以某桥梁为例说明景观桥梁的设计与建造

魏述锋

一、连续刚构景观小桥的特点

最大平均载弯曲数值与简支梁相比明显减少了50%，使桥梁弯曲数值得到了有效控制。平均载弯曲图具有的总面大小积与简支梁比较也能减小约67%，减少了纵向受力钢筋使用量。因控制弯曲变小，造成恒载减小，使桥梁本身重量减轻。加大桥梁根部梁高能起到减小跨中弯曲的作用。桥墩出现不规则下沉现象会造成内力增加，使桥梁地基性能要求变高。由于主梁和桥墩固结，混凝土徐变、混凝土收缩以及温度改变都会造成内力增加。桥梁的负弯曲区域出现在桥墩结构的主梁上缘位置，当出现裂缝情况时容易受到水侵蚀。因主梁高度变小，导致桥面标高变低，使桥梁纵坡较平缓，对于城市桥梁而言方便非机动车辆以及行人通行。从桥梁形状看，连续型刚构桥具有的结构轻巧，简约、线条流畅以及俊秀，桥型比较美观。

二、某桥梁工程的设计分析

（1）该景观桥梁是5.75+15.5+5.75（单位：m）的连续钢构型变截面箱梁小桥，采用的材料是钢筋混凝土，全桥长为40m，宽10m，桥梁设计的纵坡是1.9%。参照钢筋混凝土连续型梁桥设计的边跨比值通常为0.6～0.8，当边跨比值低于0.5时，边跨支座结构有可能会发生拉力作用。受到人工河具有的宽度限制，该桥边跨比值为0.37，小于相应标准数值。因此在计算桥梁结构受力过程中应重视边跨支座有无拉力情况出现。

（2）桥墩与桥台结构探析。桥上栏杆设计与该小区四周采用的栏杆设计结构及颜色均一致，在栏杆结构上综合了栏杆受力需求以及构造需求进行重新设计，主要是从适应性桥梁发生变形以及防撞性能方面考虑。该桥梁设计为达到桥梁变形需求，同时还要确保栏杆外形美观，选择在栏杆柱子中间位置设计变形缝的方式，能够较好的解决这个问题。桥台结构是：承台材质是钢筋混凝土，基础是钢筋混凝土桩，U形桥台是重力型素混凝土，其中承台为1.5m厚，1.2m桩径，桩基设计依据的是摩擦桩。桥墩构造设计为：桩基混凝土钢筋式承台，混凝土钢筋矩形实体桥墩，其中桥墩厚为0.7m，宽为6.9m，两個桥墩高度约为7m，桩径为1.2m，承台厚度为1.5m，按照摩擦桩进行设计。连续刚桥要求固结桥墩柔性要高，但考虑到桥梁整体结构造型，为了防止发生“头重脚轻”现象，影响桥梁整体外型美观，将桥墩厚度设计为0.7m，加大桥墩刚度将会造成附加应力变大。

（3）计算连续刚构受力分析。由于受到实际情况限制，桥梁边跨长度相对标准值比较小，边跨比值仅为0.37，造成恒载作用情况下悬臂端处对向下支座产生的压力值为0，悬臂结构向上翘，这种条件下出现中跨加载情况会比较严重。边跨比值过小还会导致桥墩处于受弯情况。因桥墩梁高与中跨值比为1/13，稍大于一般数值，导致跨中弯曲过度降低，加大了桥墩支点结构负弯曲，造成支点负弯曲明显大于跨中负弯曲。经过对比不考虑桥墩下沉差值和考虑1cm桥墩下沉差值两种情况，可以得出连续型刚构桥梁对下沉差值相当敏感，每发生1cm下沉差值就会对支点产生约2272kN·m的负弯曲，负弯曲达到约34%的增长幅度，所以在桥墩基础设计过程中应考虑桥墩下沉情况，加大桩基的承载力。全桥温度最大附加效应值位于桥墩根部结构，其数值约为416kN·m，数值相对比较小，这种效应在极限条件下已经得到考虑。结果表明该桥感应温度变化不太灵敏，原因可能是桥跨度过小，温度变化造成的应变相对较小。桥梁收缩和徐变最大附加效应数值也是处于桥墩根部，数值约143.5kN·m，数值较小，此种效应在进行极限条件下也已考虑在内。结果表明该桥对于徐变、收缩改变也不敏感，原因是桥梁墩高和桥梁长度都比较小，因此徐变收缩改变量很小。对比承载能力达到极限状态和处于正常使用情况下的弯曲包络图，该桥梁在处于正常使用情况下第点中不科学情况均得到一定缓解，一方面是将安全系数考虑在承载能力达到极限情况之内，而另一个是由于效应数值发生变化的非线性导致的。上述结论说明该桥尺寸不能使桥受力结构得到最优化，在各种情况下比较合理的状态应是：悬臂端处不发生上翘，桥墩不承受负弯曲，而且跨中和支点弯曲的比值与支点和和跨中梁高的比值比较贴近。由于景观性桥梁的独特性，受到使用地点的限制，在大部分情况下对分析结构受力表现出的“不合理”情况，只可以通过提高建材性能，加大配筋来解决。该桥梁针对分析受力数据给桥墩和箱梁结构进行配筋，配筋是根据桥梁承载水平极限情况分析和常态使用极限情况分析。箱梁内每片腹板结构均设置有5片骨架，骨架采用直径大小为32的HRB335钢筋类型构成，不足的竖向受力钢筋设置是位于底板下层和顶板上层。进行配镜之后采用相关验算软件帮助验算，得出的数据为：计算跨中下缘结构裂缝宽度值为0.09mm，计算墩顶裂缝宽度是0.122mm，计算桥墩裂缝最大宽度值为0.05mm，跨中挠度最大是向下12mm，跨中挠度最小是向下8mm，悬臂端处向上翘数值小于1mm。表明按照这种设计方法，桥梁连续刚构能满足桥梁承载水平极限情况以及常态使用极限情况设计的要求。

（4）沉降路段因素分析：①影响路基施工的质量因素有很多，每一样工程首先考虑的都是质量问题，到路桥路基的施工也是如此。在路基的中心部位，也就是通车部位，是整个道桥的承载力的核心，所以，位置材料以及设计的整体性的结构和稳定性就变得非常重要，下面部分则是路基，工程主要要保证路基不变形，有足够的使用时间的抗磨损性。所以，在施工前，要对路基问题进行相关资料信息的了解，设计好路基的主体部位，预算好路基坡度和桥面高度，规划好排水系统的安装位置；②要保证路基施工时不再出现必要的麻烦问题，我们应在施工前进行详细勘察，利用各种相关知识了解当地的地质和水文情况，对各个因素进行详细解剖，分析出在哪些方面还需要做一定的人为工作，以改善现有状况。路基的硬度和抗压能力在很大程度上除了自身外，取决于填充材料，因此，一定选好材料，改变路基原有的不利条件。同时，改进和压实路基方法是目前使用很广泛的方法之一，在此基础上，设计出科学合理的路基结构，也是确保整个路基质量的前期准备工作。所要考虑的因素有很多，比如还有坡度和高度，排水系统的设置等问题，这些问题小而细，却是路基质量保证的关键所在，一定要在细节上重视起来。endprint