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桥梁设计分析范文1
一、前言。
进入二十一世纪我国经济飞速发展，城市化进程以及道路交通也在不断建设和发展。因此道路桥梁建筑行业的规模在不断扩大和加快，形式各样的桥梁设计也在不断拔地而起。在近几年的不断建设中路桥设计积累了丰富的经验，道路建设中桥梁是十分重要的也是与人们的生活密不可分的，在城市建设中，桥梁不仅仅是交通系统中的重要组成部分，也是城市化进程中的标志性建筑。
二、道路桥梁的设计原则及分析
（一）、道路、桥梁的设计原则
设计中资源利用是否经济合理，尊重实际, 技术先进,实事求是, 是否科学，完全取决于设计的水平和质量。具体而言,在设计中应坚持以下原则:
（1）、 在道路桥梁设计中，严格执行国家现行的设计规范和国家批准的技术标准。
（2）、设计中尽量采用标准化设计,积极推广应用“可靠性设计方法”、“结构优化设计方法”等现代设计方法。
（3）、 设计中注意把握因地制宜,就地取材,节省建设资金的设计原则。在满足建设功能要求的同时,利用一切可能地节约投资、节约多种资源,缩短建设工期。
（4）、道路桥梁设计中积极采用技术更加先进、经济上更加合理的新结构、新材料。
道路桥梁的设计者应考虑对施工现场的水文、地质、气象、河道等基本状况做到熟悉、了解，对施工中存在疑问之处应重新调查或是勘察。从而能有效避免由于基础资料原因造成的安全问题。
（二）、设计中注意桥梁的线形安全
在过去的道路桥梁的设计中，为了方便现场施工，桥梁无论长短，往往布置成直线在桥梁的布线设计中，造成了超长的直线桥梁在大规模的桥梁设计中，而超短的直线急弯桥梁却成了小河以及山区的桥梁设计现状，增加了事故发生的概率性。
（三）、 设计桥梁平曲线
根据实际调查分析的结果可知，就平曲线半径与事故关系的研究说明，小半径曲线段所发生的事故的可能性更大。时速为100km/h的道路桥梁，当桥梁的平曲线半径小于2000m，发生事故的概率明显提高，由此可作为曲线半径的安全下限。其他道路则以设计时速按照相应的比例进行取值。与此同时，缓和曲线的设置对圆曲线上的安全特性具有明显的影响。由此，一般而言，平曲线都应设置缓和曲线。
（四）、设计桥梁的安全掌控
根据交通心理学的研究成果桥梁的直线长度不应超过以车辆计算形成速度70秒的长度距离。在桥梁的平面设计中桥梁的直线段长度，中长直线的桥梁使驾车者的反应敏感度降低，车速较高，从而引发了交通安全事故。同向平曲线之间以短直线相连，形成了所谓的“断背曲线”，相应的车辆在行驶经过这样的线路时，往往将直线段看做两端曲线相反的弯曲，线形并不连接在一起。由此，同向曲线之间的最小直线长度不应小于设计车速(以Km／h)的6倍(长度以m)。综合上述研究成果，道路桥梁的直线长度过长和过短都将影响行车的安全，根据交通安全的理论分析，可通过计算得出道路桥梁适宜长度的数值。
三、平纵线形组合以及衔接设计
（一）、弯坡叠加桥梁的设计
根据直观状况分析，这样的设计形式并不利于行车。平面曲线阶段有纵坡存在，形成了弯坡叠加状况，是高速公路桥梁设计中的常见的形式。可通过对坡和弯的组合进行安全特性的研究和设计，利用设计指标求的DC的值，并利用经验公式得到预测事故的值。同时对于预测事故值相对较大的区域，可采用工程改造，以增加标志等措施减少交通安全隐患。
（二）、平面直线与曲线的联接
具体恰当的直线长度以及衔接曲线的半径取值，应根据桥梁的设计车速以及桥位的地形，确定道路安全的设计区间范围。在以前的设计过程中，桥梁的设计为了适应地形，从而造成了长直线与小半径的曲线相连，而根据道路行驶安全分析表明，长直线与小半径的曲线衔接处往往由于车辆高速行驶的惯性容易引发安全的隐患。
（三）、 纵坡与平曲线的衔接设计
纵坡在于平曲线进行衔接的过程中，坡长越长、坡度越大，其所衔接的平曲线半径越小，发生事故的概率也将越大。根据相应的规律，在桥梁设计中通过计算由相同衔接方式的区段，并进行一定的改进。 道路桥梁设计过程中，较长的下坡接上下半曲线是具有危险倾向的设计，容易导致车辆在高速行驶状况下驶入平曲线，从而造成事故隐患。
（四）、平衡桥梁上平面曲线与竖曲线
根据现有的研究结果表明，平竖曲线平衡的半径推荐值的设置应综合考虑安全和成本等要素。 桥梁位于小半径如2000m以下平曲线上并且竖曲线部分或全部重叠时，应充分考虑平曲线的半径大小平衡状况，从而有益于交通安全。
四、桥面横向布置
（一）、设计中应注意考虑行车道数量
根据现有的道路形成安全运营调查比较考虑行车道的数量，四个车道采用在高速公路的桥梁中，从而保证了车道数量的设置满足了桥梁设计过程中的安全经济原则。当车辆的速度为120km/h，交通量超过四车道的道路桥梁可采用六车道或是八车道。当车辆形成速度小于120km/h，六车道或是八车道的采用应经过相关的技术认证。二级和三级公路在我国一般采用的是双车道，采用单车道的是四级公路。当二级公路的混合交通量较大时和，可采用两快两慢四个车道。城市的桥梁设置一本可采用六车道和八车道，只有很少的部分采用两个快车和两个慢车道等四个车道。根据实际的交通事故的调查表明，不应采用三车道的断面布置形式。
（二）、行车道宽度设计
在我国实行的是高速公路、一级公路桥梁采用3．75m的车道宽度，四级公路桥梁采用3．5m的车道宽。
（三）、残疾人通道的设计
设计者应考虑城市桥梁的人行道设计，应专门考虑残疾人轮椅的上下行走要求，相应的道路桥面施工则应满足残疾人能自主推行的宽度确定。
五、设计中桥孔布置
（一）、设计中通航河流的桥孔布置
在具体的设计过程中，应根据船运、筏运等的通航特点，充分考虑河床演变造成的航道变化，将通航孔设定在稳定的航道上，必要时还应预留通航孔。通航河流上，桥下的通航孔位置以及孔的数量直接影响了桥梁的是施工规模以及设计的难度。
（二）、河流中有流冰及漂浮物河流桥孔布置
在设计中应考虑有封冻以及流冰现象的河段，首先应调查冰层的厚度、冰块的最大尺寸、冰块的密度以及流冰的速度等基本的资料。桥孔布置过程中充分考虑到冰块的排泄，桥梁的墩台应建立破冰和防撞等措施。在有大量的漂浮物以及冲积物的河流中，桥孔的布置应保证河流中洪水和泥沙的顺利宣泄。
六、结语
作为设计者应充分考虑施工是设计指导的，设计中不能任意发挥，更不能生搬硬套，设计的重点放在施工中的环节上，做到设计明确易理解，这样才不会发生施工人员比照设计图无法顺利施工或按图施工却出现不同效果的情况和现象。施工到一定程度发现问题采取补救措施,整个工程造价势必受到影响。
参考文献：
[1]胡长青. 道路桥梁设计与施工 [J]. 科协论坛（下半月）, 2011,(06).
[2]杨大为. 现代路桥施工中钢纤维混凝土的施工技术研究[J]. 科技致富向导, 2011,(23) .
[3]姚文翰, 肖艳华. 浅论桥梁钢筋混凝土和砌体工程施工过程质量控制要点[J]. 黑龙江科技信息, 2011,(14) .
桥梁设计分析范文2
【关键词】公路桥梁结构设计
中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：
交通事业迅猛发展，公路建设进入黄金时代，随着公路总里程的增加，公路建设逐步由干线网高交通量路段向省际连接段和加密线方向发展，地形条件也逐渐由平原微丘向山岭重丘发展，设计施工的难度越来越大，对公路设计的技术、环保、安全等方面的要求也越来越高。本文笔者探讨了山区公路桥梁设计。
一、上部结构设计要点
山区公路，桥梁所占的比重较大，但一般情况下，特殊的大跨径桥梁相比较是少数。因此，对于数量众多的常见跨径桥梁，其设计原则就是尽量采用施工方便、造价经济的标准化、预制装配化结构。常用的大、中桥标准跨径有16m、20m、 25m、30m、35m、40m、50m，常用的中、小桥标准跨径有6m、8m、10m、13m、16m。横断面型式主要有空心板、预制T梁、预制小箱梁等.一般情况，对于跨径小于30m的桥梁空心板、预制T梁、预制小箱梁等结构形式均可以采用，对于跨径35m、40m、50m的桥梁，根据梁的受力特点，更宜采用T梁或者小箱梁。从造价上讲，20m跨径以下，用空心板截面的桥梁造价相对经济些，且空心板的建筑高度最低，对于较小跨径且桥梁净空不高时，空心板截面最适宜.从受力上讲，对于较大跨径40m、50m的桥梁，用T梁截面则更好。小箱梁无论从造价、施工简便性还是受力等各方面看，可以说是介于空心板和T梁之间的一种截面。因此，对于跨径25m-35m的截面，常采用的是小箱梁的结构形式。当然，也不排除因一些地区由于T梁施工技术的成熟性也常采用T梁截面。
二、下部结构设计要点
下部构造设计主要指桥梁墩台的设计.对于常见高度的桥墩，即墩高小于40m的桥墩多采用柱式墩或Y型薄壁墩，其中又以柱式墩最常用。柱式墩分圆柱和方柱。圆柱施工时外观质量易控制，且与桩基衔接方便，平原地区使用较多。但从美观角度来说，方柱棱角分明，与上构梁体协调，有一定的视线诱导性，较美观。从受力上看，截面积相等的圆柱和方柱，方柱的抗弯刚度要大于圆柱，受力优于圆柱，当体系为连续刚构时，方柱可以方便的调节两个方向的尺度来调整墩柱的刚度，从而达到调整墩柱受力的目的。从施工角度说，圆柱施工更简单，方柱与桩基衔接一般需增设桩帽，增加了工程量，而且对于山区地形横坡较陡，增设桩帽会增加挖方工程量，易引起边坡失稳。Y型墩施工较复杂，在墩高较矮时，从工程造价上考虑不经济。但Y型墩相当于独柱双肢，在墩高较高时，Y型墩只需一套模板，在山区地面横坡差异较大时，或地面情况受限无法采用双柱桥墩时，Y型墩则显示其优点。若地面横坡差异大，修建双柱墩则会形成“高低腿”，同一桥墩，两个墩柱受力差异较大，Y型墩则不出现此问题，同时，横坡差异大时，双柱墩的两套模板搭设费工费料，且对边坡稳定影响较大，Y型墩为独柱，不存在此问题。在墩高较高时，从造价上讲，Y型墩占有优势。因此，对于常见墩高，设计中采用哪种墩柱形式应根据具体地形、上部结构形式、墩高等综合考虑。
山区高速公路桥台一般采用重力式U型台、肋式台、柱式台。根据《墩台与基础》规定，U台控制的填土范围一般为4-10m，所以U台高度最好控制在10米之内。山区桥梁U台一个显著特征就是横向、纵向横坡陡，为了适应地形，减少开挖，节约圬工方量，U台设计时必须合理分台阶。桩柱式桥台由于抗推刚度小，当联长较长，台后填土较高时不宜使用，一般台后填土高度宜控制在5m以下，联长宜控制在150m以内。埋置式肋式台适用范围广一些，但也不宜太高，不宜超过12m。山区高速公路纵向地形陡峭，往往不能设置锥坡，这时采用柱式台或肋式台就会受到较大限制。当地质条件较差时，往往会出现U台下设置桩基的情况。
三、基础设计要点
在桥梁结构设计过程中，做好了上部结构设计、下部墩台设计之后，再下来的设计重点就是基础设计。任何结构物的基础都是与相应的地基相接触，因而设计人员在做基础设计时必须掌握各种桥梁基础结构方面的知识以及相关的工程地质方面的知识。山区桥梁，正是由于其工程地质方面的复杂多样性，导致了桥梁基础设计具有了相当的难度，再加上山区工程地质当中往往会遇到岩溶、滑坡、冻土、黄土等各种不良地质条件，就更加增添了基础设计的复杂性。工程设计人员在做工程设计时，应尽可能的做到环保优先，最大限度的减少对自然环境的扰动，在做基础设计时就更应精心设计，因地制宜的选择最适宜的基础结构型式。
1.基础工程的分类
基础根据埋置深度分为浅基础和深基础。将埋置深度较前(一般小于5米)，且施工简单的基础称为浅基础；由于淡层土质不良，需将基础置于较深的良好土层上，且施工较复杂的基础称为深基础。基础埋置在土层内深度虽较浅，但在水下部分较深，如深水中桥墩基础，称为深水基础，在设计和施工中需要作为深基础考虑。公路桥梁及其人工构造物首先考虑用天然地基上的浅基础。当需要设置深基础时常采用桩基础或沉井基础，我国公路桥梁现今最常用的深基础是桩基础。
2.山区桥梁基础工程的常见形式
对于山区公路桥梁，墩台基础形式主要有两类：钻(挖)孔桩基础(嵌岩桩或摩擦桩)和明挖扩大基础。在做设计时，应根据具体地基条件来选择基础形式。一般来说，对于地质条件较好的桥位处，指岩层或地基持力层埋藏位置较浅，一般不大于5米，且基岩稳定，山体平缓，基础边缘距坡面有一定安全距离的情况下，我们首先选择明挖扩大基础。小型构造物，如涵洞、通道，一般也考虑设计为浅基础，若地基持力层达不到承载力要求可考虑采用换填或夯实等方法对地基先进行处理。对于荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深时，可考虑采用桩基础。桩基础的设计核心是在满足单桩承载力的前提下，以摩擦桩桩长作为控制指标；嵌岩桩一般取用双控指标：嵌岩深度和基岩强度。目前规范对嵌岩深度无明确要求，设计中一般取用2.5倍桩径。同时，对山区常见的陡坡位置，需按岩面陡坡的安全距离计算有效嵌岩深度，不小于3倍桩径。山区桥梁地质、地形条件复杂，在基础型式选用设计中应慎重考虑。
结束语
总之，我们作为设计者，应不断的丰畜桥梁建设理论和实践知识，对桥粱方案进行探入细致的研究分析，确定合理的桥梁设计方案以满足不断加速的山区公路建设和发展的需要。
【参考文献】
【1】王常青.山区高速公路桥型选择[J].交通标准化，2005.(5):20一21.
桥梁设计分析范文3
关键词：桥梁加固 加贴钢板 横向分布系数 拼宽设计
中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着我国改革开放的不断深入，经济的快速发展，人民生活水平也不断提高，很多大城市的车辆爆发式的增加,随之而来的是市政道路承受着达到极限的交通压力,很多道路已经不能满足车辆的行驶要求，市政桥梁在此情况下表现的更为拥堵，很多城市的高架桥，市政快速干道桥都需要拓宽,摆在市政设计人员面前的难题就是必须增加横断面流量。这几乎是解决巨大交通压力的唯一手段。作为市政道路改造的重中之重就是市政桥梁的拓宽改造。
1、桥梁拼宽概述
从近期工程来看，在原有的桥梁上进行加固拓宽处理的工程很多，涉及到的主要技术措施一般遵循如下原理：对承载力不足的构件进行补强，进而大幅提高承载力，满足力学性能的前提下保证了使用性能，成为满通量的基础。一般来看需要进行加固处理的部位有桥墩、基础等承受荷载较大部位。可以看出桥梁拼宽是对其辅助结构进行处理。老旧桥梁的加固及拼宽处理，从设计角度来看完全区别于新建桥梁的设计，必须考虑对原有桥梁结构的利用，对相应结构进行加固，对截面不满足要求的部位进行加宽，这样就要求具体施工人员施工过程中要对加固部位、新建结构部位以及原有老旧结构间连接处的不均匀沉降和徐变的不同步，这样方可满足正常使用的荷载要求。
2、加固拼宽改造原则和技术特点
改造工程一般尽量不影响交通,往往采用半侧道路封闭，半侧进行施工，施工完毕后，转移施工部位，进而封闭部位对调。很多市政管线的设计都是沿着市政道进行设计的，这样进行道路改造就必然要对临近的市政管网造成影响。从以上两个问题即可得出，市政道路的改造涉及到整个城市的大动脉，必须在保证质量的前提下，严格控制工期。可见对于老旧桥梁的改造也要考虑到上述情况,必须考虑到整体要求，保证原有桥梁的结构，采用对原有桥梁两侧拼宽，同时对老旧桥梁的薄弱部位进行加固处理,这样基本保证市政管线的正常使用，相应的也加快了工程进度,保证交通的正常通行,也相应的降低了工程造价。
从施工技术的方面来说，加固往往采用下列几种方法来施工:①由于对桥梁的原有基础不进行破坏，只是对其几何尺寸进行扩大，此种做法必然导致其基础的不均匀沉降，这样将会产生一个后果就是增加了结构的附加应力。从现有的验收规范来看，要求桥梁加固拼宽后，对其沉降要进行实时的观测，所得沉降差不得大于5mm，这样钻孔灌注桩技术就比较适合此种要求，施工过程中可以加长基础桩的长度。同时沉淀层的厚度也大大减少了。②对于老旧桥梁和新建结构之间的徐变有着比较严格的要求，不可以盲目施工，应该严格进行不同部位、不同构件的受力分析，对于相关的梁柱部位的收缩量要严格控制，这事直接导致徐变的位置，新建结构中T型梁最容易产生徐变，但是我们还必须采用此种结构，所以往往使用 UEA 补偿收缩混凝土，这样利用此种特种混凝土的特点来大大降低混凝土的收缩值，收缩值的减少直接就减少了 T型梁的附加应力。③在规范允许的范围内延长梁的混凝土浇筑持续时间，浇筑时间的控制可以保证混凝土前后施工段的衔接质量，保证施工人员后期养护的时间，同时也是对于增加结构处接缝的质量大有好处，减少由于浇筑过快产生的收缩裂缝和后期徐变。
3、桥梁加固拓宽工程技术分析
3.1连接缝的相关技术
桥梁加固拓宽工程施工必须考虑到选择合适的连接缝。从目前我国较为常用的连接缝主要有如下三种形式，包括：主体结构上下部位分离缝、主体结构上下部位连接缝和单一性上部结构连接缝。
3.1.1主体结构上下部位分离缝。当桥梁的上下部结构分离，此种加宽的处理办法在国内较为常用。此种处理办法，对于新旧结构的有效连接达到较好的效果。
3.1.2 主体结构上下部位连接缝。此类处理方式优点在于可以达到很好的连接状态，安全性极佳。经过此种处理办法，新旧结构沉降系数一致，可以共同沉降，但是，必须严格控制新旧结构的沉降量，否则产生了不均匀沉降后，会严重影响结构安全，会出现较多裂缝。
3.1.3 仅上部结构连接。采用这样的连接方式是我国公路既有桥梁连接缝施工中最为常见的，此种改造连接方式从已有给出实例来看效果十分理想，此种连接方式的施工关键也在新老结构下部的不均匀沉降，改造桥梁一般对结构进行如下处理，新施工的桩径要求比老旧结构大一等级，也可对桩长加长，推荐使用嵌岩桩。
3.2老旧桥梁改造加宽施工技术措施。对于老旧桥梁改造过程中，应该对于桥梁拼宽纵向接缝的施工给与重视，以及新旧箱梁悬臂翼缘板的连接方式。必须在上述技术难点上给与足够重视，对于其相关工序同样要严格执行相关规范要求，才能使桥梁的改造质量达到预计要求。
3.2.1 桥梁拼宽纵向接缝施工技术。老旧桥梁改造施工要求不能影响现有的交通情况，施工前必须制定科学合理的施工技术措施，严格选择符合方案的材料，重点控制新旧结构的不均匀沉降。
3.2. 2 新旧箱梁悬臂翼缘板刚接、铰接与搭接。如果施工过程中采用了刚性连接的方式，其结果就是确保桥体表面铺装层以及箱梁悬臂翼缘板成为结构整体，有着较好的受力能力。当铰接处理箱梁悬臂翼缘板时，箱梁悬臂翼缘通过立向传递竖向应力，达到自如滑动的效果，这样可以减少新旧结构间的纵向裂缝，但是对于铰接处的质量控制必须给与重视。
4、实例
取某地桥梁为三跨简支梁桥(15 m+25 m+15 m三跨)。25m跨的为宽99 cm、高110 cm预应力钢筋混凝土空心板, 15m为宽99 cm、高80 cm钢筋混凝土空心板原桥梁宽度为36m,快车道宽度8.5m(两车道),现将桥面拓宽至53m。
梁板加固方案：凿开悬臂部分混凝土并露出钢筋,与新布置的14结构钢筋焊接,然后现浇C50混凝土湿接缝。其次,在全幅梁板顶面采用粘贴钢板法进行加固, A3钢板与空心板间用C50环氧砂浆(环氧树脂掺量10% )粘结牢固。A3钢板上面按梅花型焊接长20 cm的25钢筋,间距为20 cm,以增强钢板与桥面铺装层的粘结力。再次,采用C50混凝土(掺钢纤维1% )进行桥面铺装。选取其中中间位置板为一号板。
4.1加固前原结构的横向分布系数和承载能力
在对旧结构加固前，对梁板的横向分布系数和承载能力分别作了实测结果列于表1和表2。
表一 粱加固前横向系数实测值汇总
4.2加固后的结构的横向分布系数和承载能力
在对结构加固后，对梁板的横向分布系数和承载能力分别作了计算与实测结果列于表3和表4。
表三 粱加固后横向系数计算值汇总
表四 加固后梁板承载能力复核表
根据加固前后的数据对比, 1号梁板所反映的内力情况基本一致。结构加固后,梁板悬臂结构改变连接方式,分布系数有所减小,受力得到有效调整，避免了受力不均的现象。可见,此种加固措施取得了预期的效果。
5、结语
目前国内一般对已有的桥梁进行加固拓宽处理时,老旧桥梁一般采用调整车道，改变车辆荷载分布,为了不做过多结构改变，往往采用对桥梁加贴钢板的施工方法，这样可以增大水平板的横向联系,使桥梁水平荷载分布更加合理。此种做法必将成为国内对于老旧桥梁的改造的有效途径。
参考文献：
[1]孟雪俊. 连霍高速郑州段改建工程 NO. 3 标桥梁拼宽施工技术［J］.现代企业文化，2009，(15):143 － 144.
桥梁设计分析范文4
关键词：高速公路；桥梁；抗震设计；
中图分类号： U412.36+6 文献标识码： A 文章编号：
1、工程概况
某高速公路项目路线主要沿河谷布设，桥梁数量较多，但主要以20m和25m装配式预应力混凝土连续箱梁桥为主，上部结构采用2008版通用图，下部结构多采用圆柱式桥墩、柱式或板凳式桥台，桥高在20m以下，本文主要介绍设计中对这些常规桥梁进行抗震设计的情况。
2、计算模型及主要参数
本项目抗震分析主要依据《公路桥梁抗震设计细则》（JTG／TB02－01—2008）（以下简称《细则》）进行。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—
，项目所在区域地震动峰值加速度为0．20g，场地特征周期为0．45s。根据《细则》，这些常规桥梁均为B类桥梁，且进一步判断为规则桥梁，地质条件较好，地基土主要是中密或密实卵石，地基土的比例系数m取为40000kN／m2。计算采用多振型反应谱法进行，建模采用MIDAS／CIVIL2010软件，上部结构采用梁格模型，下部结构采用空间杆系模型，上下部结构之间的连接采用弹性连接，弹簧刚度根据采用的支座按《细则》计算，桩与土的相互作用采用土弹簧进行模拟，弹簧刚度计算按照《公路桥涵地基与基础设计规范》进行，并考虑了2．0的动力系数。图1、图2分别是5×20m和6×25m两种典型跨径装配式预应力混凝土连续箱梁模型图。
图1 抗震分析模型（5x20m） 图2 抗震分析模型(6x25m)
3、分析过程
模型建立后，分别进行E1和E2地震作用下的抗震计算，其中墩柱作为延性构件考虑。
3.1 E1地震作用下的计算
本阶段是弹性计算，计算后应用计算结果对墩柱、盖梁、基础进行强度验算。
3.2 E2地震作用下的计算
对于矮墩（高宽比＜2．5），计算后应用计算结果对墩柱、盖梁、基础进行强度验算。
对其他桥墩（高宽比≥2．5），按下列过程进行计算。
3.2.1 墩柱P－M－φ曲线计算
E2作用下，墩柱往往进入弹塑性阶段，进行这个阶段分析时，墩柱的轴力—弯矩—曲率曲线（即P－M－φ曲线）是重要的计算参数。提供M－φ曲线计算功能的程序较多，Midas／Civil也提供了这一功能，但需注意的是，计算时采用的约束混凝土本构关系采用的一般是Mander模型，该模型中的混凝土抗压强度参数采用的是圆柱体抗压强度，而我国规范中混凝土强度参数采用的是立方抗压强度，因此计算时一般要乘以0．85的换算系数。本文计算采用的是XTRACT软件，其中的材料参数均采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62—2004）中的值。
计算中采用的轴力，即“P－M－φ”中的“P”值，《细则》7.4.4中规定为“最不利轴力组合”，此处取为E2地震作用下最大轴力与恒载轴力的合力。通过计算可以得到形如图3的曲线。
图3M－φ曲线
3.2.2 顺桥向位移验算
根据《细则》7.4.3计算其最大容许转角，根据《公路桥梁抗震设计细则》7.4.7计算得顺桥向墩顶容许位移。根据M－φ曲线，利用《细则》6.1.6式计算得截面有效抗弯惯性矩：
Ieff＝MyφyEc将MIDAS／CIVIL模型中桥墩的截面抗弯惯性矩用上面计算的结果替代，进行E2作用下的计算，得墩顶最大顺桥向位移并进行验算。
3.2.3 横桥向位移验算
根据根据 《细则》7.4.8，采 用MIDAS／CIVIL2010对桥墩进行PUSHOVER分析，计算得塑性铰达到最大容许转角时的墩顶位移，其即为容许位移。将MIDAS／CIVIL计算模型中桥墩的截面抗弯惯性矩用截面有效抗弯惯性矩替代，进行E2作用下的计算，即得墩顶最大横桥向位移并验算。
2.3 能力保护构件计算
根据《细则》6.8条、7.3条进行对墩柱抗剪、盖梁抗弯抗剪，桩基强度进行验算。
2.4 墩柱体积含箍率验算
根据《细则》8.1.2条，对塑性铰区域配箍率进行验算。
4、计算结果及配筋设计方案
墩柱的配筋设计可根据静力计算和E1作用计算结果配置主筋。再以墩柱配筋作为输入进行E2作用计算和能力保护构件计算，确定墩柱抗剪箍筋和桩基、盖梁主筋和箍筋配置。
经计算发现，对本项目常规桥梁（墩高在20m以下，跨径20m、25m），在静力作用和E1作用下的计算内力较小，所需配置的钢筋较少，大部分按构造配筋即可。《细 则》规 定墩柱的最小配筋率为0．6％，根据以前用《公路工程抗震设计规范》（JTJ004—89）计算的经验，该配筋率偏低。参考美国加州《CaltransSeismicDesignCriteria》（《细则》中很多计算方法和理论与该规范一致），将墩柱配筋率控制在1％左右，经验算均通过。在根据能力保护原则计算桩基配筋后发现桩基配筋较柱有大幅增加，为便于桩基和柱钢筋的绑扎，在必要时将桩基钢筋每两根一束布置，使其束数与柱主筋一致，但因此增加了桩基主筋数量，鉴于桩基弯矩随深度减弱较快，分批将主筋截断以节约造价。根据上述原则两种典型跨径不同墩高下的配筋设计结果见表1
表1部分桥梁配筋结果
从上述计算结果中可发现以下规律。
1）在本项目所在区域和公路等级条件下，能力保护构件计算控制构件配筋。
2）由于采用了能力保护构件设计，作为能力保护构件的桩基础，其主筋配置较《细则》前大大增加，配筋率较墩柱大，且墩柱越矮，所需配置的钢筋越多。
3）墩柱箍筋较以前增加很多，有些同样，墩柱越矮，所需配置的箍筋也越多。在《细则》颁布之前，箍筋往往采用直径8mm或10mm的光圆钢筋，其间距15～20cm，柱顶底加密区也仅加密为间距10cm。而根据《细则》能力保护构件计算的箍筋，在塑性铰范围内，需采用直径12mm甚至16mm的螺纹钢筋，间距小至8cm。
5、结语
通过本项目所做的分析及与以前设计的对比发现以下结论。
1）《细则》实施后对桥梁的抗震能力进行了有针对性的加强。
2）《细则》对于墩柱的抗弯并没有提高要求，以前设计的桥梁墩柱，仍可满足要求。
3）由于采用了能力保护设计原则，能力保护构件的承载能力是根据相邻构件的承载能力确定的，所以墩柱的钢筋配置越多，则桩基的配筋、塑性铰区域箍筋、盖梁配筋就越多。
4）由于墩柱越矮，其承载能力越高，导致越矮的墩柱，其塑性铰区域箍筋及与其相邻的桩基、盖梁配筋就越多。尽管《细 则》规定矮墩（墩 高／直径＜2．5的墩）不采用能力保护构件设计，但实际计算中发现，未达到矮墩标准，但墩柱很矮，接近矮墩的桥墩，按照能力保护构件设计，其桩基配筋和塑性铰区域箍筋过多，甚至很难满足构造要求。
参考文献：
［1］JTG／TB02－01—2008公路桥梁抗震设计细则［S］．
［2］CALTRANSSeismicDesignCriteria［S］．
［3］JTGD63—2007公路桥涵地基与基础规范［S］．
桥梁设计分析范文5
关键词：山区；桥梁基础；设计；计算
在桥梁结构设计过程中，做好了上部结构设计、下部墩台设计之后，再下来的设计重点就是基础设计。任何结构物的基础都是与相应的地基相接触，因而设计人员在做基础设计时必须掌握两方面的知识。一是掌握各种桥梁基础结构方面的知识，一是懂得相关的工程地质方面的知识。山区桥梁，正是由于其工程地质方面的复杂多样性导致了桥梁基础设计具有了相当的难度，再加上山区工程地质当中往往会遇到岩溶、滑坡、冻土、黄土等各种不良地质条件，就更加增添了基础设计的复杂性。近年来，公路工程环境保护越来越被人们所认识和重视，早期的一些较粗糙的基础设计常常诱发地质病害，防护加固、地基处理又加大了工程费用，被破坏的原有自然环境又进一步造成水土流失……种种迹象都要求工程设计人员在做工程设计时，应尽可能的做到环保优先，最大限度的减少对自然环境的扰动，在做基础设计时就更应精心设计，地制宜的选择最适宜的基础结构型式。
1基础设计
任何结构物都建造在一定的地层上，结构物与地层接触的部分就是基础。工程实践表明：结构物的地基与基础的设计和施工质量的优劣，对整个结构物的质量和正常使用起着根本的作用。基础工程时隐蔽工程，如有缺陷，较难发现，也较难弥补和修复，而这些缺陷往往直接影响整个结构物的使用甚至安全。基础工程在质量、工期、费用3大指标上影响着整个工程建设的始终，在工程建设中占据了举足轻重的重要地位。因此，对于桥梁工程设计人员，应该全面掌握桥梁基础的专业知识，了解各种桥梁基础的特点及适用范围，才能在各种复杂的地质条件下发挥所长精心设计基础工程，确保桥梁工程建设更好完成。
2基础工程的分类及特点
基础根据埋置深度分为浅基础和深基础。将埋置深度较前(一般小于5米)，且施工简单的基础称为浅基础；由于浅层土质不良，需将基础置于较深的良好土层上，且施工较复杂的基础称为深基础。基础埋置在土层内深度虽较浅，但在水下部分较深，如深水中桥墩基础，称为深水基础，在设计和施工中需要作为深基础考虑。公路桥梁及其人工构造物首先考虑用天然地基上的浅基础。当需要设置深基础时常采用桩基础或沉并基础，我国公路桥梁现今最常用的深基础是桩基础。
（一）浅基础的特点
天然地基浅基础特点是施工简单，不需大型的机具设备，比较经济，在中、小型桥梁上使用较广泛。浅基础根据受力条件及构造可分为刚性基础和柔性基础两大类。基础内不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础。柔性基础需在基础当中配置一定数量的钢筋，如十字条形基础、箱形基础等。其特点是整体性能较好，抗弯刚度大，对上部结构产生的附加应力比较小，适用于地基条件略差上部结构较高时。
（二）深基础的特点
深基础特点是承载力高、稳定性好、埋置深度大、工期短、适应大型及大跨度桥梁的建设。常用的深基础有桩基础、沉井基础、气压沉箱基础等。沉井基础是以井内挖土，依靠自身重量克服井壁摩阻力后下沉至设计标高，然后经过混凝土封底，并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础。沉箱基础是一个有盖无底的箱形结构物，人在压入压缩空气的工作室内挖土，沉箱依靠自重沉入土中。这两种基础都具有整体性强，稳定性好，能承受较大荷载等特点。但在公路桥梁中最常用的深基础是桩基础。
（三）桩基础的特点
桩基础由若干根桩和承台两个部分组成。桩在平面排列上可成为一排或几排，所有桩的顶部由承成一整体并传递荷载。桩基础的作用是将承台以上结构物传来的外力通过承台、由桩传到较深的地基持力层中去，承台将各桩联成一整体共同承受荷载。各桩所承受的荷载由桩通过桩侧土的摩阻力及桩端土的抵抗力将荷载传递到桩周土层中去。桩基础的特点是承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀，具有较好的适应性。桩基础按施工方法可分为挖孔桩、打入桩和钻孔灌注桩。桩基础按受力特性可分为支承桩(或嵌岩桩)及摩擦桩。需要说明的一点是，对于支承桩(或嵌岩桩)，可认为大部分垂直荷载可由桩底岩层抵抗力承受，但对于较长的支承桩(或嵌岩桩)，因受荷载后桩身弹性压缩较大，将在桩侧产生摩阻力，作设计时尚应考虑。对于摩擦桩，一般情况下，除桩侧土的摩阻力支承垂直荷载外，桩底土层抵抗力也支承部分垂直荷载。
3山区桥梁基础工程的常见形式及特点
对于山区公路桥梁，墩台基础形式主要有两类：钻(挖)孔桩基础(嵌岩桩或摩擦桩)和明挖扩大基础。
在做设计时，应根据具体地基条件来选择基础形式。一般来说，对于地质条件较好的桥位处，指岩层或地基持力层埋藏位置较浅，一般不大于5米，且基岩稳定，山体平缓，基础边缘距坡面有一定安全距离的情况下，我们首先选择明挖扩大基础。小型构造物，如涵洞、通道，一般也考虑设计为浅基础，若地基持力层达不到承载力要求可考虑采用换填或夯实等方法对地基先进行处理。对于荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的地基持力层位置较深时，可考虑采用桩基础。桩基础的设计核心是在满足单桩承载力的前提下，以摩擦桩桩长作为控制指标；嵌岩桩一般取用双控指标：嵌岩深度和基岩强度。目前规范对嵌岩深度无明确要求，设计中一般取用2.5倍桩径。此外，对于山区中一些常见的不良地质现象，如滑坡、岩溶、崩塌、泥石流、断层、破碎带、湿陷性黄土、膨胀土、冻土等等，在公路选线上首先应合理绕避，在基础设计时应先对地基进行综合处理。例如，对于湿陷性黄土地区桥梁基础设计时，必须考虑不均匀沉降与地基承载力不均匀给上部结构带来的问题，采用明挖扩大基础时，尽量以非自重湿陷性黄土层作为持力层，并对其进行加固和防排水处理，采用桩基础时，桩必须穿透湿陷性黄土层，计算摩擦桩承载力时必须考虑湿陷性土层产生的负摩阻力。对于岩溶地区的基础设计，首先应详细进行工程地质勘探，在设计方案上使结构物尽量避开强岩溶地区和地质构造破碎带，桩位处的溶洞应进行逐桩钻探，准确查明桩位溶洞的详细资料，并根据具体情况采用打穿或挤填等处理方法。
4桩基础的设计计算
桩基础的设计，最根本的是从分析单桩入手，确定单桩承载力，然后结合桩基础的结构和构造型式进行基础受力分析计算。
根据《公路桥涵地基及基础设计规范》，摩擦桩的单桩轴向受压容许承载力[P]可按下列方法进行计算：
式中A：桩截面面积(m2)
u：桩截面周长(m)
(成孔直径按钻头直径增大5cm-10cm)
l：桩在局部冲刷线以下的有效长度(m)
：桩壁土的平均极限摩阻力(KPa)
：土层i的层厚(m)
：桩尖土的极限承载力(KPa)，按下式计算：
式中 ：桩底清底系数取0.7~0.8
：桩长比效应修正系数0.7~0.72
：桩尖土容许承载力(KPa)
：桩尖土容许承载力深度修正值取2.0~3.0
：桩周土平均容重(KN/m3)取20KN/m3
h：桩埋置深度(m)当h的计算值大于40m时，按40m计算。
嵌岩桩的单桩轴向受压容许承载力[P]可按下式进行计算：
式中 ：岩石单轴抗压强度(KPa)
A：桩截面面积(m2)
U：桩截面周长(m)
h：桩嵌岩深度(m)
：桩端阻力修正系数0.4
：桩端阻力修正系数0.032
结束语
在山区桥梁基础设计过程中，应本着环境保护的理念，因地制宜的慎重选择基础结构型式，准确计算精心施工才可以保证基础设计的成功。
参考文献：
[1]陈奉敏、汪宏.山区高速公路桥梁的设计体会[J].公路交通技术，2008(4)
桥梁设计分析范文6
关键词：公路桥梁；设计；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
中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：
引言
随着经济的快速发展，我国修建的公路桥梁越来越多，而且近年来各种地质等灾害频发，给国家和社会带来巨大损失，因而对公路桥梁设计方法和抗震措施的研究具有重要的现实意义。本文作者结合近年来公路桥梁设计的工作经验，对其设计过程中常见的重点、难点与安全问题做分析和研究。
1、桥梁设计的总原则
桥梁设计几乎涵盖了所有的桥梁类型，桥梁结构自身的安会性需靠可靠的结构计算分析成果和合理的构造处理措施来保证。除了要考虑恒载、活载、地震衙载、施工荷载及其它荷载等，还应注重考虑强风荷载、雪筒载、冻胀力、水力等对桥梁产生的影响。另外，所选桥型的造价是否合理是一个非常现实的问题，所以桥梁设计不但要考虑其技术的可行性，更重要的是要考虑所选桥型的经济指标是否达到了最佳范围。
桥梁与抗震
我国处于世界两大地震带――环太平洋地震带和亚欧地震带之间，是一个强震多发国家。汶川、玉树地震表明强烈地震将引发长期的社会政治、经济问题，并带来难以慰籍的感情创伤。在抗震救灾中，公路交通运输网更是抢救人民生命财产和尽快恢复生产、重建家园、减轻次生灾害的蓖耍环节，所以公路桥梁是生命系统工程中的重要组成部分，公路桥梁抵抗震害的能力是桥梁设计中重点关注的问题之一。
桥梁震害中获得的经验和知识是推动桥梁抗震设计的原动力，随着建筑物与地震反应关系的研究深入，桥梁抗震设计理论得到了提高与拓展，2008年我国公路桥梁设计规范由《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/I'B02一01一2008)替代原来的《公路丁程抗震设计规范)(JTJ004-89)，是我国桥梁设计的一大进步，根据历次大地震的调查研究，公路桥梁的地震破坏主要形式总结归纳如下:
(1)桥梁上部结构受水平力作用滑落(汶川百花大桥落梁)；
(2)桥墩塑性铰的抗弯、抗剪强度不足，导致桥墩破坏(日本阪神大量墩柱破坏)；
(3)桥墩、桩基础钢筋的连接及锚固性能不足，导致桥墩破坏(最为常见)；
(4)桥梁支座等连接部位破坏(最为常见)。
常规桥梁抗震设计茸先应是抗震构造措施，根据汶川地震相关调查表明干线公路桥梁由于采用了合理的抗震构造措施，结构安全富裕较多，震后其破坏远小于地方道路桥梁。抗震构造措施是总结桥梁震害经验的基础上提出的设计原则，事实表明抗震构造措簏可以起到有效减轻震害作用，而所耗费的工程代价往往较低。
提高公路桥梁安全性的设计分析
3.1重视桥梁的耐久性
提高混凝土自身的耐久性是解决桥梁结构耐久性的前提和基础。除此之外，要从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性。
3.2防控钢筋混凝土裂缝
加大钢筋的混凝土保护层厚度，是保护钢筋免干锈蚀，提高混凝土结构耐久性的最重要的措施之一。控制混凝土的裂缝，除按规范要求控制正常使用极限状态的工作裂缝以外，更重要的是要采取构造措施，控制混凝土施工及使用过程大量出现的非工作裂缝。
3.3加强桥面的防水设计
桥面铺装层应采用密实性较好的混凝土，混凝土铺装层内应设置钢筋网．防止混凝土开裂。采用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料，都能收到较好的防水效果。桥面铺装层顶面应设置防水层，特别是连续梁(或悬臂梁)的负弯矩段更应十分重视防水层设计。此外，还需加强泄水管设计，应特别注意泄水管周边的构造细节处，加强伸缩缝处的排水设计，防止水分从伸缩缝处渗入梁内。
公路桥梁的震害及特征
对国内外震害的调查表明，在过去的地震中，有许多桥梁遭受了不同程度的破坏，其主要震害有以下几点。
4.1桥台震害
桥台的震害主要表现为桥台与路基一起向河心滑移，导致桩柱式桥台的桩柱倾斜、折断和开裂；重力式桥台胸墙开裂，台体移动、下沉和转动；桥头引道沉降，翼墙损坏、开裂，施工缝错工、开裂以及因与主梁相撞而损坏。桥台的滑移与倾斜会进一步使主梁受压破坏，甚至使主梁坍毁。
4.2 桥墩震害
桥墩震害主要表现为桥墩沉降、倾斜、移位，墩身开裂、剪断，受压缘混凝土崩溃，钢筋屈曲，桥墩与基础连接处开裂、折断等。
4.3支座震害
在地震力的作用下，由于支座设计没有充分考虑抗震的要求，构造上连接与支挡等构造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，导致了支座发生过大的位移和变形，从而造成如支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等，并由此导致结构力传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。
公路桥梁设计的抗震措施
5.1防止落梁的措施
《公路桥梁抗震设计细则》指出上部结构主梁的支承长度a≥70+ 0.5 L(L为梁的计算跨径，L单位为m，a 单位为cm)，该取值沿用自日本抗震设计规范，多数设计者认为规范取值较为保守，比上一代规范《公路工程抗震设计规范 (JTJ004-89))有较大提高 (a≥50+L)。这里需指出该种认识属于误区，当“长桥高墩”时应在规范基础上给予更多的安全富余。例如：都汶高速公路庙子坪岷江大桥第10跨(跨径50m、墩高70m)。虽然盖梁宽度高达3.0 m(根据《桥梁抗震细则》要求，含伸缩缝宽度取2.1m即可 )，但该桥还是发生纵向落梁，所以在设计中应注意“长桥高墩”，特别是设置有伸缩缝的相邻联桥墩，不仅要将主粱支承长度取值放大一些，还需要设置主粱限位装置。根据国外规范以及《抗震设计细则》精神，同时应设置纵向防落梁构造，同时应注意限位装置不得有碍于防落梁构造的发挥。
5.2支座形式和布置方式
支座选型长期以来被忽视，常规粱桥多采用普通橡胶支座，汶川地震后的调查表明普通橡胶支座破坏后加剧了桥梁损伤，建议根据桥梁设防要求，选用适用的支座类型。基本地震动峰加速度峰值0.19地区和以上地区应选择减震型橡胶支座。作为支座的布置是否合理至关重要，汶川百花大桥第5联(5×20m)采用一个阉定支座，其余墩为活动支座。导致全联上部结构水平地震力几乎完全由固定支座下的桥墩承担，该桥墩迅速破坏后，造成全联坍塌网。对于连续梁桥在设置固定支座后，应充分考虑同定支座设置对抗震的不利影响，慎用墩梁固结方案，应注重考虑各墩水平受力的平均分担。
5.3柱式桥墩的合理设计
柱式墩是桥梁设计中最为常见的结构形式，日本阪神地震中显示出大量圆形独柱墩崩溃性破坏，汶川地震相关资料表明矩形墩要优于圆形墩，抗震设计中应首先尽量避免选用抗震性能差的圆形独柱结构，同时优先选择矩形截面形式。其次应重视桥墩中间的横梁设置，横梁刚度不宜过大，避免导致“强梁弱柱效应” 的出现，造成结构的第一塑性铰出现在墩柱之上，而不是横梁上，致使结构失效。
桥墩是支撑梁体的主要构件，同时由于桥梁结构“上刚下柔”的特点使得桥墩极易出现破坏．其破坏主要包括墩身剪断、压溃和开裂，应根据抗剪计算来配置箍筋，选择合理的箍筋间距，注意箍筋的搭接构造细节。设防裂度7度及以上应通过计算确定墩柱尺寸，保证塑性铰区位于墩柱范围内，甥性铰庆钢筋应根据《公路桥梁抗震细则》进行加密，加密箍筋可采用12mm一16ram带肋钢筋，但锚固于盖梁、承台部分的加密钢筋采用螺旋箍筋欠妥，施工单位反映由于盖梁中钢筋原有钢筋很多，螺旋筋布置十分困难。建议采用环形箍筋为宜。
结束语
常规性梁桥设计构造上应首先满足地震时上部结构的横向位移的要求，采用合理的支承长度以及防落梁构造措施，并设置限位装置；其次应注意支座的类型与合理布置；其三是注意桥墩的延性构造细节。随着《公路桥梁抗震细则》的颁布和推广，桥梁抗震设计必然进入一个新的层面。
参考文献
[1]庄卫林，刘振宇，蒋劲松．汶川大地震公路桥粱震害分析及对策[J]．岩石力学与工程学报，2009，28(7):1377―1387．
[2]TG／TB02-01-2008，公路桥梁抗震设计细则[S]北京：人民交通出版社2008．
