探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略

郭小平 梅志军

摘要：目前桥梁设计领域内比较常见的大跨度桥梁设计形式主要包括斜拉桥结构、悬索桥结构、拱桥结构等几种形式，不同的桥梁结构有着不同的设计要点，设计人员需要结合桥梁工程建设的地质环境、跨度距离等相关信息作为理论依据进行设计，并且合理的采用局部优化、整体优化、上部结构优化以及塔吊结构优化等方式对其进行优化，以求最终能够达到较为理想的施工效果，这也是笔者将要与大家进行重点探究的核心问题。

关键词：大跨度桥梁;设计要点;优化策略

桥梁工程一直以来都是国内交通领域中非常基础的项目之一，虽然近几年来国内的桥梁施工技术已经得到了显著的提升，但是对于一些大跨度的桥梁项目而言，工作人员在实际施工的过程中仍然会存在一些缺陷问题，为了可以有效的对这些缺陷问题进行优化，工作人员也制定了相应的优化方案，接下来笔者将以大跨度桥梁项目为例，从设计要点以及优化策略等方面对其展开详细的论述，希望以下内容可以对相关设计人员有所裨益。

一、设计要点

（一）斜拉桥结构设计

其他传统的桥梁结构相比，斜拉桥结构的应用优势主要体现在强稳定性和高稳定性等方面，斜拉桥结构通常是由主梁、拉索等几个部分共同构成，设计人员在设计斜拉桥结构时，需要重点注意以下设计要点：第一，结构施工场地的实际情况，合理的将三部分结构通过相互组合形成不同的桥梁体系，如支撑体系、悬浮体系等等;第二，设计人员在对斜拉桥的索面结构进行设计时，需要以斜拉桥所能承受承载力的最大值为标准，通常可以设计为双平行式或者双索面式，以提高斜拉桥结构的稳定性;第三，由于斜拉桥结构自身具有特殊的自锚特征，因此设计人员在设计时不需要额外对该斜拉桥结构进行锚锭的设计;第四，斜拉桥结构通常适用于跨径通常在200m-800m之间的河流、峡谷等地区[1]。

（二）悬索桥结构设计

悬索桥结构主要适用于一些山区地带，通常由主缆、加劲梁、塔柱、锚锭等结构组成，悬索桥结构被广泛的应用于一些跨径较大且高度较高的环境条件中，并且也取得了良好的成效。设计人员在设计悬索桥结构时，也应当注意以下设计要点：第一，设计两个塔柱结构来支撑悬索桥，加强桥梁结构的稳固性;第二，合理的使用相应的材料来制作塔架，在悬索桥的两端使用锚锭进行固定;第三，使用塔架将悬索桥结构均匀的分为三个部分，其中包括一个中跨和两个边跨，边跨的具体长度可以根据锚固结构的具体施工位置进行确定，一般来说，设计人员常常会将悬索桥结构中的中跨和边跨的长度比例设计为2：1或者4：1，垂跨值比例则可以设计为1：6或者1：7，设计人员可以结合桥塔的高度对其适当的调整，以求能够达到最佳的作用效果。

（三）拱桥结构设计

拱桥结构是国内历史非常悠久的一种桥梁结构设计，工作人员在设计大跨度拱桥结构时，需要严格按照设计标准来设置拱桥的参数，与其相对应的设计要点主要包括两部分内容：第一，拱轴线的设计，对于恒载比重较大的公路混凝土拱桥结构而言，工作人员可以将拱轴线设计为恒载压力线，对于活载较大的铁路混凝土拱桥结构，可以设计为恒载与活载相结合的形式，对于上承式实腹或者空腹类的拱桥结构可以设计为悬链线，对于中承式或者下承式大跨度钢管混凝土拱桥结构则可以设计为低拱轴系数的悬链线，工作人员可以根据拱桥结构的类型不同来选择最佳的拱轴线，以求达到理想的拱桥施工效果;第二，拱脚段负弯矩的设计，对于全截面填充的混凝土拱桥结構可以采用拉应力超限的方式来完成拱脚段负弯矩的设计，对于截面增高而不填充混凝土的桥梁结构则可以采用压应力超限的设计方案。

二、优化策略

（一）局部优化

对大跨度桥梁进行局部优化可以有效的提高桥梁结构的整体质量水平，具体优化策略如下：第一，对桥梁结构中的加劲梁的横截面面积进行优化，并且按照一定的比例将钢梁、混凝土梁、叠合梁、混合梁进行相互组合，通过这种方式来进一步优化加劲梁的应用性能;第二，对桥梁结构的主缆动力进行优化，这种优化方式主要适用于斜拉桥结构和悬索桥结构，由于这两种桥梁结构大多是由缆索作为主要的支撑结构，因此该类桥梁结构极易受到外界影响因素而出现强烈的振幅，因此设计人员可以对该类桥梁结构中的主缆设施进行优化，减少耦合振动，提高其稳定性[3];第三，对桥梁结构中的桥墩进行优化，设计人员可以结合桥梁结构的具体情况适当的对桥墩的数量、位置以及受力情况进行调整和优化，以此来显著提升桥梁结构的稳固性。

（二）整体优化

与局部优化相对应的桥梁结构优化方式便是整体优化，从客观的角度上来说，大跨度桥梁结构设计的复杂性非常高，所涉及到的参数与变量也非常多，因此工作人员想要更加全面的对桥梁结构进行优化，则需要合理的将局部优化与整体优化相结合，从宏观的层面上对桥梁结构的全过程造价、施工工艺以及动力性能等内容进行优化，同时还需要在保障桥梁结构基本功能特性的基础上尽可能的提高其美观性，将结构优化与景观优化相结合，从而进一步加强桥梁结构的整体施工效果。

（三）上部结构优化

对于桥梁的上部结构而言，其主要是用于承载整个桥梁结构的自身重力，工作人员要想对大跨度桥梁的上部结构进行优化，可以采取以下优化措施：第一，对于一些以空心板为主的桥梁结构，其跨径相对较小，桥梁规格较大，因此常常会出现上部结构的半径过大或者承载力达不到既定标准等相关问题，针对这种情况，工作人员可以适当地减少高墩结构的数量来有效地对该桥梁结构潜在的安全问题进行缓解和消除;第二，对于一些山区地域内的大跨度桥梁结构，工作人员可以采用曲线梁或者T梁来调整桥梁结构平面的线型，通过这种方式来有效地减少桥梁结构出现弯扭的情况，提高桥梁结构的质量[4]。

（四）塔吊结构优化

工作人员在对大跨度桥梁项目的塔吊结构进行优化时，通常会使用到翻模施工技术，在应用该技术是需要借助一些运输性能良好的塔吊设备将桥梁项目中的上层模板进行吊起处理，然后在将施工平台固定在模板支架上，使用塔吊设备将桥梁结构中下层模板进行拆卸，再按照上层模板的尺寸和规格进行测量和安装，使得施工模板与施工平台结合为统一整体。为了提高施工作业的效率，工作人员还可以在桥梁结构中每间隔5m便设置一个全新的平台结构，若将整个大跨度桥梁结构看作一个平面，则桥梁项目中所使用的塔吊结构将会始终处于该平面内并且持续进行直线运动，通过这种优化方式不仅可以大幅度减少桥梁结构中模板偏移或者裂缝等问题，从而更好的提高该桥梁结构的美观性。

三、结语：

大跨度桥梁工程已然成为交通领域中未来几年的重要发展趋势，虽然现阶段国内的大跨度桥梁项目仍然处于发展阶段，在实际施工设计中还存在一些不足之处，但是随着国内交通领域的迅猛发展，笔者相信在不久之后大跨度桥梁项目的施工设计水平会得到巨大的突破，大幅度提高桥梁结构的稳定性，减少桥梁结构中潜在的安全隐患问题，为推动国内交通行业的长远发展做出更大的贡献，这也正是我们所期望看到的结果。

参考文献：

[1]吴鹏，吴燕兰.大跨度桥梁设计要点与优化策略[J].交通世界，2017（32）：196-197.

[2]赫腾飞，赵文娟，牛伟.大跨度桥梁设计中的人文思考[J].产业与科技论坛，2016，15（11）：159-160.

[3]戴晖.公路桥梁中大跨度桥梁设计的应用[J].中华民居（下旬刊），2014（09）：247-249.

[4]戎仕腾.大跨度桥梁施工技术要点分析[J].黑龙江交通科技，2013，36（11）：168-171.