷背曲線”，相應的車輛在行駛經過這樣的線路時，往往將直線段看做兩端曲線相反的彎曲，線形并不連接在一起。由此，同向曲線之間的最小直線長度不應小于設計車速(以Km／h)的6倍(長度以m)。綜合上述研究成果，道路橋梁的直線長度過長和過短都將影響行車的安全，根據交通安全的理論分析，可通過計算得出道路橋梁適宜長度的數值。
三、平縱線形組合以及銜接設計
（一）、彎坡疊加橋梁的設計
根據直觀狀況分析，這樣的設計形式并不利于行車。平面曲線階段有縱坡存在，形成了彎坡疊加狀況，是高速公路橋梁設計中的常見的形式。可通過對坡和彎的組合進行安全特性的研究和設計，利用設計指標求的DC的值，并利用經驗公式得到預測事故的值。同時對于預測事故值相對較大的區域，可采用工程改造，以增加標志等措施減少交通安全隱患。
（二）、平面直線與曲線的聯接
具體恰當的直線長度以及銜接曲線的半徑取值，應根據橋梁的設計車速以及橋位的地形，確定道路安全的設計區間范圍。在以前的設計過程中，橋梁的設計為了適應地形，從而造成了長直線與小半徑的曲線相連，而根據道路行駛安全分析表明，長直線與小半徑的曲線銜接處往往由于車輛高速行駛的慣性容易引發安全的隱患。
（三）、 縱坡與平曲線的銜接設計
縱坡在于平曲線進行銜接的過程中，坡長越長、坡度越大，其所銜接的平曲線半徑越小，發生事故的概率也將越大。根據相應的規律，在橋梁設計中通過計算由相同銜接方式的區段，并進行一定的改進。 道路橋梁設計過程中，較長的下坡接上下半曲線是具有危險傾向的設計，容易導致車輛在高速行駛狀況下駛入平曲線，從而造成事故隱患。
（四）、平衡橋梁上平面曲線與豎曲線
根據現有的研究結果表明，平豎曲線平衡的半徑推薦值的設置應綜合考慮安全和成本等要素。 橋梁位于小半徑如2000m以下平曲線上并且豎曲線部分或全部重疊時，應充分考慮平曲線的半徑大小平衡狀況，從而有益于交通安全。
四、橋面橫向布置
（一）、設計中應注意考慮行車道數量
根據現有的道路形成安全運營調查比較考慮行車道的數量，四個車道采用在高速公路的橋梁中，從而保證了車道數量的設置滿足了橋梁設計過程中的安全經濟原則。當車輛的速度為120km/h，交通量超過四車道的道路橋梁可采用六車道或是八車道。當車輛形成速度小于120km/h，六車道或是八車道的采用應經過相關的技術認證。二級和三級公路在我國一般采用的是雙車道，采用單車道的是四級公路。當二級公路的混合交通量較大時和，可采用兩快兩慢四個車道。城市的橋梁設置一本可采用六車道和八車道，只有很少的部分采用兩個快車和兩個慢車道等四個車道。根據實際的交通事故的調查表明，不應采用三車道的斷面布置形式。
（二）、行車道寬度設計
在我國實行的是高速公路、一級公路橋梁采用3．75m的車道寬度，四級公路橋梁采用3．5m的車道寬。
（三）、殘疾人通道的設計
設計者應考慮城市橋梁的人行道設計，應專門考慮殘疾人輪椅的上下行走要求，相應的道路橋面施工則應滿足殘疾人能自主推行的寬度確定。
五、設計中橋孔布置
（一）、設計中通航河流的橋孔布置
在具體的設計過程中，應根據船運、筏運等的通航特點，充分考慮河床演變造成的航道變化，將通航孔設定在穩定的航道上，必要時還應預留通航孔。通航河流上，橋下的通航孔位置以及孔的數量直接影響了橋梁的是施工規模以及設計的難度。
（二）、河流中有流冰及漂浮物河流橋孔布置
在設計中應考慮有封凍以及流冰現象的河段，首先應調查冰層的厚度、冰塊的最大尺寸、冰塊的密度以及流冰的速度等基本的資料。橋孔布置過程中充分考慮到冰塊的排泄，橋梁的墩臺應建立破冰和防撞等措施。在有大量的漂浮物以及沖積物的河流中，橋孔的布置應保證河流中洪水和泥沙的順利宣泄。
六、結語
作為設計者應充分考慮施工是設計指導的，設計中不能任意發揮，更不能生搬硬套，設計的重點放在施工中的環節上，做到設計明確易理解，這樣才不會發生施工人員比照設計圖無法順利施工或按圖施工卻出現不同效果的情況和現象。施工到一定程度發現問題采取補救措施,整個工程造價勢必受到影響。
參考文獻：
[1]胡長青. 道路橋梁設計與施工 [J]. 科協論壇（下半月）, 2011,(06).
[2]楊大為. 現代路橋施工中鋼纖維混凝土的施工技術研究[J]. 科技致富向導, 2011,(23) .
[3]姚文翰, 肖艷華. 淺論橋梁鋼筋混凝土和砌體工程施工過程質量控制要點[J]. 黑龍江科技信息, 2011,(14) .
橋梁設計分析范文2
【關鍵詞】公路橋梁結構設計
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：
交通事業迅猛發展，公路建設進入黃金時代，隨著公路總里程的增加，公路建設逐步由干線網高交通量路段向省際連接段和加密線方向發展，地形條件也逐漸由平原微丘向山嶺重丘發展，設計施工的難度越來越大，對公路設計的技術、環保、安全等方面的要求也越來越高。本文筆者探討了山區公路橋梁設計。
一、上部結構設計要點
山區公路，橋梁所占的比重較大，但一般情況下，特殊的大跨徑橋梁相比較是少數。因此，對于數量眾多的常見跨徑橋梁，其設計原則就是盡量采用施工方便、造價經濟的標準化、預制裝配化結構。常用的大、中橋標準跨徑有16m、20m、 25m、30m、35m、40m、50m，常用的中、小橋標準跨徑有6m、8m、10m、13m、16m。橫斷面型式主要有空心板、預制T梁、預制小箱梁等.一般情況，對于跨徑小于30m的橋梁空心板、預制T梁、預制小箱梁等結構形式均可以采用，對于跨徑35m、40m、50m的橋梁，根據梁的受力特點，更宜采用T梁或者小箱梁。從造價上講，20m跨徑以下，用空心板截面的橋梁造價相對經濟些，且空心板的建筑高度最低，對于較小跨徑且橋梁凈空不高時，空心板截面最適宜.從受力上講，對于較大跨徑40m、50m的橋梁，用T梁截面則更好。小箱梁無論從造價、施工簡便性還是受力等各方面看，可以說是介于空心板和T梁之間的一種截面。因此，對于跨徑25m-35m的截面，常采用的是小箱梁的結構形式。當然，也不排除因一些地區由于T梁施工技術的成熟性也常采用T梁截面。
二、下部結構設計要點
下部構造設計主要指橋梁墩臺的設計.對于常見高度的橋墩，即墩高小于40m的橋墩多采用柱式墩或Y型薄壁墩，其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圓柱和方柱。圓柱施工時外觀質量易控制，且與樁基銜接方便，平原地區使用較多。但從美觀角度來說，方柱棱角分明，與上構梁體協調，有一定的視線誘導性，較美觀。從受力上看，截面積相等的圓柱和方柱，方柱的抗彎剛度要大于圓柱，受力優于圓柱，當體系為連續剛構時，方柱可以方便的調節兩個方向的尺度來調整墩柱的剛度，從而達到調整墩柱受力的目的。從施工角度說，圓柱施工更簡單，方柱與樁基銜接一般需增設樁帽，增加了工程量，而且對于山區地形橫坡較陡，增設樁帽會增加挖方工程量，易引起邊坡失穩。Y型墩施工較復雜，在墩高較矮時，從工程造價上考慮不經濟。但Y型墩相當于獨柱雙肢，在墩高較高時，Y型墩只需一套模板，在山區地面橫坡差異較大時，或地面情況受限無法采用雙柱橋墩時，Y型墩則顯示其優點。若地面橫坡差異大，修建雙柱墩則會形成“高低腿”，同一橋墩，兩個墩柱受力差異較大，Y型墩則不出現此問題，同時，橫坡差異大時，雙柱墩的兩套模板搭設費工費料，且對邊坡穩定影響較大，Y型墩為獨柱，不存在此問題。在墩高較高時，從造價上講，Y型墩占有優勢。因此，對于常見墩高，設計中采用哪種墩柱形式應根據具體地形、上部結構形式、墩高等綜合考慮。
山區高速公路橋臺一般采用重力式U型臺、肋式臺、柱式臺。根據《墩臺與基礎》規定，U臺控制的填土范圍一般為4-10m，所以U臺高度最好控制在10米之內。山區橋梁U臺一個顯著特征就是橫向、縱向橫坡陡，為了適應地形，減少開挖，節約圬工方量，U臺設計時必須合理分臺階。樁柱式橋臺由于抗推剛度小，當聯長較長，臺后填土較高時不宜使用，一般臺后填土高度宜控制在5m以下，聯長宜控制在150m以內。埋置式肋式臺適用范圍廣一些，但也不宜太高，不宜超過12m。山區高速公路縱向地形陡峭，往往不能設置錐坡，這時采用柱式臺或肋式臺就會受到較大限制。當地質條件較差時，往往會出現U臺下設置樁基的情況。
三、基礎設計要點
在橋梁結構設計過程中，做好了上部結構設計、下部墩臺設計之后，再下來的設計重點就是基礎設計。任何結構物的基礎都是與相應的地基相接觸，因而設計人員在做基礎設計時必須掌握各種橋梁基礎結構方面的知識以及相關的工程地質方面的知識。山區橋梁，正是由于其工程地質方面的復雜多樣性，導致了橋梁基礎設計具有了相當的難度，再加上山區工程地質當中往往會遇到巖溶、滑坡、凍土、黃土等各種不良地質條件，就更加增添了基礎設計的復雜性。工程設計人員在做工程設計時，應盡可能的做到環保優先，最大限度的減少對自然環境的擾動，在做基礎設計時就更應精心設計，因地制宜的選擇最適宜的基礎結構型式。
1.基礎工程的分類
基礎根據埋置深度分為淺基礎和深基礎。將埋置深度較前(一般小于5米)，且施工簡單的基礎稱為淺基礎；由于淡層土質不良，需將基礎置于較深的良好土層上，且施工較復雜的基礎稱為深基礎?；A埋置在土層內深度雖較淺，但在水下部分較深，如深水中橋墩基礎，稱為深水基礎，在設計和施工中需要作為深基礎考慮。公路橋梁及其人工構造物首先考慮用天然地基上的淺基礎。當需要設置深基礎時常采用樁基礎或沉井基礎，我國公路橋梁現今最常用的深基礎是樁基礎。
2.山區橋梁基礎工程的常見形式
對于山區公路橋梁，墩臺基礎形式主要有兩類：鉆(挖)孔樁基礎(嵌巖樁或摩擦樁)和明挖擴大基礎。在做設計時，應根據具體地基條件來選擇基礎形式。一般來說，對于地質條件較好的橋位處，指巖層或地基持力層埋藏位置較淺，一般不大于5米，且基巖穩定，山體平緩，基礎邊緣距坡面有一定安全距離的情況下，我們首先選擇明挖擴大基礎。小型構造物，如涵洞、通道，一般也考慮設計為淺基礎，若地基持力層達不到承載力要求可考慮采用換填或夯實等方法對地基先進行處理。對于荷載較大，地基上部土層軟弱，適宜的地基持力層位置較深時，可考慮采用樁基礎。樁基礎的設計核心是在滿足單樁承載力的前提下，以摩擦樁樁長作為控制指標；嵌巖樁一般取用雙控指標：嵌巖深度和基巖強度。目前規范對嵌巖深度無明確要求，設計中一般取用2.5倍樁徑。同時，對山區常見的陡坡位置，需按巖面陡坡的安全距離計算有效嵌巖深度，不小于3倍樁徑。山區橋梁地質、地形條件復雜，在基礎型式選用設計中應慎重考慮。
結束語
總之，我們作為設計者，應不斷的豐畜橋梁建設理論和實踐知識，對橋粱方案進行探入細致的研究分析，確定合理的橋梁設計方案以滿足不斷加速的山區公路建設和發展的需要。
【參考文獻】
【1】王常青.山區高速公路橋型選擇[J].交通標準化，2005.(5):20一21.
橋梁設計分析范文3
關鍵詞：橋梁加固 加貼鋼板 橫向分布系數 拼寬設計
中圖分類號：K928.78 文獻標識碼：A 文章編號：
前言
隨著我國改革開放的不斷深入，經濟的快速發展，人民生活水平也不斷提高，很多大城市的車輛爆發式的增加,隨之而來的是市政道路承受著達到極限的交通壓力,很多道路已經不能滿足車輛的行駛要求，市政橋梁在此情況下表現的更為擁堵，很多城市的高架橋，市政快速干道橋都需要拓寬,擺在市政設計人員面前的難題就是必須增加橫斷面流量。這幾乎是解決巨大交通壓力的唯一手段。作為市政道路改造的重中之重就是市政橋梁的拓寬改造。
1、橋梁拼寬概述
從近期工程來看，在原有的橋梁上進行加固拓寬處理的工程很多，涉及到的主要技術措施一般遵循如下原理：對承載力不足的構件進行補強，進而大幅提高承載力，滿足力學性能的前提下保證了使用性能，成為滿通量的基礎。一般來看需要進行加固處理的部位有橋墩、基礎等承受荷載較大部位。可以看出橋梁拼寬是對其輔助結構進行處理。老舊橋梁的加固及拼寬處理，從設計角度來看完全區別于新建橋梁的設計，必須考慮對原有橋梁結構的利用，對相應結構進行加固，對截面不滿足要求的部位進行加寬，這樣就要求具體施工人員施工過程中要對加固部位、新建結構部位以及原有老舊結構間連接處的不均勻沉降和徐變的不同步，這樣方可滿足正常使用的荷載要求。
2、加固拼寬改造原則和技術特點
改造工程一般盡量不影響交通,往往采用半側道路封閉，半側進行施工，施工完畢后，轉移施工部位，進而封閉部位對調。很多市政管線的設計都是沿著市政道進行設計的，這樣進行道路改造就必然要對臨近的市政管網造成影響。從以上兩個問題即可得出，市政道路的改造涉及到整個城市的大動脈，必須在保證質量的前提下，嚴格控制工期?？梢妼τ诶吓f橋梁的改造也要考慮到上述情況,必須考慮到整體要求，保證原有橋梁的結構，采用對原有橋梁兩側拼寬，同時對老舊橋梁的薄弱部位進行加固處理,這樣基本保證市政管線的正常使用，相應的也加快了工程進度,保證交通的正常通行,也相應的降低了工程造價。
從施工技術的方面來說，加固往往采用下列幾種方法來施工:①由于對橋梁的原有基礎不進行破壞，只是對其幾何尺寸進行擴大，此種做法必然導致其基礎的不均勻沉降，這樣將會產生一個后果就是增加了結構的附加應力。從現有的驗收規范來看，要求橋梁加固拼寬后，對其沉降要進行實時的觀測，所得沉降差不得大于5mm，這樣鉆孔灌注樁技術就比較適合此種要求，施工過程中可以加長基礎樁的長度。同時沉淀層的厚度也大大減少了。②對于老舊橋梁和新建結構之間的徐變有著比較嚴格的要求，不可以盲目施工，應該嚴格進行不同部位、不同構件的受力分析，對于相關的梁柱部位的收縮量要嚴格控制，這事直接導致徐變的位置，新建結構中T型梁最容易產生徐變，但是我們還必須采用此種結構，所以往往使用 UEA 補償收縮混凝土，這樣利用此種特種混凝土的特點來大大降低混凝土的收縮值，收縮值的減少直接就減少了 T型梁的附加應力。③在規范允許的范圍內延長梁的混凝土澆筑持續時間，澆筑時間的控制可以保證混凝土前后施工段的銜接質量，保證施工人員后期養護的時間，同時也是對于增加結構處接縫的質量大有好處，減少由于澆筑過快產生的收縮裂縫和后期徐變。
3、橋梁加固拓寬工程技術分析
3.1連接縫的相關技術
橋梁加固拓寬工程施工必須考慮到選擇合適的連接縫。從目前我國較為常用的連接縫主要有如下三種形式，包括：主體結構上下部位分離縫、主體結構上下部位連接縫和單一性上部結構連接縫。
3.1.1主體結構上下部位分離縫。當橋梁的上下部結構分離，此種加寬的處理辦法在國內較為常用。此種處理辦法，對于新舊結構的有效連接達到較好的效果。
3.1.2 主體結構上下部位連接縫。此類處理方式優點在于可以達到很好的連接狀態，安全性極佳。經過此種處理辦法，新舊結構沉降系數一致，可以共同沉降，但是，必須嚴格控制新舊結構的沉降量，否則產生了不均勻沉降后，會嚴重影響結構安全，會出現較多裂縫。
3.1.3 僅上部結構連接。采用這樣的連接方式是我國公路既有橋梁連接縫施工中最為常見的，此種改造連接方式從已有給出實例來看效果十分理想，此種連接方式的施工關鍵也在新老結構下部的不均勻沉降，改造橋梁一般對結構進行如下處理，新施工的樁徑要求比老舊結構大一等級，也可對樁長加長，推薦使用嵌巖樁。
3.2老舊橋梁改造加寬施工技術措施。對于老舊橋梁改造過程中，應該對于橋梁拼寬縱向接縫的施工給與重視，以及新舊箱梁懸臂翼緣板的連接方式。必須在上述技術難點上給與足夠重視，對于其相關工序同樣要嚴格執行相關規范要求，才能使橋梁的改造質量達到預計要求。
3.2.1 橋梁拼寬縱向接縫施工技術。老舊橋梁改造施工要求不能影響現有的交通情況，施工前必須制定科學合理的施工技術措施，嚴格選擇符合方案的材料，重點控制新舊結構的不均勻沉降。
3.2. 2 新舊箱梁懸臂翼緣板剛接、鉸接與搭接。如果施工過程中采用了剛性連接的方式，其結果就是確保橋體表面鋪裝層以及箱梁懸臂翼緣板成為結構整體，有著較好的受力能力。當鉸接處理箱梁懸臂翼緣板時，箱梁懸臂翼緣通過立向傳遞豎向應力，達到自如滑動的效果，這樣可以減少新舊結構間的縱向裂縫，但是對于鉸接處的質量控制必須給與重視。
4、實例
取某地橋梁為三跨簡支梁橋(15 m+25 m+15 m三跨)。25m跨的為寬99 cm、高110 cm預應力鋼筋混凝土空心板, 15m為寬99 cm、高80 cm鋼筋混凝土空心板原橋梁寬度為36m,快車道寬度8.5m(兩車道),現將橋面拓寬至53m。
梁板加固方案：鑿開懸臂部分混凝土并露出鋼筋,與新布置的14結構鋼筋焊接,然后現澆C50混凝土濕接縫。其次,在全幅梁板頂面采用粘貼鋼板法進行加固, A3鋼板與空心板間用C50環氧砂漿(環氧樹脂摻量10% )粘結牢固。A3鋼板上面按梅花型焊接長20 cm的25鋼筋,間距為20 cm,以增強鋼板與橋面鋪裝層的粘結力。再次,采用C50混凝土(摻鋼纖維1% )進行橋面鋪裝。選取其中中間位置板為一號板。
4.1加固前原結構的橫向分布系數和承載能力
在對舊結構加固前，對梁板的橫向分布系數和承載能力分別作了實測結果列于表1和表2。
表一 粱加固前橫向系數實測值匯總
4.2加固后的結構的橫向分布系數和承載能力
在對結構加固后，對梁板的橫向分布系數和承載能力分別作了計算與實測結果列于表3和表4。
表三 粱加固后橫向系數計算值匯總
表四 加固后梁板承載能力復核表
根據加固前后的數據對比, 1號梁板所反映的內力情況基本一致。結構加固后,梁板懸臂結構改變連接方式,分布系數有所減小,受力得到有效調整，避免了受力不均的現象?？梢?此種加固措施取得了預期的效果。
5、結語
目前國內一般對已有的橋梁進行加固拓寬處理時,老舊橋梁一般采用調整車道，改變車輛荷載分布,為了不做過多結構改變，往往采用對橋梁加貼鋼板的施工方法，這樣可以增大水平板的橫向聯系,使橋梁水平荷載分布更加合理。此種做法必將成為國內對于老舊橋梁的改造的有效途徑。
參考文獻：
[1]孟雪俊. 連霍高速鄭州段改建工程 NO. 3 標橋梁拼寬施工技術［J］.現代企業文化，2009，(15):143 － 144.
橋梁設計分析范文4
關鍵詞：高速公路；橋梁；抗震設計；
中圖分類號： U412.36+6 文獻標識碼： A 文章編號：
1、工程概況
某高速公路項目路線主要沿河谷布設，橋梁數量較多，但主要以20m和25m裝配式預應力混凝土連續箱梁橋為主，上部結構采用2008版通用圖，下部結構多采用圓柱式橋墩、柱式或板凳式橋臺，橋高在20m以下，本文主要介紹設計中對這些常規橋梁進行抗震設計的情況。
2、計算模型及主要參數
本項目抗震分析主要依據《公路橋梁抗震設計細則》（JTG／TB02－01—2008）（以下簡稱《細則》）進行。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306—
，項目所在區域地震動峰值加速度為0．20g，場地特征周期為0．45s。根據《細則》，這些常規橋梁均為B類橋梁，且進一步判斷為規則橋梁，地質條件較好，地基土主要是中密或密實卵石，地基土的比例系數m取為40000kN／m2。計算采用多振型反應譜法進行，建模采用MIDAS／CIVIL2010軟件，上部結構采用梁格模型，下部結構采用空間桿系模型，上下部結構之間的連接采用彈性連接，彈簧剛度根據采用的支座按《細則》計算，樁與土的相互作用采用土彈簧進行模擬，彈簧剛度計算按照《公路橋涵地基與基礎設計規范》進行，并考慮了2．0的動力系數。圖1、圖2分別是5×20m和6×25m兩種典型跨徑裝配式預應力混凝土連續箱梁模型圖。
圖1 抗震分析模型（5x20m） 圖2 抗震分析模型(6x25m)
3、分析過程
模型建立后，分別進行E1和E2地震作用下的抗震計算，其中墩柱作為延性構件考慮。
3.1 E1地震作用下的計算
本階段是彈性計算，計算后應用計算結果對墩柱、蓋梁、基礎進行強度驗算。
3.2 E2地震作用下的計算
對于矮墩（高寬比＜2．5），計算后應用計算結果對墩柱、蓋梁、基礎進行強度驗算。
對其他橋墩（高寬比≥2．5），按下列過程進行計算。
3.2.1 墩柱P－M－φ曲線計算
E2作用下，墩柱往往進入彈塑性階段，進行這個階段分析時，墩柱的軸力—彎矩—曲率曲線（即P－M－φ曲線）是重要的計算參數。提供M－φ曲線計算功能的程序較多，Midas／Civil也提供了這一功能，但需注意的是，計算時采用的約束混凝土本構關系采用的一般是Mander模型，該模型中的混凝土抗壓強度參數采用的是圓柱體抗壓強度，而我國規范中混凝土強度參數采用的是立方抗壓強度，因此計算時一般要乘以0．85的換算系數。本文計算采用的是XTRACT軟件，其中的材料參數均采用《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTGD62—2004）中的值。
計算中采用的軸力，即“P－M－φ”中的“P”值，《細則》7.4.4中規定為“最不利軸力組合”，此處取為E2地震作用下最大軸力與恒載軸力的合力。通過計算可以得到形如圖3的曲線。
圖3M－φ曲線
3.2.2 順橋向位移驗算
根據《細則》7.4.3計算其最大容許轉角，根據《公路橋梁抗震設計細則》7.4.7計算得順橋向墩頂容許位移。根據M－φ曲線，利用《細則》6.1.6式計算得截面有效抗彎慣性矩：
Ieff＝MyφyEc將MIDAS／CIVIL模型中橋墩的截面抗彎慣性矩用上面計算的結果替代，進行E2作用下的計算，得墩頂最大順橋向位移并進行驗算。
3.2.3 橫橋向位移驗算
根據根據 《細則》7.4.8，采 用MIDAS／CIVIL2010對橋墩進行PUSHOVER分析，計算得塑性鉸達到最大容許轉角時的墩頂位移，其即為容許位移。將MIDAS／CIVIL計算模型中橋墩的截面抗彎慣性矩用截面有效抗彎慣性矩替代，進行E2作用下的計算，即得墩頂最大橫橋向位移并驗算。
2.3 能力保護構件計算
根據《細則》6.8條、7.3條進行對墩柱抗剪、蓋梁抗彎抗剪，樁基強度進行驗算。
2.4 墩柱體積含箍率驗算
根據《細則》8.1.2條，對塑性鉸區域配箍率進行驗算。
4、計算結果及配筋設計方案
墩柱的配筋設計可根據靜力計算和E1作用計算結果配置主筋。再以墩柱配筋作為輸入進行E2作用計算和能力保護構件計算，確定墩柱抗剪箍筋和樁基、蓋梁主筋和箍筋配置。
經計算發現，對本項目常規橋梁（墩高在20m以下，跨徑20m、25m），在靜力作用和E1作用下的計算內力較小，所需配置的鋼筋較少，大部分按構造配筋即可?！都?則》規 定墩柱的最小配筋率為0．6％，根據以前用《公路工程抗震設計規范》（JTJ004—89）計算的經驗，該配筋率偏低。參考美國加州《CaltransSeismicDesignCriteria》（《細則》中很多計算方法和理論與該規范一致），將墩柱配筋率控制在1％左右，經驗算均通過。在根據能力保護原則計算樁基配筋后發現樁基配筋較柱有大幅增加，為便于樁基和柱鋼筋的綁扎，在必要時將樁基鋼筋每兩根一束布置，使其束數與柱主筋一致，但因此增加了樁基主筋數量，鑒于樁基彎矩隨深度減弱較快，分批將主筋截斷以節約造價。根據上述原則兩種典型跨徑不同墩高下的配筋設計結果見表1
表1部分橋梁配筋結果
從上述計算結果中可發現以下規律。
1）在本項目所在區域和公路等級條件下，能力保護構件計算控制構件配筋。
2）由于采用了能力保護構件設計，作為能力保護構件的樁基礎，其主筋配置較《細則》前大大增加，配筋率較墩柱大，且墩柱越矮，所需配置的鋼筋越多。
3）墩柱箍筋較以前增加很多，有些同樣，墩柱越矮，所需配置的箍筋也越多。在《細則》頒布之前，箍筋往往采用直徑8mm或10mm的光圓鋼筋，其間距15～20cm，柱頂底加密區也僅加密為間距10cm。而根據《細則》能力保護構件計算的箍筋，在塑性鉸范圍內，需采用直徑12mm甚至16mm的螺紋鋼筋，間距小至8cm。
5、結語
通過本項目所做的分析及與以前設計的對比發現以下結論。
1）《細則》實施后對橋梁的抗震能力進行了有針對性的加強。
2）《細則》對于墩柱的抗彎并沒有提高要求，以前設計的橋梁墩柱，仍可滿足要求。
3）由于采用了能力保護設計原則，能力保護構件的承載能力是根據相鄰構件的承載能力確定的，所以墩柱的鋼筋配置越多，則樁基的配筋、塑性鉸區域箍筋、蓋梁配筋就越多。
4）由于墩柱越矮，其承載能力越高，導致越矮的墩柱，其塑性鉸區域箍筋及與其相鄰的樁基、蓋梁配筋就越多。盡管《細 則》規定矮墩（墩 高／直徑＜2．5的墩）不采用能力保護構件設計，但實際計算中發現，未達到矮墩標準，但墩柱很矮，接近矮墩的橋墩，按照能力保護構件設計，其樁基配筋和塑性鉸區域箍筋過多，甚至很難滿足構造要求。
參考文獻：
［1］JTG／TB02－01—2008公路橋梁抗震設計細則［S］．
［2］CALTRANSSeismicDesignCriteria［S］．
［3］JTGD63—2007公路橋涵地基與基礎規范［S］．
橋梁設計分析范文5
關鍵詞：山區；橋梁基礎；設計；計算
在橋梁結構設計過程中，做好了上部結構設計、下部墩臺設計之后，再下來的設計重點就是基礎設計。任何結構物的基礎都是與相應的地基相接觸，因而設計人員在做基礎設計時必須掌握兩方面的知識。一是掌握各種橋梁基礎結構方面的知識，一是懂得相關的工程地質方面的知識。山區橋梁，正是由于其工程地質方面的復雜多樣性導致了橋梁基礎設計具有了相當的難度，再加上山區工程地質當中往往會遇到巖溶、滑坡、凍土、黃土等各種不良地質條件，就更加增添了基礎設計的復雜性。近年來，公路工程環境保護越來越被人們所認識和重視，早期的一些較粗糙的基礎設計常常誘發地質病害，防護加固、地基處理又加大了工程費用，被破壞的原有自然環境又進一步造成水土流失……種種跡象都要求工程設計人員在做工程設計時，應盡可能的做到環保優先，最大限度的減少對自然環境的擾動，在做基礎設計時就更應精心設計，地制宜的選擇最適宜的基礎結構型式。
1基礎設計
任何結構物都建造在一定的地層上，結構物與地層接觸的部分就是基礎。工程實踐表明：結構物的地基與基礎的設計和施工質量的優劣，對整個結構物的質量和正常使用起著根本的作用?；A工程時隱蔽工程，如有缺陷，較難發現，也較難彌補和修復，而這些缺陷往往直接影響整個結構物的使用甚至安全?；A工程在質量、工期、費用3大指標上影響著整個工程建設的始終，在工程建設中占據了舉足輕重的重要地位。因此，對于橋梁工程設計人員，應該全面掌握橋梁基礎的專業知識，了解各種橋梁基礎的特點及適用范圍，才能在各種復雜的地質條件下發揮所長精心設計基礎工程，確保橋梁工程建設更好完成。
2基礎工程的分類及特點
基礎根據埋置深度分為淺基礎和深基礎。將埋置深度較前(一般小于5米)，且施工簡單的基礎稱為淺基礎；由于淺層土質不良，需將基礎置于較深的良好土層上，且施工較復雜的基礎稱為深基礎?；A埋置在土層內深度雖較淺，但在水下部分較深，如深水中橋墩基礎，稱為深水基礎，在設計和施工中需要作為深基礎考慮。公路橋梁及其人工構造物首先考慮用天然地基上的淺基礎。當需要設置深基礎時常采用樁基礎或沉并基礎，我國公路橋梁現今最常用的深基礎是樁基礎。
（一）淺基礎的特點
天然地基淺基礎特點是施工簡單，不需大型的機具設備，比較經濟，在中、小型橋梁上使用較廣泛。淺基礎根據受力條件及構造可分為剛性基礎和柔性基礎兩大類?；A內不需配置受力鋼筋，這種基礎稱為剛性基礎。柔性基礎需在基礎當中配置一定數量的鋼筋，如十字條形基礎、箱形基礎等。其特點是整體性能較好，抗彎剛度大，對上部結構產生的附加應力比較小，適用于地基條件略差上部結構較高時。
（二）深基礎的特點
深基礎特點是承載力高、穩定性好、埋置深度大、工期短、適應大型及大跨度橋梁的建設。常用的深基礎有樁基礎、沉井基礎、氣壓沉箱基礎等。沉井基礎是以井內挖土，依靠自身重量克服井壁摩阻力后下沉至設計標高，然后經過混凝土封底，并填塞井孔，使其成為橋梁墩臺或其他結構物的基礎。沉箱基礎是一個有蓋無底的箱形結構物，人在壓入壓縮空氣的工作室內挖土，沉箱依靠自重沉入土中。這兩種基礎都具有整體性強，穩定性好，能承受較大荷載等特點。但在公路橋梁中最常用的深基礎是樁基礎。
（三）樁基礎的特點
樁基礎由若干根樁和承臺兩個部分組成。樁在平面排列上可成為一排或幾排，所有樁的頂部由承成一整體并傳遞荷載。樁基礎的作用是將承臺以上結構物傳來的外力通過承臺、由樁傳到較深的地基持力層中去，承臺將各樁聯成一整體共同承受荷載。各樁所承受的荷載由樁通過樁側土的摩阻力及樁端土的抵抗力將荷載傳遞到樁周土層中去。樁基礎的特點是承載力高、穩定性好、沉降量小而均勻，具有較好的適應性。樁基礎按施工方法可分為挖孔樁、打入樁和鉆孔灌注樁。樁基礎按受力特性可分為支承樁(或嵌巖樁)及摩擦樁。需要說明的一點是，對于支承樁(或嵌巖樁)，可認為大部分垂直荷載可由樁底巖層抵抗力承受，但對于較長的支承樁(或嵌巖樁)，因受荷載后樁身彈性壓縮較大，將在樁側產生摩阻力，作設計時尚應考慮。對于摩擦樁，一般情況下，除樁側土的摩阻力支承垂直荷載外，樁底土層抵抗力也支承部分垂直荷載。
3山區橋梁基礎工程的常見形式及特點
對于山區公路橋梁，墩臺基礎形式主要有兩類：鉆(挖)孔樁基礎(嵌巖樁或摩擦樁)和明挖擴大基礎。
在做設計時，應根據具體地基條件來選擇基礎形式。一般來說，對于地質條件較好的橋位處，指巖層或地基持力層埋藏位置較淺，一般不大于5米，且基巖穩定，山體平緩，基礎邊緣距坡面有一定安全距離的情況下，我們首先選擇明挖擴大基礎。小型構造物，如涵洞、通道，一般也考慮設計為淺基礎，若地基持力層達不到承載力要求可考慮采用換填或夯實等方法對地基先進行處理。對于荷載較大，地基上部土層軟弱，適宜的地基持力層位置較深時，可考慮采用樁基礎。樁基礎的設計核心是在滿足單樁承載力的前提下，以摩擦樁樁長作為控制指標；嵌巖樁一般取用雙控指標：嵌巖深度和基巖強度。目前規范對嵌巖深度無明確要求，設計中一般取用2.5倍樁徑。此外，對于山區中一些常見的不良地質現象，如滑坡、巖溶、崩塌、泥石流、斷層、破碎帶、濕陷性黃土、膨脹土、凍土等等，在公路選線上首先應合理繞避，在基礎設計時應先對地基進行綜合處理。例如，對于濕陷性黃土地區橋梁基礎設計時，必須考慮不均勻沉降與地基承載力不均勻給上部結構帶來的問題，采用明挖擴大基礎時，盡量以非自重濕陷性黃土層作為持力層，并對其進行加固和防排水處理，采用樁基礎時，樁必須穿透濕陷性黃土層，計算摩擦樁承載力時必須考慮濕陷性土層產生的負摩阻力。對于巖溶地區的基礎設計，首先應詳細進行工程地質勘探，在設計方案上使結構物盡量避開強巖溶地區和地質構造破碎帶，樁位處的溶洞應進行逐樁鉆探，準確查明樁位溶洞的詳細資料，并根據具體情況采用打穿或擠填等處理方法。
4樁基礎的設計計算
樁基礎的設計，最根本的是從分析單樁入手，確定單樁承載力，然后結合樁基礎的結構和構造型式進行基礎受力分析計算。
根據《公路橋涵地基及基礎設計規范》，摩擦樁的單樁軸向受壓容許承載力[P]可按下列方法進行計算：
式中A：樁截面面積(m2)
u：樁截面周長(m)
(成孔直徑按鉆頭直徑增大5cm-10cm)
l：樁在局部沖刷線以下的有效長度(m)
：樁壁土的平均極限摩阻力(KPa)
：土層i的層厚(m)
：樁尖土的極限承載力(KPa)，按下式計算：
式中 ：樁底清底系數取0.7~0.8
：樁長比效應修正系數0.7~0.72
：樁尖土容許承載力(KPa)
：樁尖土容許承載力深度修正值取2.0~3.0
：樁周土平均容重(KN/m3)取20KN/m3
h：樁埋置深度(m)當h的計算值大于40m時，按40m計算。
嵌巖樁的單樁軸向受壓容許承載力[P]可按下式進行計算：
式中 ：巖石單軸抗壓強度(KPa)
A：樁截面面積(m2)
U：樁截面周長(m)
h：樁嵌巖深度(m)
：樁端阻力修正系數0.4
：樁端阻力修正系數0.032
結束語
在山區橋梁基礎設計過程中，應本著環境保護的理念，因地制宜的慎重選擇基礎結構型式，準確計算精心施工才可以保證基礎設計的成功。
參考文獻：
[1]陳奉敏、汪宏.山區高速公路橋梁的設計體會[J].公路交通技術，2008(4)
橋梁設計分析范文6
關鍵詞：公路橋梁；設計；抗震措施
Abstract: along with the continuous improvement of people consciousness, highway bridge design of safety and earthquake-resistant ability more and more attention to. Through a lot of highway bridge design practice, this paper will mainly to the highway bridge design of safety design and seismic technology analysis and explained, in order to improve the ability of the highway bridge disaster.
Keywords: highway bridge; Design; Aseismatic measures
中圖分類號：X734文獻標識碼：A 文章編號：
引言
隨著經濟的快速發展，我國修建的公路橋梁越來越多，而且近年來各種地質等災害頻發，給國家和社會帶來巨大損失，因而對公路橋梁設計方法和抗震措施的研究具有重要的現實意義。本文作者結合近年來公路橋梁設計的工作經驗，對其設計過程中常見的重點、難點與安全問題做分析和研究。
1、橋梁設計的總原則
橋梁設計幾乎涵蓋了所有的橋梁類型，橋梁結構自身的安會性需靠可靠的結構計算分析成果和合理的構造處理措施來保證。除了要考慮恒載、活載、地震衙載、施工荷載及其它荷載等，還應注重考慮強風荷載、雪筒載、凍脹力、水力等對橋梁產生的影響。另外，所選橋型的造價是否合理是一個非?，F實的問題，所以橋梁設計不但要考慮其技術的可行性，更重要的是要考慮所選橋型的經濟指標是否達到了最佳范圍。
橋梁與抗震
我國處于世界兩大地震帶――環太平洋地震帶和亞歐地震帶之間，是一個強震多發國家。汶川、玉樹地震表明強烈地震將引發長期的社會政治、經濟問題，并帶來難以慰籍的感情創傷。在抗震救災中，公路交通運輸網更是搶救人民生命財產和盡快恢復生產、重建家園、減輕次生災害的蓖耍環節，所以公路橋梁是生命系統工程中的重要組成部分，公路橋梁抵抗震害的能力是橋梁設計中重點關注的問題之一。
橋梁震害中獲得的經驗和知識是推動橋梁抗震設計的原動力，隨著建筑物與地震反應關系的研究深入，橋梁抗震設計理論得到了提高與拓展，2008年我國公路橋梁設計規范由《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/I'B02一01一2008)替代原來的《公路丁程抗震設計規范)(JTJ004-89)，是我國橋梁設計的一大進步，根據歷次大地震的調查研究，公路橋梁的地震破壞主要形式總結歸納如下:
(1)橋梁上部結構受水平力作用滑落(汶川百花大橋落梁)；
(2)橋墩塑性鉸的抗彎、抗剪強度不足，導致橋墩破壞(日本阪神大量墩柱破壞)；
(3)橋墩、樁基礎鋼筋的連接及錨固性能不足，導致橋墩破壞(最為常見)；
(4)橋梁支座等連接部位破壞(最為常見)。
常規橋梁抗震設計茸先應是抗震構造措施，根據汶川地震相關調查表明干線公路橋梁由于采用了合理的抗震構造措施，結構安全富裕較多，震后其破壞遠小于地方道路橋梁?？拐饦嬙齑胧┦强偨Y橋梁震害經驗的基礎上提出的設計原則，事實表明抗震構造措簏可以起到有效減輕震害作用，而所耗費的工程代價往往較低。
提高公路橋梁安全性的設計分析
3.1重視橋梁的耐久性
提高混凝土自身的耐久性是解決橋梁結構耐久性的前提和基礎。除此之外，要從結構和設計的角度及如何以設計和施工人員易于接受和操作的方式來改善橋梁耐久性。
3.2防控鋼筋混凝土裂縫
加大鋼筋的混凝土保護層厚度，是保護鋼筋免干銹蝕，提高混凝土結構耐久性的最重要的措施之一?？刂苹炷恋牧芽p，除按規范要求控制正常使用極限狀態的工作裂縫以外，更重要的是要采取構造措施，控制混凝土施工及使用過程大量出現的非工作裂縫。
3.3加強橋面的防水設計
橋面鋪裝層應采用密實性較好的混凝土，混凝土鋪裝層內應設置鋼筋網．防止混凝土開裂。采用復合纖維混凝土和在混凝土中摻入水泥基滲透結晶材料，都能收到較好的防水效果。橋面鋪裝層頂面應設置防水層，特別是連續梁(或懸臂梁)的負彎矩段更應十分重視防水層設計。此外，還需加強泄水管設計，應特別注意泄水管周邊的構造細節處，加強伸縮縫處的排水設計，防止水分從伸縮縫處滲入梁內。
公路橋梁的震害及特征
對國內外震害的調查表明，在過去的地震中，有許多橋梁遭受了不同程度的破壞，其主要震害有以下幾點。
4.1橋臺震害
橋臺的震害主要表現為橋臺與路基一起向河心滑移，導致樁柱式橋臺的樁柱傾斜、折斷和開裂；重力式橋臺胸墻開裂，臺體移動、下沉和轉動；橋頭引道沉降，翼墻損壞、開裂，施工縫錯工、開裂以及因與主梁相撞而損壞。橋臺的滑移與傾斜會進一步使主梁受壓破壞，甚至使主梁坍毀。
4.2 橋墩震害
橋墩震害主要表現為橋墩沉降、傾斜、移位，墩身開裂、剪斷，受壓緣混凝土崩潰，鋼筋屈曲，橋墩與基礎連接處開裂、折斷等。
4.3支座震害
在地震力的作用下，由于支座設計沒有充分考慮抗震的要求，構造上連接與支擋等構造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，導致了支座發生過大的位移和變形，從而造成如支座錨固螺栓拔出、剪斷、活動支座脫落及支座本身構造上的破壞等，并由此導致結構力傳遞形式的變化，進而對結構的其他部位產生不利的影響。
公路橋梁設計的抗震措施
5.1防止落梁的措施
《公路橋梁抗震設計細則》指出上部結構主梁的支承長度a≥70+ 0.5 L(L為梁的計算跨徑，L單位為m，a 單位為cm)，該取值沿用自日本抗震設計規范，多數設計者認為規范取值較為保守，比上一代規范《公路工程抗震設計規范 (JTJ004-89))有較大提高 (a≥50+L)。這里需指出該種認識屬于誤區，當“長橋高墩”時應在規范基礎上給予更多的安全富余。例如：都汶高速公路廟子坪岷江大橋第10跨(跨徑50m、墩高70m)。雖然蓋梁寬度高達3.0 m(根據《橋梁抗震細則》要求，含伸縮縫寬度取2.1m即可 )，但該橋還是發生縱向落梁，所以在設計中應注意“長橋高墩”，特別是設置有伸縮縫的相鄰聯橋墩，不僅要將主粱支承長度取值放大一些，還需要設置主粱限位裝置。根據國外規范以及《抗震設計細則》精神，同時應設置縱向防落梁構造，同時應注意限位裝置不得有礙于防落梁構造的發揮。
5.2支座形式和布置方式
支座選型長期以來被忽視，常規粱橋多采用普通橡膠支座，汶川地震后的調查表明普通橡膠支座破壞后加劇了橋梁損傷，建議根據橋梁設防要求，選用適用的支座類型?；镜卣饎臃寮铀俣确逯?.19地區和以上地區應選擇減震型橡膠支座。作為支座的布置是否合理至關重要，汶川百花大橋第5聯(5×20m)采用一個閹定支座，其余墩為活動支座。導致全聯上部結構水平地震力幾乎完全由固定支座下的橋墩承擔，該橋墩迅速破壞后，造成全聯坍塌網。對于連續梁橋在設置固定支座后，應充分考慮同定支座設置對抗震的不利影響，慎用墩梁固結方案，應注重考慮各墩水平受力的平均分擔。
5.3柱式橋墩的合理設計
柱式墩是橋梁設計中最為常見的結構形式，日本阪神地震中顯示出大量圓形獨柱墩崩潰性破壞，汶川地震相關資料表明矩形墩要優于圓形墩，抗震設計中應首先盡量避免選用抗震性能差的圓形獨柱結構，同時優先選擇矩形截面形式。其次應重視橋墩中間的橫梁設置，橫梁剛度不宜過大，避免導致“強梁弱柱效應” 的出現，造成結構的第一塑性鉸出現在墩柱之上，而不是橫梁上，致使結構失效。
橋墩是支撐梁體的主要構件，同時由于橋梁結構“上剛下柔”的特點使得橋墩極易出現破壞．其破壞主要包括墩身剪斷、壓潰和開裂，應根據抗剪計算來配置箍筋，選擇合理的箍筋間距，注意箍筋的搭接構造細節。設防裂度7度及以上應通過計算確定墩柱尺寸，保證塑性鉸區位于墩柱范圍內，甥性鉸慶鋼筋應根據《公路橋梁抗震細則》進行加密，加密箍筋可采用12mm一16ram帶肋鋼筋，但錨固于蓋梁、承臺部分的加密鋼筋采用螺旋箍筋欠妥，施工單位反映由于蓋梁中鋼筋原有鋼筋很多，螺旋筋布置十分困難。建議采用環形箍筋為宜。
結束語
常規性梁橋設計構造上應首先滿足地震時上部結構的橫向位移的要求，采用合理的支承長度以及防落梁構造措施，并設置限位裝置；其次應注意支座的類型與合理布置；其三是注意橋墩的延性構造細節。隨著《公路橋梁抗震細則》的頒布和推廣，橋梁抗震設計必然進入一個新的層面。
參考文獻
[1]莊衛林，劉振宇，蔣勁松．汶川大地震公路橋粱震害分析及對策[J]．巖石力學與工程學報，2009，28(7):1377―1387．
[2]TG／TB02-01-2008，公路橋梁抗震設計細則[S]北京：人民交通出版社2008．
