導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇橋梁設(shè)計分析，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

中圖分類號：U441+.4 文獻標識號：A 文章編號：2306-1499（2013）05-（頁碼）-頁數(shù)

近年來，我國地震頻頻發(fā)生，但隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，抗震防災(zāi)越來越重要。公路橋梁是社會重要的交通樞紐，公路橋梁等交通工程在地震中遭到嚴重破壞，嚴重影響到抗震救災(zāi)的需要。因此，增強橋梁的抗震能力，加強橋梁工程抗震研究的重要性便顯得十分重要。而在橋梁的設(shè)計與施工中對橋梁的抗震能力有著特殊的要求，做好抗震強度和穩(wěn)定的設(shè)計工作，是目前做好橋梁工程的重中之重。

1 地震對橋梁的破壞原因分析

當?shù)卣鸢l(fā)生后，橋梁的破壞形式一般表現(xiàn)為以下幾種：

（1）橋臺。橋臺的破壞主要表現(xiàn)為橋臺與路基一起向河心滑移，導(dǎo)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(zhuǎn)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。

（2）橋墩。橋墩破壞主要表現(xiàn)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(chǔ)連接處開裂、折斷等。

（3）支座。在地震力的作用下，由于支座設(shè)計沒有充分考慮抗震的要求，構(gòu)造上連接與支擋等構(gòu)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(dǎo)致了支座發(fā)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(gòu)造上的破壞等，并由此導(dǎo)致結(jié)構(gòu)力傳遞形式的變化，進而對結(jié)構(gòu)的其他部位產(chǎn)生不利的影響。

（4）主梁。橋梁最嚴重的破壞現(xiàn)象是主梁墜落。落梁主要是由于橋臺、橋墩傾斜、倒塌，支座破壞，梁體碰撞。

（5）地基與基礎(chǔ)。地基與基礎(chǔ)的嚴重破壞是導(dǎo)致橋梁倒塌，并在震后難以修復(fù)使用的重要原因。地基破壞主要表現(xiàn)為砂土液化、地基失效、基礎(chǔ)沉降和不均勻沉降破壞及由于上承載力和穩(wěn)定性不夠，導(dǎo)致地面產(chǎn)生大變形，地層發(fā)生水平滑移、下沉、斷裂。

（6）橋梁結(jié)構(gòu)。橋梁結(jié)構(gòu)的破壞表現(xiàn)在如結(jié)構(gòu)構(gòu)造及連接不當所造成的破壞、橋臺臺后填土位移過大造成的橋臺沉降或斜度過大而造成墩臺承受過大的扭矩引起的破壞現(xiàn)象等。

2 橋梁的抗震設(shè)計原理

盡管目前的橋梁抗震設(shè)計分析的手段在不斷提高，分析的理論在不斷完善，但由于抗震設(shè)計計算原理是建立在一定假設(shè)條件基礎(chǔ)上的，地震作用的復(fù)雜性，地基影響的復(fù)雜性和橋梁結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性，可能會導(dǎo)致理論計算分析和實際情況相差很大。常見的橋梁抗震設(shè)計方法有：設(shè)計靜力法、反應(yīng)譜法和動態(tài)時程分析法。

（1）靜力法

靜力法把地震加速度看作是橋梁結(jié)構(gòu)破壞的唯一因素，忽略了結(jié)構(gòu)本身動力特性對結(jié)構(gòu)反應(yīng)的影響，應(yīng)用存在較大局限性。事實上只有絕對鋼性的物體才能認為在振動過程中各個部分與地震動具有相同的振動，所以只對剛度很大的結(jié)構(gòu)例如重力橋墩、橋臺等結(jié)構(gòu)應(yīng)用靜力法近似計算。

（2）反應(yīng)譜法

目前我國的公路及鐵路橋梁均主要采用反應(yīng)譜方法。反應(yīng)譜法的思路是對橋梁結(jié)構(gòu)進行動力特性分析（固有頻率，主振型），對各主振動應(yīng)用譜曲線作某強震記錄的最大地震反應(yīng)計算，最后一般通過統(tǒng)計理論對各主振型最大反應(yīng)值進行組合，近似求得結(jié)構(gòu)的整體最大反應(yīng)值。

（3）動態(tài)時程分析法

動態(tài)時程分析法是上世紀六十年代以后伴隨有限元法、計算機技術(shù)兩方面的發(fā)展而出現(xiàn)的。該法把大型橋梁結(jié)構(gòu)離散成多節(jié)點、多自由度的結(jié)構(gòu)有限元動力計算模型，將地震強迫振動的激振（地震加速度時程）直接輸入，借助計算機逐步積分求解結(jié)構(gòu)反應(yīng)時程。

3 橋梁的抗震設(shè)計

3.1對常規(guī)的簡支橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)加強橋面的連續(xù)構(gòu)造，以及需提供足夠的加固寬度以防止主梁發(fā)生位移落梁，另外還應(yīng)適當?shù)募訉挾张_頂蓋梁及支座的寬度，并增設(shè)防止位移的隔擋裝置。對采用橡膠支座而無固定支座的橋跨，應(yīng)加設(shè)防移角鋼或設(shè)擋軌，作為支座的抗震設(shè)計。

3.2在地震區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)以采用跨度相等、每聯(lián)連續(xù)跨內(nèi)下部墩身剛度相等為宜?？缍炔痪丈韯偠炔坏葮O易發(fā)生震害。對各墩高度相差較大的情況可采用調(diào)整墩頂支座尺寸和樁頂設(shè)允許墩身位移的套筒來調(diào)整各墩的剛度，以便使之剛度盡量保持一致。地震區(qū)橋跨不宜太長，大跨度意味著墩柱承受的軸向力過大，從而降低墩柱的延性力。

3.3對高烈度區(qū)的橋梁設(shè)計應(yīng)在縱向設(shè)置一定的消能裝置，如采用減、隔震支座，以及在梁體和墩臺的連接處增加結(jié)構(gòu)的柔性和阻尼以便共同受力和減小水平橋梁荷載。

3.4由于拱橋?qū)χё轿灰剖置舾?，而兩邊橋臺的非同步激振會引起較大的偽靜力反應(yīng)，有時甚至?xí)笥趹T性力所引起的動力反應(yīng)，因此要求震區(qū)的拱橋墩臺基礎(chǔ)務(wù)必設(shè)置于整體巖盤或同一類型的場址以保證震時各支座的同步激振。

3.5橋梁的基礎(chǔ)應(yīng)盡可能的建在可靠的地基上，應(yīng)加強基礎(chǔ)的整體性和剛度，同時采取減輕上部荷載等相應(yīng)措施，以防止地震引起動態(tài)和永久的不均勻變形。在可能發(fā)生地震液化的地基上建橋時，應(yīng)采用深基礎(chǔ)，使樁或沉井穿過可能液化的土層埋人較穩(wěn)定密實的土層內(nèi)一定深度。并在樁的上部，離地面1～3m的范圍內(nèi)加強鋼筋布設(shè)。

3.6墩柱設(shè)計中應(yīng)盡可能的使用螺旋形箍筋，以便為墩柱提供足夠的約束。另外墩身及基礎(chǔ)的縱向鋼盤伸入蓋梁和承臺應(yīng)有一定的錨固長度以增強連接點的延性，并且，橋墩基腳處應(yīng)有足夠的抵抗墩柱彎矩與剪切力的能力，不允許有塑性鉸接。

3.7采用將橋墩某些部位設(shè)計成具有足夠的延性，以使在強震作用下使該部位形成穩(wěn)定的延性塑性鉸，并產(chǎn)生彈塑性變形來延長結(jié)構(gòu)的振動周期，耗散地震力。

3.8采用上部結(jié)構(gòu)和橋墩完全連接的剛構(gòu)體系，并且樁尖穿過可液化層達到堅硬土層上，由于結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)增大和堅實的樁尖承載能力的保證，減少了由于土壤變形而失效的可能性。

4 橋梁抗震設(shè)計要點

4.1橋梁抗震設(shè)計在多級設(shè)防標準的要求下，對結(jié)構(gòu)強度、延性變形、結(jié)構(gòu)控制、結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定也要求在多級設(shè)防的原則下進行抗震設(shè)計。

4.2對橋梁抗震性加以分析研究，某類結(jié)構(gòu)不能在地震區(qū)內(nèi)修建。在分析研究原有結(jié)構(gòu)抗震性能的基礎(chǔ)上，應(yīng)提出更能適應(yīng)地震作用的結(jié)構(gòu)型。其次，對結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計不是被動地作為地震作用時結(jié)構(gòu)強度、變位的驗算，而是要從設(shè)計角度，提高結(jié)構(gòu)的防震能力，要系統(tǒng)考慮結(jié)構(gòu)的行為能力設(shè)計。

4.3針對目前大量高架橋倒塌毀壞的教訓(xùn)，必須開展對抗震支座、各種型式橋墩的延性研究，要利用約束混凝土的概念提高它的延性。不但對鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土，而且對高強混凝土結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)的延性都需展開研究。

4.4研究結(jié)構(gòu)控制的有效型式，加強抗震措施。必須采用“以柔克剛”的設(shè)想來考慮地震區(qū)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防的出發(fā)點。對地裂、地面鍺動、邊坡倒塌、沙土液化時橋梁結(jié)構(gòu)如何抗震設(shè)防也應(yīng)該作深入的研究。

結(jié)語

雖然目前還沒有科學(xué)技術(shù)來提前預(yù)測地震的發(fā)生還，但是在地震發(fā)生前，我們是可以提前防范，以減少損失的。只要我們通過研究認識地震對結(jié)構(gòu)的破壞規(guī)律，對橋梁的設(shè)計，根據(jù)具體的地質(zhì)環(huán)境條件，同時綜合考慮經(jīng)濟因素與安全因素，選擇最合理的抗震措施，就能盡量降低地震災(zāi)害的影響。

參考文獻

篇2

Abstract: this article with the domestic and foreign highway bridge design analysis based on the highway bridge is discussed, analyzed the technical indexes and bridge flat constitute the geometry of the linear, the carriageway width and horizontal arrangement, the safety facilities, environment and other related factors and traffic safety, the relationship of road and bridge built for himself the management, conservation and bridge under construction design construction to provide the technology safety guidelines.

Key words: the highway bridge, design, analysis and study

中圖分類號:S611文獻標識碼：A 文章編號：

國外對橋梁設(shè)計強調(diào)“3E”，即功效（Efficiency）、經(jīng)濟（Economy）和優(yōu)美（Elegance）三要素，這和我國實用、經(jīng)濟、美觀的原則是一致的。橋梁設(shè)計之前，設(shè)計師應(yīng)首先就橋位、橋型方案征求橋位處公眾的意見，并說明橋梁的施工可能會對環(huán)境和公眾帶來不便，取得公眾的諒解和支持。避免施工中由于公眾不理解而出現(xiàn)的安全問題。橋型方案的選擇一定要與當?shù)氐娜宋沫h(huán)境協(xié)調(diào)，使橋梁建成后成為當?shù)匾痪啊蛄涸O(shè)計能夠在安全美，功能美，結(jié)構(gòu)美，經(jīng)濟美，視覺美，環(huán)境美等方面做到最優(yōu)的方案。近年來我國橋梁建設(shè)取得了長足的進步，但是，我們在設(shè)計中對橋梁的美學(xué)要求不夠高，缺少建筑師的參與和進行各種比例的多方案比較，留下了不少遺憾。許多纜索承重橋梁的橋塔缺少美學(xué)處理，給人以笨拙、呆板和粗糙的感覺。

一、橋梁縱斷面設(shè)計

1.1縱坡坡度

1.1.1縱坡坡度上限

縱坡過大，對于保持車輛的合理速度，維持連慣的駕駛狀態(tài)有負面影響，從而對安全不利。為從安全角度以確定縱坡上限的取值，本文研究了較大的縱坡與事故的關(guān)系，建議避免1.5度以上的縱坡。

1.1.2縱坡坡度下限

最小縱坡是依據(jù)排水的需求而確定的，縱坡過小，排水不暢，雨天導(dǎo)致橋面積水，危及車輛安全。以本次研究的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，可以得到小于0.5%的縱坡，是較顯著的(雨天)事故多發(fā)段，建議多雨地區(qū)橋梁除了做好橫向排水設(shè)計外，在設(shè)計中要盡量避免小于0.5%的縱坡。

1.1.3縱坡坡度推薦值

橋梁縱坡的選定，一般在上下限之間取值，但是具體設(shè)計中根據(jù)特定的線形組合、特定的環(huán)境而確定。橋梁在平曲線里面且設(shè)超高的、跨線橋下等特殊的不利于排水的區(qū)段，應(yīng)控制縱坡相對下限有較高取值。在非機動車交通量較大的橋梁上，則可根據(jù)實際情況縱坡適當放緩，以不大于2%為宜。

1.2縱坡坡長

1.2.1最小坡長

縱坡長度過短，出現(xiàn)鋸齒形縱斷面，這種線形使行車頻繁顛簸，甚至可能產(chǎn)業(yè)顛簸的疊加與共震，危及安全。視覺上，這種線形使駕車者有路線不連續(xù)，線形破碎的感覺。因此，坡長的最小值應(yīng)予以控制，橋梁最小坡長的規(guī)定值可參見下表。

1.2.2坡長上限

坡長過大，下坡時車輛速度漸增，不利于安全。而坡長對于車輛的影響是與坡度共同作用的。以前分析可知，坡度增加，坡長增加，將共同作用產(chǎn)生疊加效果，帶動區(qū)段事故數(shù)的增長。

1.3豎曲線

經(jīng)研究，橋梁上的豎曲線長度要大于5倍的行車速度，安全行車視覺上所需的豎曲線最小半徑和最小長度，橋梁豎曲線指標建議如下表所示。

二、平縱線形組合與銜接設(shè)計

2.1平面直線與曲線聯(lián)接

以往，橋梁設(shè)計中由于遷就地形，造成了許多長直線與小半徑曲線銜接，安全分析表明，長直線與小半徑曲線銜接處常常由于車輛慣性的高速行駛，從而引起安全隱患。具體適當?shù)闹本€長度與銜接曲線的半徑取值，應(yīng)根據(jù)橋梁的設(shè)計車速和橋位的地形，確定安全的設(shè)計區(qū)

間。.

2.2彎坡疊加的橋梁

在平面曲線段，同時有縱坡存在，即形成彎坡疊加情況，這是高速公路橋梁中常見的形式。從直觀分析，該種形式是不利于行車的。本文針對彎與坡的組合進行了安全特性研究，首先，利用設(shè)計指標求得DC值，再利用經(jīng)驗公式得到預(yù)測事故值。對預(yù)測事故值相對較大的區(qū)段，可以采取工程改造，增設(shè)標志等各種措施減少隱患。

2.3縱坡與平曲線的銜接

長下坡，接小半曲線是有危險傾向的設(shè)計，易造成車輛在不自覺的高速情況下駛?cè)肫角€，事故隱患大為增加。

縱坡與平曲線銜接時，坡長越大、坡度越陡、所銜接的平曲線半徑越小，事故發(fā)生概率就越大。根據(jù)這一規(guī)律，可以在橋梁設(shè)計中計算具有相同銜接方式的區(qū)段，再加以改進。

2.4橋梁上平面曲線與豎曲線的平衡

當橋梁位于小半徑(2000m以下)平曲線上且與豎曲線部分或全部重疊時，應(yīng)考慮平豎曲線半徑的大小平衡，以利于行車的安全。根據(jù)己有的研究成果，綜合考慮安全和成本之后，得到平豎曲線平衡的半徑推薦值，其

三、橋孔布置

3.1通航河流

在通航河流上，橋下通航孔的位置和孔數(shù)往往決定橋梁的規(guī)模和設(shè)計難度。在設(shè)計中，要根據(jù)船運、筏運的不同特點和要求，充分考慮河床演變所引起的航道變化，將通航孔布設(shè)在穩(wěn)定的航道上，必要時可預(yù)留通航孔上。

對于象長江一類的特大型河流，應(yīng)就通航孔的位置、孔數(shù)作專題研究報告并報航道主管部門批準。

3.2流冰及漂浮物河流

位于有封凍及流冰的河段，應(yīng)首先調(diào)查冰厚、冰塊最大尺寸、冰塊的密度、流冰的速度等基礎(chǔ)資料，橋孔布設(shè)應(yīng)充分考慮冰塊的排瀉，橋梁墩臺應(yīng)設(shè)計有破冰和防撞設(shè)施。

在有大量飄浮物或有沖積物的河流中，橋孔布設(shè)應(yīng)保證橋梁能順暢渲泄洪水和泥砂。橋梁墩臺的設(shè)計應(yīng)保證遭受撞擊時的安全性。

四、橋面橫向布置

4.1行車道數(shù)

根據(jù)我國現(xiàn)有公路行車安全營運調(diào)查比較，高速公路橋梁采用四個車道比較符合安全經(jīng)濟的原則。當行車速度為120km/h，交通量超過四車道的飽和交通量時可選擇六車道或八車道，行車速度小于12Okm/h時，采用六車道或八車道須進行技術(shù)經(jīng)濟論證。

二、三級公路基本采用雙車道，四級公路一般采用單車道。二級公路當混合交通量大，可采用兩個快車道和兩個慢車道組成的四個車道。

城市橋梁一般可選擇六車道或八車道，個別采用兩個快車道和兩個慢車道組成的四個車道。交通事故調(diào)查表明，不宜采用三車道的斷面布置形式。

4.2行車道寬度

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。其余橋梁雙向車道取值建議采用下表：

4.3殘疾人通道

對于城市橋梁人行道，要專門考慮殘疾人輪椅車上、下行走的要求。為滿足殘疾人自己推行，則人行道的寬度、坡度要考慮便于殘疾人輪椅上、下走。

五、橋梁安全設(shè)施

5.1交通標志

橋梁交通標志設(shè)置場所的選擇，首先要考慮到標志的易識別性，標志應(yīng)設(shè)置在容易被發(fā)現(xiàn)的地方。其次，要橋梁與接線的幾何線形、交通流量、流向和交通組成，道路沿線的狀況等對標志設(shè)置位置的影響。

交通標志的設(shè)置應(yīng)確保行車的安全、快捷的通暢。標志的布設(shè)應(yīng)以完全不熟悉周圍路網(wǎng)的外地司機為對象，使其能夠通過標志的警示和指引安全、快捷地到達目的地。道路交通標志所提供的信息應(yīng)及時、正確，同時避免信息過載，并對重要的信息給予重復(fù)顯示的機會。

交通標志的照明分為內(nèi)部照明和外部照明兩種，無論是內(nèi)部照明還是外部照明都要求能夠使交通標志在夜間具有至少150m的視認距離，同時外部照明光源不能給路上司機造成眩光而且其燈具和陰影不能影響標志的認讀。

5.2防眩設(shè)施

高速公路上無照明的大橋、高架橋都應(yīng)設(shè)置防眩設(shè)施。對于夜間交通量較大和大型車混入率較高的橋梁、豎曲線上對駕駛員有嚴重眩光影響的橋梁、長直線橋梁等也要設(shè)置防眩設(shè)施。

篇3

體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計推動了橋梁工程行業(yè)的迅速發(fā)展，這種橋梁技術(shù)不僅僅能夠減輕橋梁施工的難度，并且有效的提高了建設(shè)企業(yè)的經(jīng)濟效益，加強減少建設(shè)成本的力度，并且建筑物的安全系數(shù)較高，所以在建筑行業(yè)被廣泛的應(yīng)用。體外預(yù)應(yīng)力的應(yīng)用是非常廣泛的，其技術(shù)原理是把木條一一圍成桶的形狀，然后用竹篾拉緊，讓木條呈現(xiàn)出一個擠壓的現(xiàn)象，這樣就會形成了一個水桶，并且不會漏水，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，人類把這項技術(shù)應(yīng)用在了橋梁設(shè)計中，大大提高了橋梁施工的便利程度，也加強了橋梁建筑物的安全性和穩(wěn)定性，是一項優(yōu)秀的施工技術(shù)。

1應(yīng)用體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計的意義

體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計能夠加強橋梁建筑物的硬度，并且這種預(yù)應(yīng)力能夠有效的應(yīng)用在橋梁的截面外，這樣不僅僅能夠有效的減弱橋梁建筑物的重量，并且也能夠提高工程的進度，這種橋梁技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)養(yǎng)護，以往的橋梁技術(shù)在于養(yǎng)護工作上有很大的難度，而體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計中能夠?qū)κ艿搅烁g的建筑物進行替換，這樣不僅僅提高了橋梁建筑物的安全性，也有效的減少了施工實踐的次數(shù)，從而縮小了施工的難度，有效的改善了橋梁的結(jié)構(gòu)性能，但是此橋梁技術(shù)也存在很多不足的地方，例如，橋梁建筑中的混凝土比較容易遭到損壞，并且這種橋梁技術(shù)的計算方法非常復(fù)雜，加工的費用也很高，所以要不斷的優(yōu)化橋梁技術(shù)的設(shè)計，這樣才能有效的提高工作效率和質(zhì)量，建筑企業(yè)提交高質(zhì)量的橋梁建筑物。

2體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計的優(yōu)缺點

2．1體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計的優(yōu)點

體外預(yù)應(yīng)力設(shè)計模式主要是呈現(xiàn)一種折現(xiàn)的狀態(tài)，這樣能夠有效的減弱摩擦帶來的損失，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，防止出現(xiàn)材料資源浪費的現(xiàn)象。其次是因為預(yù)應(yīng)力筋是在腹板的外面，這樣能夠減少腹板的振動頻率，并且這樣更加容易去檢查預(yù)應(yīng)力筋的工作狀態(tài)，阻止發(fā)生補拉應(yīng)力的損失，有效的減少了施工難度，也更加加強了建筑施工的精確性。因為體外預(yù)應(yīng)力是能夠在結(jié)構(gòu)的截面上進行施工，這樣有效的提高了建筑物的承載力，施工也比較容易，提高了施工的進度，因為可以在截面上進行施工，所以截面的尺寸可以妥善的控制，有效的為建筑企業(yè)節(jié)約了原材料的支出，提高了跨越能力。

2．2體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計的缺點

因為體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計技術(shù)在不斷的更新，得到完善，人們對其中存在的缺陷也就越加的重視，此技術(shù)也存在眾多的缺點，其中包括:體外的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的錨固是在建筑物端部，這就形成了錨固端部與轉(zhuǎn)向塊兩個方位需要和配筋有很好的配合程度，這就導(dǎo)致在施工中發(fā)現(xiàn)問題，必須改變易性和水灰比才能解決問題，并且此項技術(shù)不具備預(yù)警功能，使得在極限狀態(tài)下也不容易發(fā)現(xiàn)。在體外預(yù)應(yīng)力的計算中也比較復(fù)雜，需要非常的精確的計算結(jié)果才能進行施工。

3體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計的方法

在體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計工作中要考慮很多因素，包括橋梁建筑物的重量、載重量等，如果一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題會影響整個工程的順利運行，還會加大建筑物工程存在很大安全隱患，所以不管是在施工前還是在施工中都要詳細的進行分析與計算，最大程度的提高建筑工程的安全性和穩(wěn)定性，提高工程的質(zhì)量和效率。

3．1結(jié)合計算機技術(shù)完成技術(shù)分析工作

因為體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計需要很精確的計算結(jié)果才能順利的開始施工，所以在此項技術(shù)中結(jié)合計算機技術(shù)來完成工作是非常有必要的，包括橋梁的截面、承載力、摩擦阻力等都要應(yīng)用相關(guān)的方程式進行分析和計算，這樣能夠有效的提高計算結(jié)果的質(zhì)量和效率，充分的縮短了設(shè)計的時間，雖然此類方法比較復(fù)雜，工序較多，但是結(jié)果的精確度非常的高。

3．2有限元的技術(shù)分析

這種方法是把橋梁的實驗數(shù)據(jù)和混凝土鋼筋非線性的集合分析原理相互結(jié)合起來，這樣就能夠?qū)蛄汗こ踢M行簡單的單元劃分，計算出橋梁的受力情況和狀態(tài)，雖然此類方法的計算精確度不高，但是能夠把受力情況較為仔細的呈現(xiàn)出來。

3．3把有限元與計算機技術(shù)相互結(jié)合

如果把有限元方法和計算機技術(shù)相互結(jié)合起來，不僅僅能夠提供精確的信息，還能夠把仔細的原理過程體現(xiàn)出來，既提高了工作效率，也提高了工作質(zhì)量，是很好的應(yīng)用方案，把混凝土鋼筋非線性集合分析原理和橋梁的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，在利用計算機進行計算，較大的提高了分析的效率。

4總結(jié)

體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計被較為廣泛的應(yīng)用著，所以要不斷的提高該項技術(shù)的水平，這樣才能使得建筑企業(yè)提交出高質(zhì)量的橋梁工程，提高橋梁建筑物的安全性和穩(wěn)定性，有效的促進橋梁企業(yè)的可持續(xù)性、健康的發(fā)展之路。體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計相較于傳統(tǒng)的橋梁設(shè)計技術(shù)有著很大的優(yōu)勢，不管是在準確性還是效率上，都是非常好的一項技術(shù)，所以要加大此項技術(shù)的創(chuàng)新工作，尤其是在施工過程中要重視每一個細節(jié)問題，做到及時發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，從而更好的促進橋梁建筑業(yè)的發(fā)展。

參考文獻

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［2］齊林，王宗林，趙庭耀．鐵嶺河體外預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋設(shè)計與施工［A］．中國公路學(xué)會橋梁和結(jié)構(gòu)工程學(xué)會2002年全國橋梁學(xué)術(shù)會議論文集［C］．2002．

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篇4

[中圖分類號] TU352.1+2 [文獻碼] B [文章編號]1000-405X（2015）-9-361-1

市政橋梁工程比較特殊，屬于公共建設(shè)項目，其在應(yīng)用中面臨著安全性的壓力。由于市政橋梁工程的承載比較大，需深化隔震設(shè)計的應(yīng)用，改善市政橋梁的基本性能，預(yù)防安全事故的發(fā)生。隔震設(shè)計是市政橋梁工程中最為關(guān)鍵的一項內(nèi)容，保障市政橋梁的整體性，通過隔震設(shè)計實現(xiàn)了高效率的安全控制，保障市政橋梁設(shè)計的安全價值。

1市政橋梁設(shè)計中的隔震設(shè)計

市政橋梁設(shè)計中的隔震設(shè)計，主要體現(xiàn)在三個方面，結(jié)合市政橋梁設(shè)計的案例，重點分析隔震設(shè)計。

1.1隔震設(shè)計

隔震設(shè)計提高了市政橋梁的抗震水平，優(yōu)化了市政橋梁的質(zhì)量控制的條件。綜合分析市政橋梁設(shè)計中的環(huán)境因素及需求，確保隔震設(shè)計的合理性，完善市政橋梁工程的隔震設(shè)計[1]。首先考察市政橋梁工程，規(guī)劃隔震設(shè)計的周期，盡量結(jié)合地震對橋梁的影響，確定隔震的周期，用于吸收地震產(chǎn)生的震動能量，保護橋梁工程；然后是隔震施工技術(shù)的設(shè)計，促使其符合市政橋梁的實際要求，規(guī)避震后橋梁的位移、變形風(fēng)險，同時降低震后修復(fù)的難度，落實隔震技術(shù)的功能性；最后是隔震的方法設(shè)計，隔震方法決定了市政橋梁抗震的能力，分析市政橋梁所處的地理環(huán)境，尤其是地質(zhì)信息，為隔震方法的設(shè)計提供基礎(chǔ)，依照市政橋梁的受力狀態(tài)，維持隔震方法的相符性。

1.2裝置設(shè)計

隔震裝置是市政橋梁中的主要構(gòu)件，保障隔震設(shè)計的穩(wěn)定性。隔震裝置具有一定的設(shè)計要求，目的是達到市政橋梁隔震的需求，積極應(yīng)用到市政橋梁工程設(shè)計中。隔震裝置應(yīng)用時，需要嚴格計算剛度、阻尼等，一般在大型的市政橋梁中，還要引入彈性反應(yīng)譜，致力于降低隔震裝置計算中的難度，確保隔震裝置達到一定的設(shè)計標準，利用隔震裝置消除市政橋梁工程中潛在的變形風(fēng)險，維護市政橋梁工程的整體性。近幾年，市政橋梁設(shè)計的規(guī)范性及難度越來越高，增加了隔震裝置的設(shè)計壓力，隔震裝置設(shè)計中應(yīng)考慮橋梁施工的實際情況，評估市政橋梁的基本性能后，才能引入隔震裝置，即使市政橋梁工程中出現(xiàn)地震風(fēng)險，也能在隔震裝置的作用下控制風(fēng)險的破壞等級。

1.3細節(jié)設(shè)計

市政橋梁隔震設(shè)計中的細節(jié)部分，是指部分細化的構(gòu)件，此類構(gòu)件是市政橋梁設(shè)計中不可缺少的一部分，應(yīng)用在隔震設(shè)計的特定位置。市政橋梁隔震設(shè)計中的細節(jié)部分，在抗震保護方面發(fā)揮重要的作用，其可應(yīng)用到隔震設(shè)計的限位、伸縮位置，強化市政橋梁的基礎(chǔ)性能[2]。市政橋梁設(shè)計的規(guī)模越大，隔震設(shè)計中越容易忽視細節(jié)部分，過度追究隔震設(shè)計的主體項目，進而引起了細節(jié)缺陷，因此，嚴謹控制隔震設(shè)計中的細節(jié)部分，強調(diào)細節(jié)設(shè)計的重要性，充分發(fā)揮細化構(gòu)件在隔震設(shè)計中的優(yōu)勢，維護市政橋梁設(shè)計的質(zhì)量。

2市政橋梁隔震設(shè)計的優(yōu)勢分析

隔震設(shè)計在市政橋梁中具有顯著的優(yōu)勢，符合市政橋梁抗震設(shè)計的需要。根據(jù)市政橋梁隔震設(shè)計的應(yīng)用，分析具體的優(yōu)勢表現(xiàn)。

首先是干預(yù)市政橋梁的整體剛度，特別是水平方向的受力，提高橋梁水平受力的穩(wěn)定性能，而且隔震設(shè)計可以在橋梁抗震設(shè)計中起到保護作用，促使橋梁能夠承較大的震動，維持安全的狀態(tài)。隔震設(shè)計在市政橋梁中的應(yīng)用，不僅改善了橋梁本身的穩(wěn)固性能，最重要的是控制了橋梁的造價，不需要投入過度的成本。

然后是加強市政橋梁基礎(chǔ)性控制的力度，維護橋梁工程的承載受力，促使橋梁在地震的沖擊下，能夠迅速通過衰減的方法消化作用力，降低地震作用力對橋梁工程底座的影響，體現(xiàn)隔震設(shè)計的防護作用。

最后是利用隔震設(shè)計規(guī)避市政橋梁工程中潛在的彈性受力，促使橋梁工程的彈性受力可以維持在正常的標準以內(nèi)，規(guī)避彈性受力造成的坍塌風(fēng)險。隔震設(shè)計的彈性保護，常用于上下結(jié)構(gòu)內(nèi)，有利于提高市政橋梁防變形的能力，確保隔震設(shè)計在市政橋梁設(shè)計中的優(yōu)勢。

3市政橋梁隔震設(shè)計的安全性控制

市政橋梁隔震設(shè)計中的安全性控制，用于強調(diào)隔震設(shè)計的作用，積極體現(xiàn)出隔震設(shè)計的優(yōu)勢，優(yōu)化市政橋梁工程中的隔震設(shè)計。分析隔震設(shè)計中的安全性控制。

3.1防變形控制

變形是市政橋梁隔震設(shè)計中一項重點的控制項目，目的是消除橋梁變形的安全風(fēng)險[3]。隔震設(shè)計在市政橋梁中，需要引入隔震的構(gòu)件或裝置，促使橋梁整體之間的關(guān)聯(lián)性減少，關(guān)聯(lián)性少可以防止地震對橋梁整體的干擾，但是容易引發(fā)變形問題，增加橋梁損壞的機率，所以需要在隔震設(shè)計中注重防變形控制，解決橋梁關(guān)聯(lián)中的變形問題，既可以保護市政橋梁的安全性，又可以維持橋梁的穩(wěn)定狀態(tài)，促進了隔震設(shè)計的積極性，明確其在市政橋梁設(shè)計中的目的。

3.2防破壞控制

地震對市政橋梁的影響比較大，隔震設(shè)計中還要做好防破壞的工作，實現(xiàn)隔震設(shè)計的抗震效益。在防破壞控制中，需要考察市政橋梁的施工環(huán)境，評估隔震設(shè)計在市政橋梁設(shè)計中防破壞的潛能，進而才能落實防破壞控制的應(yīng)用，完善市政橋梁設(shè)計的應(yīng)用，規(guī)范隔震設(shè)計的具體實施，保障市政橋梁的安全與穩(wěn)定。

3.3防偏移處理

防偏移也是安全性控制中的一項重點，防止市政橋梁在地震發(fā)生時出現(xiàn)偏移，屬于隔震設(shè)計中最基本的安全性控制[4]。偏移對橋梁結(jié)構(gòu)的破壞性非常大，嚴重影響了橋梁運營的性能，因此，針對市政橋梁設(shè)計中的隔震設(shè)計，采取防偏移處理，保持隔震設(shè)計的科學(xué)狀態(tài)。

4結(jié)束語

隔震設(shè)計是市政橋梁設(shè)計的核心項目，保障市政橋梁的安全性與穩(wěn)固性，我國市政橋梁設(shè)計中積極推行隔震設(shè)計，促使其朝向成熟化的方向發(fā)展，以此來完善市政橋梁的實踐設(shè)計。隔震設(shè)計強調(diào)了市政橋梁工程中的安全性能，通過隔震設(shè)計降低市政橋梁的風(fēng)險力度，確保市政橋梁工程的安全應(yīng)用，規(guī)避潛在的風(fēng)險隱患。

參考文獻

[1]尹凱.市政橋梁設(shè)計中隔震設(shè)計的探討[J].城市建筑，2014，02：260+268.

篇5

Abstract: with the development of economy, the construction of the bridge engineering in China enjoy unprecedented development. For bridge pile foundation for design, appear soft soil baseband to hazards role is very extensive. If the improper design will directly affect the stability of the foundation, serious, it is too large or uneven settlement of athletic settlement and lead to the destruction of the bridge was huge, affecting the normal use of the bridge performance. In view of this, this article the author on the land bridge pile foundation weak design in this paper.

Keywords: weak soil area; Bridge; Pile foundation; Design analysis;

中圖分類號：K928文獻標識碼： A 文章編號：

軟弱土地區(qū)主要是抗剪強度較低、壓縮性較高的不良性質(zhì)的地基土，例如淤泥與淤泥質(zhì)土。軟土地基的橋梁地基基礎(chǔ)設(shè)計，應(yīng)充分考慮軟土地基的變形特征，防止其對建筑物的危害。近年來，我國路橋建設(shè)規(guī)模不斷擴大，其建設(shè)規(guī)模與速度前所未有，因而愈來愈多地遇到大量而復(fù)雜的不良地基及地基處理問題，地基處理日益得到人們重視。地基基礎(chǔ)設(shè)計與施工是否恰當關(guān)系到整個工程質(zhì)量、進度和投資，合理地選擇地基設(shè)計方法，避免工程質(zhì)量遭到破壞。

一、軟弱土地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計原則及要求 1、基本設(shè)計要求 對橋梁地基的要求主要是以最短的施工工期達到設(shè)計安全運行標準。同時符合最少投資計劃。即包括三個方面：1)預(yù)定功能要求；2)安全性和耐久件要求；3)投資和工期的經(jīng)濟性要求。 2、注意場地條件，防治災(zāi)害應(yīng)充分搜集場地的地形、地質(zhì)、水文、水文地質(zhì)等資料，作為設(shè)計的依據(jù)。場地可能的自然災(zāi)害，如暴雨、洪水、地震、滑坡、泥石流等；由于工程建設(shè)引起的災(zāi)害，如采空塌陷、抽水塌陷、邊坡失穩(wěn)、管涌、交水等；均應(yīng)在堪察、預(yù)測和評價的基礎(chǔ)上，采取有效防治措施。 3、合理選用巖土參數(shù)選用巖土參數(shù)時，應(yīng)注意其非均質(zhì)性與參數(shù)測定方法、測定條件與工程原型之間的差異、參數(shù)隨時間和環(huán)境的改變，以及出于工程建設(shè)而可能產(chǎn)生的變化等。由于土體參數(shù)是隨機變量與模糊量，故在劃分工程地質(zhì)單元的基礎(chǔ)上，應(yīng)進行統(tǒng)計分析，算出各項參數(shù)的平均值、標準差、變異系數(shù)；確定其特征值和設(shè)計值。在選定測試方法時，應(yīng)注意其適用性。 4、定性分析與定量分析結(jié)合定性分析是巖土工程分析的首要步驟和定量分析的基礎(chǔ)。對于下列問題一般只作定性分析：1)工程選址和場地適宜件評價；2)場地地質(zhì)背景和地質(zhì)穩(wěn)定性評價；3)土體性質(zhì)的直觀鑒定。定量分析可采用解析法、圖解法或數(shù)值法性?？紤]安全儲備時，可用定值法或概率法。都應(yīng)有足夠的安全儲備以保證工程的可靠定性分析和定量分析，都市在詳細占有資料的基礎(chǔ)上，運用較為成熟的理論和類似工程的經(jīng)驗，進行論證，并宜提出多個方案進行比較。 二、軟弱土層中橋梁樁基礎(chǔ)負摩阻力的計算

當樁側(cè)軟弱土層上有較大豎向荷載作用(如橋頭土或路基填土)，且土層的壓縮下沉量大于樁的豎向位移值時，該下沉壓縮土層會對樁產(chǎn)生一種摩阻力，該力是向下的，從而增大樁所能承受的荷載。當土層中地下水位下降引起地面下沉及土層的壓縮下沉速度大于樁身的下沉速度時，也會產(chǎn)生負摩擦力。負摩阻力的大小與土的性質(zhì)、強度、壓縮性、軟土層的厚度、樁底持力層的剛性，以及樁長、橫斷面形狀有關(guān)系。特別當樁基位于濕陷性黃土和軟土地基中，應(yīng)計算由此而產(chǎn)生對樁受力的不利影響，負摩阻力的計算主要是確定產(chǎn)生負摩阻力的深度范圍及負摩阻力的強度大小。

1、負摩阻力的深度計算

橋梁樁身產(chǎn)生負摩阻力的深度，是樁側(cè)土層對樁產(chǎn)生相對下沉的范圍，它與樁側(cè)土層的壓縮、樁身壓縮以及樁尖下沉等有直接關(guān)系。一般情況下，并不是在整個土層中產(chǎn)生負摩阻力。比如說打入樁，在樁開始打入時，樁的下沉速度遠大于樁側(cè)土層的下沉速度，因此樁周全部出現(xiàn)正摩擦力。經(jīng)過一定時間后，若樁側(cè)土層逐漸下沉，則以地面起正摩擦力慢慢減少，同時產(chǎn)生負摩阻力。此時會出現(xiàn)樁身上部為負摩阻力，下部為正摩擦力的情況。摩擦力為零的位置即為中性點，此點為樁在該處的變位置與周圍土的下沉量相等點，中性點不太容易確定。

設(shè)hl為負摩阻力的厚度，即樁側(cè)土壓縮下沉曲線與樁的沉降變形交點到地面土層厚度，其值可按下式估算：h1=yh2。h2-軟弱土層的厚度；y-深度修正系0.8。

2、負摩阻力強度及樁身總的極限摩阻力的計算

負摩阻力強度與樁的沉降、樁側(cè)土壓縮沉降、沉降速率等因素有關(guān)，從工程觀點出發(fā)．最大的安全值是忽略其時間效應(yīng)取得的。故最大負摩阻力強度的計算公式為。f=l/2qu，qu-軟土層的無側(cè)限抗壓強度。對位于軟弱土層上，由于軟弱土層的下沉，也將對樁產(chǎn)生向下作用的負摩阻力。該土層的負摩阻力強度最大值為：fl=rhktgcp，式中r-土的容重；h-計算處深度；k-土的側(cè)壓系數(shù)，一般取0.5；樁基礎(chǔ)極限負摩阻力的計算公式為：Nf=fANf或Nf=（f1+f）Anf

式中: ,r1-樁基礎(chǔ)半徑。

三、軟弱土地區(qū)橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計

軟弱土主要分為濕陷性和非濕陷性兩種，這兩種軟土的特性有很大的差異，當濕陷性軟土地區(qū)放入樁基礎(chǔ)在浸水后，不僅正摩阻力完全消失，其濕陷性也會消失，而且還會產(chǎn)生過大的負摩阻力，樁端土承擔了該部分負摩阻力，從而導(dǎo)致樁長度增加，也增加了施工難度及工程造價。因此，計算并分析軟弱土地區(qū)橋梁樁基長度及樁的截面形狀是十分必要的。

1、軟弱土濕陷性和非濕陷性的判斷

黃粘土的濕陷性，主要根據(jù)室內(nèi)浸水有側(cè)限壓縮試驗所求得的濕陷系數(shù)&來判斷，黃土地區(qū)的濕陷性系數(shù)按下式計算：＆=(hp-hp)／ho或&=(ep-ep’)／(1+eo)，式中&一濕陷系數(shù)，hp、ep—保持天然濕度和天然結(jié)構(gòu)的土樣，在有側(cè)限條件下加壓至一定壓力時，壓縮穩(wěn)定后的高度和孔隙比；hp’、ep’一分別為上述加壓穩(wěn)定后的土樣，在浸水作用下下沉穩(wěn)定后的高度和孔隙比；ho、eo一分別為土樣的原始厚度和孔隙比。測定濕陷系數(shù)的壓力，一般采用300kpa，但對壓縮較高的新近堆積黃土?？刹捎?50kpa。當&0.02時，為濕陷性土質(zhì)。

2、軟土層中橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計的幾點注意事項

位于非濕陷性軟土層中的橋梁樁基礎(chǔ)和一般土層的樁基礎(chǔ)設(shè)計相同。位于濕陷性土層中的橋梁墩臺樁基礎(chǔ)，設(shè)計時應(yīng)穿過濕陷性土層深入非濕陷性土層內(nèi)的一定的深度。保證地下水位不可能上升到樁底以上，且樁側(cè)濕陷性土層不應(yīng)該出現(xiàn)局部浸水現(xiàn)象，一般情況下，應(yīng)按樁側(cè)濕陷性土層可能因地下水位上升或因偶然性的原因出現(xiàn)樁側(cè)整個深度完全浸水的情況進行設(shè)計。樁側(cè)極限摩阻力f和樁側(cè)土抗力地基系數(shù)的比例系數(shù)m，均應(yīng)根據(jù)樁側(cè)濕陷性土層為完全浸水時的液性指數(shù)IL來確定，IL=[(0.9eyw／ys-wp]/(wL-wp)，式中IL-液性指數(shù)；wp-土的塑限；wL-土的液限；yw-水的容重；rs土顆粒的容重。當IL≤0.4時，取0.4。如果樁側(cè)了發(fā)生局部浸水情況，則該部分按上述見確定其f值和m值。樁底位于非濕陷性土層中，則按非濕陷性土層確定樁底極限承載力。因此，橋梁樁基礎(chǔ)以下的地下水不會上升到樁底以上，位于樁側(cè)的濕陷性土層不發(fā)生浸水現(xiàn)象，則樁側(cè)極限摩阻力、樁底極限承載力和樁側(cè)土抗力地基比例系數(shù)米均按天然狀態(tài)下的實際情況確定。

結(jié)束語

軟土地質(zhì)條件下的樁基礎(chǔ)，在橋梁設(shè)計過程中是經(jīng)常會遇到的，上文只對樁基礎(chǔ)設(shè)計的部分內(nèi)容進行闡述，然而，軟弱地質(zhì)條件下的橋梁樁基礎(chǔ)設(shè)計中還有許多問題有待解決。

參考文獻：

篇6

前言

山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜惡劣，導(dǎo)致橋梁基礎(chǔ)設(shè)計繁雜。優(yōu)質(zhì)的橋梁設(shè)計，可以為山區(qū)高速公路的施工提供便利，因此加強對山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計分析是非常必要的。

是非常必要的。

1 山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計原則

1.1使用舒適

山區(qū)高速公路橋梁在滿足承載力的同時，還應(yīng)盡量減少伸縮縫，加長連續(xù)段長度，同時還要充分考慮構(gòu)件具有充足的剛度，以滿足乘車舒適性的要求。

1.2經(jīng)濟性好、施工養(yǎng)護容易：

山嶺地區(qū)地形起伏大，路線布設(shè)困難，高速公路橋梁結(jié)構(gòu)物多，導(dǎo)致造價遠遠高于平原區(qū)高速公路，所以橋梁的設(shè)計要考慮其技術(shù)的可行性以及經(jīng)濟性指標是否達到最佳范圍。山嶺地區(qū)地形起伏復(fù)雜，施工場地布設(shè)十分困難，在有預(yù)制條件時，中小跨徑橋梁盡量采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，大跨徑橋梁由于施工場地受限，盡量采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，在材料的選擇上應(yīng)縮短運距，就地取材。處在不良自然條件的橋梁必須具有良好的耐候性，而且便于養(yǎng)護管理。造型優(yōu)美與自然相協(xié)調(diào)：橋梁修建應(yīng)避免對自然環(huán)境的破壞，盡量減少對自然界平衡的破壞，確保植被的恢復(fù)，在施工期間還應(yīng)注意減少對河流的污染，使其降低到最小程度。

2 高架橋與高路堤的比較

山區(qū)由于地形起伏大，縱橫坡陡，橋梁多受地形控制而不受水文控制設(shè)置為高架橋，山區(qū)高速公路通過“V”形谷地或“U”形山間平原時形成高路堤。高架橋最大優(yōu)勢在于能與山區(qū)特有的地形、地貌特征相融合，減少對自然環(huán)境的干擾與破壞，防洪抗災(zāi)能力也優(yōu)于高路堤方案，但山區(qū)橋梁施工場地比較狹窄，材料和構(gòu)件的運輸較為困難；高路堤設(shè)計方案的最大優(yōu)點在于能充分利用前后路段的挖余廢方，減少棄方困難，但路堤方案占用土地多，在環(huán)境保護、自然景觀等問題上也造成很大的破壞，此外高路堤的穩(wěn)定性受基底地質(zhì)條件、路堤填料性質(zhì)影響較大，工程可靠度低。路基規(guī)范規(guī)定，“路基中心填方高度超過 20m 時，宜結(jié)合路線方案與橋梁作方案比選?！?，高架橋與高路堤方案的論證比選涉及面廣，比選因素多，要從路線總體布局的角度審視方案是否合理，環(huán)境保護、自然景觀、工程可靠度、工程造價等因素進行論證。

3 半邊橋與擋墻的比較

山區(qū)高速公路路線不可避免的沿半坡布設(shè)，當?shù)匦螜M向陡峭時，處在半填半挖的路段非常多。對于中心填挖不高，但路基邊緣填方很大，填方坡腳無法收斂的情況下，主要通過設(shè)置擋墻收縮坡腳和半邊橋方案來處理。采用擋墻方案征地較多，運營階段影響路基穩(wěn)定性的因素較多，半邊橋方案可以節(jié)約用地，降低工程風(fēng)險，但造價較高。當最大填土高度 15m 附近時，應(yīng)結(jié)合地形、地物、地貌、工程地質(zhì)等因素進行論證后確定。

4 橋梁結(jié)構(gòu)體系

山嶺地區(qū)山高谷深，地形復(fù)雜，坡陡流急，路線布設(shè)要么順山沿水，要么橫越山嶺，山區(qū)橋梁不可避免的出現(xiàn)平面曲線半徑小，縱、橫坡大，橋長較長。為保證橋梁在運營使用階段的安全、舒適、耐久性，橋梁多設(shè)計為預(yù)應(yīng)力連續(xù)結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力砼曲線連續(xù)梁橋的特點是彎扭耦合作用，在彎扭耦合作用下，曲線梁橋會沿著某一不動點變形；而對于大長縱坡橋梁，在汽車制動力頻繁、反復(fù)作用下，上部結(jié)構(gòu)具有沿著下坡方向滑移的趨勢，而且梁體的下滑很難恢復(fù)。當橋梁上下構(gòu)間采用支座連接時，梁體的錯動將導(dǎo)致支座受力不平衡，甚至脫空、破壞，而采用墩梁固結(jié)的連續(xù)—剛構(gòu)混合體系可避免這種情況引起的梁體開裂現(xiàn)象。當縱坡較大、墩高較高時，為防止梁體的縱向滑移，增強橋梁的整體剛度，聯(lián)內(nèi)取較高的中墩作墩梁固結(jié)。對于連續(xù)剛構(gòu)橋，一聯(lián)中主墩剛度相差較大，可通過邊跨合攏前后加卸載、中跨合攏前頂推主梁的方法來調(diào)整墩身的受力。

5 橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

山區(qū)高速公路，橋梁所占比重大，種類繁多，幾乎囊括了所有的橋型，從縮短設(shè)計周期、加快施工進度、節(jié)約工程造價來講，多數(shù)宜采用預(yù)制結(jié)構(gòu)。高墩大跨橋梁因地形、地質(zhì)、地貌等不同，因此采用的方案也不盡相同，本文不在闡述，重點介紹預(yù)制裝配式橋梁結(jié)構(gòu)。5. 1 跨徑選擇山區(qū)高速公路橋梁多采用標準跨徑 20、30、40m，從橋梁上、下部協(xié)調(diào)一致美觀角度來講，20m 跨徑一般適用墩高 25m以下的橋梁，30m 跨徑一般適用墩高 40m 以下的橋梁，40m 跨徑一般適用墩高 40m 以上的橋梁，這樣可以減少跨徑的種類，以使設(shè)計、施工標準化。同一標段的結(jié)構(gòu)物應(yīng)盡量采用相同跨徑，保證施工方便，節(jié)約造價。部頒標準預(yù)制結(jié)構(gòu)斷面有 T 梁、裝配箱梁以及空心板。相同跨徑，采用哪種橫斷面形式更合理，本文以路基寬 24. 5m 的橋梁進行比較?？鐝?20m 時，裝配箱梁造價比空心板高 10%左右，T 梁造價比空心板高 20%左右。本文還對跨徑 20m、30m、40m 的裝配箱梁與 T 梁進行對比，結(jié)果表明：同跨徑 T 梁的經(jīng)濟性均比箱梁略差，但兩者造價相差不大，跨徑 20、30、40m 的 T 梁比裝配箱梁造價高 10% ～14%。裝配箱梁的安裝重量較大，運輸、施工場地布設(shè)極其困難，后期維修養(yǎng)護困難，T 梁安裝重量較輕，施工簡單、便捷安全，對施工場地要求較低，曲線上橫橋向可通過調(diào)整邊梁外翼緣板長來適用曲線變化，先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)的設(shè)置及施工較裝配箱梁簡單，可以更好的適應(yīng)山區(qū)高速公路彎道多、半徑小、橋墩高的特點。對于凈空受限制的通道、天橋等中小跨徑橋梁可優(yōu)先選用空心板，裝配箱梁吊裝重量大，經(jīng)濟性介于空心板和 T 梁之間?？傊?，高速公路橋梁跨徑和斷面的選擇，應(yīng)考慮路線平曲線對橋梁設(shè)計及施工的影響，同時考慮施工預(yù)制場地、模板、施工工藝和造價經(jīng)濟。

6 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

6. 1 橋墩

山區(qū)橋梁因地形條件的限制往往采用高橋墩，橋墩形式的選擇多從橋梁的整體剛度和構(gòu)件穩(wěn)定性來考慮。橋墩的種類主要有柱式墩、薄壁墩及空心墩。高度較矮的橋墩（h < 40m）多采用施工方便、結(jié)構(gòu)輕巧的圓柱橋墩，墩柱直徑可以隨墩高階梯變化，既適應(yīng)高墩受力特點，又節(jié)約工程造價。對于矮橋墩，設(shè)計由強度控制，但當墩高較高時，設(shè)計應(yīng)考慮其穩(wěn)定性以及墩頂因活載或溫度荷載產(chǎn)生過大水平位移對上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。根據(jù)橋梁設(shè)計規(guī)范，L0/h >30 時，構(gòu)件已由材料破壞變?yōu)槭Х€(wěn)坡。當墩高大于 40m 時，應(yīng)考慮采用薄壁墩，對于空心薄壁墩應(yīng)注意預(yù)留通氣孔，已調(diào)節(jié)內(nèi)外溫差，改善受力性能。6. 2 橋臺山區(qū)橋梁橋臺的設(shè)計往往受山區(qū)地形的限制，橋臺型式的選擇直接影響到兩側(cè)山體開挖和臺前填土是否可以實施。橋臺常用的型式有重力式 U 型臺、肋式臺、樁柱式臺。位于傾角較大的山體斜坡上的橋臺不宜采用臺前設(shè)有填土錐坡的橋臺類型，如肋板臺，避免臺前錐坡的不穩(wěn)定性，只有在地形較為平緩的地段可以采用填土錐坡橋臺，如樁柱式橋臺；對邊坡穩(wěn)定性有十分的把握可采用 U 型臺，擴大基礎(chǔ)外，一般應(yīng)采用樁式橋臺或組合式橋臺較安全。根據(jù)《墩臺與基礎(chǔ)》規(guī)定，U 臺的高度宜控制在 10m 以內(nèi)，由于縱橫坡較陡，根據(jù)地形、地質(zhì)、地貌做成臺階狀，節(jié)省臺身材料數(shù)量。當山體較為平緩，填土高度小于 5m 時，可以采用樁主式橋臺。

6.2 基礎(chǔ)

山區(qū)高速公路橋梁由于地形條件復(fù)雜，兩側(cè)的地質(zhì)巖性差異較大，往往將一側(cè)設(shè)置成擴大基礎(chǔ)而另一側(cè)則采用樁基礎(chǔ)，擴大基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)是山區(qū)橋梁最常用的基礎(chǔ)類型。由于山區(qū)一般地質(zhì)情況較好，樁基礎(chǔ)多為嵌巖樁，地質(zhì)情況較差地段采用摩擦樁。根據(jù)橋梁縱、橫斷面地形變化以及巖性差異情況，基礎(chǔ)可采用臺階式。

7 結(jié)束語

高速公路橋梁由于地形條件復(fù)雜，巖性差異大，設(shè)計人員需要先收集完整的資料，并根據(jù)具體地段的實際情況，進行充分的對比分析和論證，選取最佳的山區(qū)高速公路橋梁設(shè)計方案確保高速公路橋梁的安全、舒適、經(jīng)濟性。

參考文獻：

篇7

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A

前言

國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會(FIP) 1996年定義體外預(yù)應(yīng)力為預(yù)應(yīng)力筋布置于截面之外的預(yù)應(yīng)力。作為后張法預(yù)應(yīng)力體系的重要分支之一的體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)因其施工方便、節(jié)省材料、減輕自重、降低造價、方便檢修維護更換等優(yōu)點,已越來越受到工程界的重視。

一、體外預(yù)應(yīng)力的特點和構(gòu)成

1、體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點

由于在構(gòu)件中不設(shè)預(yù)埋孔道,可使腹板厚度減薄從而減輕結(jié)構(gòu)自重;梁體混凝土灌注無管道阻礙,易保證質(zhì)量,從而可提高結(jié)構(gòu)的耐久性;可方便地檢測預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕程度,必要時可更換預(yù)應(yīng)力筋;無制孔、壓漿等工序,結(jié)合逐跨施工法及懸臂施工法,施工速度快,綜合效益好;當體外預(yù)應(yīng)力用于既有橋梁加固時,可以較明顯地提高結(jié)構(gòu)的承載能力和改善結(jié)構(gòu)的使用性能,同時對橋下凈空幾乎無影響,并且施工時可最大限度地減少對車輛交通的干擾。正是由于體外預(yù)應(yīng)力具有的上述諸多優(yōu)點,國際結(jié)構(gòu)混凝土協(xié)會前主席、著名橋梁工程師在“預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的新趨勢”一文中指出:“預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁發(fā)展的一個主要趨勢是逐漸增加采用體外預(yù)應(yīng)力”。促使預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁中更多地采用體外預(yù)應(yīng)力的一個現(xiàn)實原因是結(jié)構(gòu)安全性和耐久性的要求。

2、體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本組成部分如圖1，包括以下幾方面。

圖1 體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的基本組成

(1)體外預(yù)應(yīng)力索、管道和灌漿材料；

(2)體外預(yù)應(yīng)力索的錨固系統(tǒng)；

(3)體外預(yù)應(yīng)力索的轉(zhuǎn)向裝置；

(4)體外預(yù)應(yīng)力索的防腐系統(tǒng)。

體外預(yù)應(yīng)力索與混凝土結(jié)構(gòu)可能有粘結(jié)聯(lián)系的地方只是在錨固區(qū)域和設(shè)有轉(zhuǎn)向裝置的部分。

二、體外預(yù)應(yīng)力索、管道和灌漿材料

體外預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)所采用的預(yù)應(yīng)力索一般由鋼絞線組成，包括與體內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)完全相同的普通鋼絞線以及鍍鋅鋼絞線或外表涂層和外包PE防護的單根無粘結(jié)鋼絞線。體外預(yù)應(yīng)力索的管道主要起防腐作用，它通常有兩種形式：一是全部采用鋼管道；二是鋼管與高密度聚乙烯管道相結(jié)合的方式，即除了在錨固段及轉(zhuǎn)向彎曲段采用鋼管外，在其他直線段均采用HDPE管道。

體外預(yù)應(yīng)力索管道的灌漿材料可分為剛性灌漿材料和非剮性灌漿材料。剮性灌漿材料通常是指水泥，非剛性灌漿材料主要是指油脂和石蠟。

水泥灌漿是最簡單和常用的，它可以適用于與結(jié)構(gòu)有離散粘結(jié)的體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，也適用于與結(jié)構(gòu)完全無粘結(jié)的體外預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。而油脂和石臘通常用在由普通鋼絞線和鋼制管道組成的預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)中，以達到鋼索與結(jié)構(gòu)無粘結(jié)的目的。圖2和圖3分別為兩種典型的體外索形式。

圖2 普通鋼絞線外包HDPE防護體的體外索

圖3 單根無粘結(jié)鋼絞線外包HDPE防護體的體外索

體外預(yù)應(yīng)力索及管道和灌漿材料的選擇標準主要基于以下幾個方面的考慮――

1、環(huán)境條件和鋼索的暴露程度

當結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常處于干燥、潮濕、長期濕潤或干濕交變的環(huán)境中時，可用如圖2的鋼索，當結(jié)構(gòu)構(gòu)件在嚴重侵蝕性的惡劣環(huán)境中時，可用圖3中防護能力較強的鋼索形式。管道和灌漿材料選擇受環(huán)境的影響不大。

2、鋼索索力調(diào)整和鋼索的調(diào)換

通常是指體外預(yù)應(yīng)力索的多次張拉以及在施工期或使用期的拆卸和調(diào)換。不管管道和灌漿材料如何選擇，只要采用單根無粘結(jié)鋼絞線組成的鋼索，就能夠滿足多次張拉的要求。如在錨固和轉(zhuǎn)向位置處采用雙層管道，不管鋼索是何種類型，均能達到拆卸或調(diào)換的要求。而當體外預(yù)應(yīng)力索在錨固及轉(zhuǎn)向位置采用單層管道時，則只能采用無粘結(jié)鋼索和非剛性灌漿材料，才能保證鋼索的拆卸和調(diào)換。

3、鋼索張拉時的摩擦力

鋼索與管道之間的摩阻力會引起預(yù)應(yīng)力損失，該項損失與管道不平整系數(shù)k是和鋼索與管道間的摩擦系數(shù)μ相關(guān)。體外無粘結(jié)鋼索k是和μ值非常小，所以往往在特別長或彎道很多的情況下采用。

三、實例分析

某快速環(huán)線工程全線采用立交高架橋的設(shè)計方案，其中跨越津塘路部分稱為快速環(huán)路工程津塘路高架橋，其中 R 線 20#-25#墩結(jié)構(gòu)設(shè)計為五跨一聯(lián)連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土單箱單室箱梁，且部分預(yù)應(yīng)力束采用體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)。

1、體外預(yù)應(yīng)力箱梁的設(shè)計

作為試驗聯(lián)的跨徑布置為 28m+28m+28m+27m+27m。橫向布置為 0.5m 防撞護欄+15.5m 車行道+0.5 米防撞護欄，全寬 16.5m。結(jié)構(gòu)形式為連續(xù)箱梁，截面形式為單箱單室，梁高為 2.0m，采用單箱單室截面，箱梁兩側(cè)懸臂為 3.75m，采用斜腹板形式。腹板正常段厚度為 0.5m，加厚段厚度為 1m，與高架橋的截面形式統(tǒng)一。橋面鋪裝采用 6cm 混凝土鋪裝+9cm 瀝青混凝土鋪裝，截面形式如圖4所示。

圖4

由于本次研究的實際工程為單箱單室大懸臂結(jié)構(gòu)，為整體工程外觀及安全考慮并沒有減小截面腹板尺寸，因為結(jié)構(gòu)所選取的腹板厚度已經(jīng)是接近結(jié)構(gòu)剪力要求的最小厚度了，兩邊墩處的加厚段長度為 3.3m，中墩處兩側(cè)加厚段 5m，加厚段和正常段之間為 3m 的漸變段。

2、體外預(yù)應(yīng)力束的設(shè)計擬定

該體系屬于無灌漿、可拆卸替換的無粘結(jié)體外預(yù)應(yīng)力體系，其主要組成為：體外預(yù)應(yīng)力鋼索：選用以高強鋼絞線為原料進行強化防腐處理的環(huán)氧全噴涂無粘結(jié)筋作為預(yù)應(yīng)力鋼筋。體外預(yù)應(yīng)力鋼索的防護系統(tǒng)：選用的環(huán)氧全噴涂鋼絞線由環(huán)氧層、油脂層、PE 層形成三層防腐，防護效果極好。

3、體外預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)向裝置：

體外預(yù)應(yīng)力鋼索的錨固系統(tǒng)：采用雙層喇叭管結(jié)構(gòu)，并在內(nèi)層喇叭管內(nèi)灌注水泥砂漿、環(huán)氧砂漿或油脂。這種結(jié)構(gòu)，既可方便換索，又可借助砂漿的握裹力提高整個體系錨固的可靠性，且對露的鋼絞線起到加強防腐的作用。

4、體外預(yù)應(yīng)力減振器：

為使索體自由段的振動頻率不同于整個結(jié)構(gòu)的振動頻率，必須在適當?shù)木嚯x安裝減振裝置使索體自由段的振動區(qū)間變短并給索體適當?shù)臏p振，以避免索體產(chǎn)生有害的振動。對于體外束部分，參考有關(guān)文獻和體外束的已有研究成果，體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束的數(shù)量的增加能增加結(jié)構(gòu)的延性，分散裂縫的發(fā)展，減少二次效應(yīng)的影響，破壞時體內(nèi)束的應(yīng)力將達到其極限應(yīng)力，大大的提高了其極限應(yīng)力。因此采用體內(nèi)束、體外束結(jié)合的思路來進行預(yù)應(yīng)力設(shè)計，即體內(nèi)、體外束各占一半。體外、體內(nèi)預(yù)應(yīng)力束數(shù)量的估算不再詳述。體外束采用環(huán)氧全噴涂鋼絞線。為了充分的發(fā)揮體外預(yù)應(yīng)力體系的可更換，可調(diào)節(jié)應(yīng)力的優(yōu)點，本次設(shè)計對預(yù)應(yīng)力錨具采用了可更換的體外束專用錨具，要能夠在未來進行更換。由于工程實際的一些限制因素，此聯(lián)的前后聯(lián)箱梁均已澆筑完畢，在梁體外面已經(jīng)沒有空間進行體外預(yù)應(yīng)力束的張拉，因此此聯(lián)的體外束的錨具全部設(shè)計在箱梁的內(nèi)部，采用了在第三跨跨中對穿進行單向張拉，在梁端設(shè)置錨塊進行錨固的體外束張拉方法。在正常情況下還是應(yīng)該將預(yù)應(yīng)力束穿過梁端，并采用兩端張拉的方法。按照上述的原則，在箱梁內(nèi)部設(shè)置有轉(zhuǎn)向塊和錨固塊，轉(zhuǎn)向塊的布置位于腹板正常段的兩端，此位置基本位于正負彎矩交替范圍內(nèi)，是較為合理的。

結(jié)論

在橋梁加固方面,體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)已被廣泛使用,而且體外預(yù)應(yīng)力技術(shù)的再發(fā)展本身也得益于其在加固方面的完善。特別是將斜拉索的防護技術(shù)應(yīng)用于體外預(yù)應(yīng)力束之后,體外預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕問題得到根本解決,作為一種主動的結(jié)構(gòu)加固技術(shù),體外預(yù)應(yīng)力有著體內(nèi)預(yù)應(yīng)力所無法比擬的優(yōu)勢而倍受青睞。隨著新材料的發(fā)展和在工程中的應(yīng)用,體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁有著強大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。

【參考文獻】

篇8

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（a）-0073-02

橋梁的造價、質(zhì)量及施工工期等往往都深受橋梁下部結(jié)構(gòu)的影響，橋梁發(fā)生的事故大多與下部結(jié)構(gòu)設(shè)計有著直接的關(guān)系，如沉降不均均勻會導(dǎo)致的橋面開裂和橋體傾斜等。在整個橋梁工程的設(shè)計中，下部結(jié)構(gòu)設(shè)是整體設(shè)計的重點，下部結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否關(guān)系的整個橋梁工程的安全和成本的控制。目前橋梁的下部結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)更注重合理性的設(shè)計，而非可行性設(shè)計，可行性設(shè)計僅考慮了暫時橋梁工程的穩(wěn)定性，對后期影響后期橋梁工程整體以穩(wěn)定性的因素較為模糊，合理性設(shè)計更注重后期結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，更趨于安全。對此，筆者通過對比中外橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計形式及下部結(jié)構(gòu)的與缺點，針對我國橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意的問題和要點進行了分析闡述，對橋梁的下部結(jié)構(gòu)的合理性設(shè)計提出一些建議和看法。

1 橋梁下部結(jié)構(gòu)形式

1.1 國外的橋梁下部結(jié)構(gòu)形式

早期的橋梁建設(shè)中，國外的大橋的基礎(chǔ)以氣壓沉箱基礎(chǔ)為主。隨著建設(shè)的發(fā)展，20世紀40年代，沉井基礎(chǔ)得到廣泛的推廣，成為橋梁下部結(jié)構(gòu)的優(yōu)選基礎(chǔ)類型。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，20世紀70年代中期左右，各個國家對橋梁基礎(chǔ)都有自己成熟的技術(shù)，因此出現(xiàn)了多種類型風(fēng)格的基礎(chǔ)。

在美國，早期橋梁建設(shè)中，橋梁的下部基礎(chǔ)主要采用氣壓沉箱，修筑了紐約布魯克林大橋、Eads大橋。但這種基礎(chǔ)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)造價高、勞動力需求大、施工較為危險。鑒于以上缺點，美國的工程技術(shù)人員對其在基礎(chǔ)上進行了改進，發(fā)明了沉井基礎(chǔ)，如美國舊金山的奧克蘭大橋、金門大橋都采用了此基礎(chǔ)。二戰(zhàn)過后，美國橋梁基礎(chǔ)的類型日益增多：1955年，查蒙德?圣萊弗爾（RlchmondSanRafael）首創(chuàng)鐘形基礎(chǔ)；1957年，美國龐加川湖橋模仿我國武漢長江大橋試驗采用了管柱基礎(chǔ)；1966年的美國班尼西亞馬丁尼茲橋（BeniciaMartinez）采用了鋼筋混凝土沉井和鋼管樁的組合基礎(chǔ)；1983年，俄勒岡橋（Oregon）采用雙曲線鐘形基礎(chǔ)。1994年，切薩比克一特拉華運河大橋采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土方樁基礎(chǔ)；同年，休斯頓航道橋使用鋼筋混凝土方樁做為橋下部結(jié)構(gòu)的梁基礎(chǔ)[1]。

在橋梁大國丹麥，1935年丹麥小海帶橋（TheLittleBelt）采用了鋼筋混凝土沉箱基礎(chǔ)；到了1937年，斯托司脫隆橋（storstrom）采用了較為成熟的沉井基礎(chǔ)；1970年，新小海帶橋亦采用了混凝土沉井結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；1998年，大海帶橋（GreatBeltBridge）的主橋主塔基礎(chǔ)采用了高重力的設(shè)置基礎(chǔ)；2000年，厄勒海峽大橋亦全部采用設(shè)置基礎(chǔ)裝的方案進行。目前丹麥的大橋下部結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)已經(jīng)處于世界領(lǐng)先地位。

橋梁大國日本，1970年，廣島大橋、神戶的波特彼河大橋、歧阜縣大橋、早漱大橋、新木曾川橋、日本港大橋等均采用了沉箱基礎(chǔ)；1998年，日本建成了世界上跨度第一的明石海峽大橋，此橋采用了圓形設(shè)置基礎(chǔ)。同時，鐘形基礎(chǔ)、多柱式基礎(chǔ)、鎖口鋼管樁基礎(chǔ)在日本橋梁基礎(chǔ)亦有所涉及和發(fā)展。

1.2 國內(nèi)的橋梁下部結(jié)構(gòu)形式

在我國，解放后橋梁建設(shè)才陸續(xù)開始，橋梁基礎(chǔ)形式主要為沉井基礎(chǔ)、管柱基礎(chǔ)及鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。例如：杭州錢塘江大橋采用了氣壓沉箱基礎(chǔ)；長江上第一座橋梁，武漢長江大橋首創(chuàng)了管柱基礎(chǔ)，鑒于其結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性，國外亦先后把管柱基礎(chǔ)應(yīng)用于實際工程；南京長江大橋采用了沉井基礎(chǔ)；襄樊漢江橋、枝城長江大橋和重慶長江大橋等均采用了沉井基礎(chǔ)；北鎮(zhèn)黃河大橋首次采用了灌注樁基礎(chǔ)，隨后這種基礎(chǔ)類型在我國橋梁廣泛采用[2]。

20世紀80年代，我國開始建設(shè)跨海大橋。廈門大橋首次采用以嵌巖鉆孔灌注樁為橋梁下部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；廣東虎門大橋采用的基礎(chǔ)形式亦是鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，成為了我國連接珠江三角洲的重要交通工程；我國第一座具有國際影響力的東海大橋，其主通航跨基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，對于非通航段采用了鋼管樁基礎(chǔ)，這種類型的基礎(chǔ)充分考慮了適用性與耐久性，使造價與工期相互協(xié)調(diào)，是我國橋梁建設(shè)的典范。

世界上第三長的的橋梁和第二長跨海大橋――杭州灣大橋，開創(chuàng)了國內(nèi)外大直徑超長整樁螺旋鋼管樁；上海長江大橋是世界最大的橋隧結(jié)合工程，采用了鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)作為橋下基礎(chǔ)。隨著我國跨海大橋工程項目的不斷開工建設(shè)，積累的經(jīng)驗也會越來越豐富，下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工也會越來越成熟。

2 橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容

橋梁下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計大致分為：橋臺的設(shè)計、橋墩的設(shè)計、高墩的設(shè)計、防撞結(jié)構(gòu)設(shè)計、及耐久性等設(shè)計。橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞，關(guān)系著整個工程的質(zhì)量，下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要做到“合理”，而不是可行。為此，針對上述設(shè)計內(nèi)用予以合理性的分析。

2.1 橋墩與橋臺的設(shè)計與計算

對于墩臺的設(shè)計，首先應(yīng)確定作用在墩臺上的荷載，各荷載和外力的計算值，應(yīng)采用墩臺在正常情況下結(jié)構(gòu)上有可能出現(xiàn)的最大荷載值。土壓力計算一般采用庫倫主動土壓力公式，而不是郎肯土壓力計算，這在設(shè)計中應(yīng)給與重視，不要用錯計算方法，這兩種計算方法有著本質(zhì)的區(qū)別：墾理論是根據(jù)土體中各點處于平衡狀態(tài)的應(yīng)力條件直接求墻背上各點的土壓力.要求墻背光滑，填土表面水平，計算結(jié)果偏大.而庫侖理論是根據(jù)墻背與滑動面間的楔塊型處于極限平衡狀態(tài)的靜力平衡條件求總土壓力.墻背可以傾斜，粗糙填土表面可傾斜，計算結(jié)果主動壓力滿足要求，而被動壓力誤差較大.朗肯理論是考慮墻后填土每點破壞，達極限狀態(tài)；庫侖理論則考慮滑動土體的剛體的極限平衡。活載土側(cè)壓力的計算，鐵路橋臺要考慮其沿橫橋向的分布寬度，而公路橋臺則按橫橋向全寬均勻分布處理。墩臺所受的各項荷載中，除恒載外，其他各項荷載的數(shù)值是變化的且不一定同時發(fā)生。因此在設(shè)計墩臺時，就需要針對不同的驗算項目，確定各種可能的最不利荷載組合，對墩臺加以驗算，確保設(shè)計安全。在荷載組合當中，車輛活載起著支配作用。重力式橋墩計算中，一般需驗算墩身截面的強度、墩身截面的合力偏心距及橋墩的縱向及橫向穩(wěn)定性[3]。

2.2 高墩的設(shè)計

在橋梁設(shè)計中，對于較矮的橋墩，設(shè)計中預(yù)先考慮的是橋墩的強度，而對于高墩的橋梁，設(shè)計的重點集中于橋墩的具體高度、穩(wěn)定性及墩頂彈性水平位移的驗算。其設(shè)計方法與橋墩的設(shè)計方法大致相同。

2.3 防撞結(jié)構(gòu)設(shè)計

防撞結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要應(yīng)對的大面積流水對橋墩的撞擊力、大面積流冰堆積現(xiàn)象、流水對橋墩的磨損以及過往船只的撞擊力等對橋墩的危害。針對流水及流冰的撞擊，在中等以上流冰河道（冰厚大于0.5m，流水速度大于1m/s）及有大量漂流物的河道，應(yīng)在迎水方向設(shè)置破冰棱體；航宇繁忙的河道，船只的過往及船體的失控或能見度較低都會造成傳播與橋墩相撞，為此橋墩設(shè)計中不但要有一定的抗船舶沖擊荷載的能力，還應(yīng)進行緩沖和保護設(shè)計，預(yù)防或改變船只沖擊荷載的方向或減少對橋墩的沖擊荷載，不使其破壞。以東海大橋為例，其主墩的防撞設(shè)計為鋼筋混凝土防撞墩的形式，采用鋼管樁基礎(chǔ)，位于主墩的東西兩側(cè)設(shè)有防撞墩，護舷牛腿設(shè)在防撞墩與主墩承臺之間用以將強整體穩(wěn)定性，每個防撞墩內(nèi)采用壁厚20mm，直徑1300mm的螺旋焊縫鋼管作為防撞樁，以應(yīng)對流水、流冰及船舶的撞擊。

2.4 耐久性設(shè)計

橋梁下部結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計分為：承臺與墩柱的耐久性設(shè)計、管樁的耐久性設(shè)計、鉆孔樁的耐久性設(shè)計等。不同地域、不同環(huán)境會引起橋梁下部結(jié)構(gòu)的不同腐蝕，腐蝕嚴重與否直接關(guān)系到整個橋梁的安全。承臺與墩柱的耐久性設(shè)計采用富裕余量、被覆防護材料和涂料、陰極保護等；管樁的耐久性設(shè)計可采用包覆層保護、選用高耐久性混凝土提高密實度，減少孔隙率、增加混凝土保護層厚度等方法；鉆孔灌注樁的混凝土靠自重壓密，因此其密實性難以與經(jīng)過振搗密實的混凝土相比，為增加鉆孔灌注樁的防腐性能，可適當增大鋼筋保護層的厚度（至少為75mm），并在灌注樁上部采用摻合料混凝土提高混凝土的密實度[4]。根據(jù)腐蝕區(qū)域的劃分，承臺及墩柱結(jié)構(gòu)主要位于浪濺區(qū)，將遭受比較強烈的腐蝕作用。采用適當?shù)幕炷帘Ｗo層厚度，保護層厚度可參考交通部（（海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》中的有關(guān)規(guī)定，并根據(jù)高性能混凝土的設(shè)計模型FICK定律來確定一個合適實際需要的保護層厚度。

3 結(jié)語

總體講，在建橋梁工程，其下部結(jié)構(gòu)設(shè)計得是否良好關(guān)系著橋梁的成本、質(zhì)量及工期。故設(shè)計人員進行橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計是，要從實際情況出發(fā)，注重對橋梁下部結(jié)構(gòu)的合理性設(shè)計和概念設(shè)計，以保障橋梁質(zhì)量以及后期的使用安全。

參考文獻

[1] 吉亞祥.橋梁的下部結(jié)構(gòu)設(shè)計討論[J].江西建材，2015（2）：132.

篇9

1 工程基本情況

某大橋的橋位處于平原區(qū)蜿蜒型河段，其中左岸是河漫灘，已經(jīng)建有人工的江堤，右岸則為高漫灘，河床坡降小，河床土質(zhì)為低液限粘土、細砂、中砂。該處河段左岸修有圍堤，經(jīng)建國以來多年的治理，圍堤已具備抵御100年一遇洪水的防洪能力。

橋位區(qū)屬于吉黑褶皺系松遼中斷陷中央凹陷，與東南隆起相臨。橋址區(qū)地層主要為三層：第一層為第四系全新統(tǒng)的沖積層，以粉細砂、中砂為主，厚度20～22m，第二層為上第三系的半成巖內(nèi)陸湖盆相沉積層，以粉質(zhì)粘土層及砂層呈互層狀產(chǎn)出，厚度25～30m，第三層為白堊系泥巖，埋深46～54m，全風(fēng)化層3～10m厚，其下為弱風(fēng)化泥巖。

主要技術(shù)指標：

1)荷載標準：汽車―超20級，掛車―120。

2)設(shè)計洪水頻率：特大橋為1/300。

3)橋面寬度：特大橋采用上、下行分離式斷面，單幅橋面寬度為12.70m(0.50＋凈-11.75＋0.45)。

4)橋面采用單向橫坡2%。

5)護欄防撞等級：特大橋行車道內(nèi)側(cè)護欄防撞等級為Sm級，外側(cè)護欄防撞等級為PL3級。

2 橋型方案總體設(shè)計原則

橋型方案的研究是橋梁設(shè)計最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。橋型方案研究不僅僅是對橋梁方案本身的研究，事實上應(yīng)首先考慮橋梁總體設(shè)計，即橋位處所在區(qū)域政治、經(jīng)濟、文化及歷史背景，橋位處的自然、人文、景觀、地形、地貌、地質(zhì)、水文、氣象條件等因素，提出可供比選的橋型方案。

橋型方案的選擇在滿足使用功能和經(jīng)濟適用的前提下，力求技術(shù)先進，結(jié)構(gòu)新穎，行車舒適安全，同時考慮泄洪、通航、地質(zhì)、地震條件以及城市交通發(fā)展的要求，富有時代氣息，考慮和地形、地貌和周圍環(huán)境景觀的協(xié)調(diào)配合，充分體現(xiàn)現(xiàn)代化橋梁建設(shè)新水平。

通過對各比選方案就橋長、跨徑組合、結(jié)構(gòu)體系、施工工藝、工程造價、橋梁美學(xué)等方面進行綜合技術(shù)經(jīng)濟分析比較，提出橋型推薦方案。

結(jié)合該大橋工程實際，橋型方案構(gòu)思原則如下：

1）該大橋在滿足使用要求的前提下，結(jié)構(gòu)形式的確定以符合技術(shù)先進、安全可靠、適用耐久、經(jīng)濟合理的要求。標準化、系列化、因地制宜、方便施工和養(yǎng)護為原則，注重環(huán)保設(shè)計，并考慮美觀，使其富有時代氣息。

2）橋孔劃分考慮因素，一般為橋位處地形、地質(zhì)、水文以及通航要求等，諸如地質(zhì)條件、水面寬度、水深、流速、河床斷面變化及堤防、通航凈空等。充分考慮橋孔的合理配置，盡量達到結(jié)構(gòu)受力和理、造型美觀。

3）盡量使橋梁上、下部結(jié)構(gòu)工程造價總和最小，全壽命造價最小。

3 方案比較

3.1 方案提出

該大橋為該段的控制性工程，在橋型方案選擇上，根據(jù)地質(zhì)、地震、通航、水文等要求，對主橋提出了5個方案橋梁結(jié)構(gòu)型式進行比較。

第一方案：裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁，橋孔布置33×40+（12×50）+6×40，橋長2160m。

第二方案：100m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋孔布置32×40+（65+5×100+65）+6×40，橋長2150m。

第三方案：368m雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，橋孔布置30×40+（39.4+160+368+160+39.4）+4×40，橋長2126.8m。

第四方案：107m中承式鋼管混凝土拱，橋孔布置34×40+（36.5+5×107+36.5）+4×40，橋長2128m。

第五方案：648m連續(xù)鋼箱梁懸索橋，橋孔布置26×40+（230+648+230），橋長2128m。引橋采用跨徑40m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁，聯(lián)孔長度為4孔一聯(lián)和5孔一聯(lián)，簡支T梁現(xiàn)場預(yù)制，在橋上現(xiàn)澆連續(xù)段接頭，完成體系轉(zhuǎn)換，形成連續(xù)結(jié)構(gòu)。

結(jié)構(gòu)型式詳見表1。

表1 結(jié)構(gòu)型式

項目 第一方案 第二方案 第三方案 第四方案 第五方案

平橋上部結(jié)構(gòu)型式 裝配式預(yù)應(yīng)力棍凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁 雙塔雙索而預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋 中承式鋼管混凝土拱 三跨連續(xù)鋼箱梁懸索橋

上部 主橋橋孔布置(孔×m) 12×50 65+5×100+65 160+368+160 36.5+5×107

+36.5 230+648+230

雅達虹岸引橋(m) 33×40 32×40 30×40+39.4 34×40 25×40

煉油廠岸引橋(m) 6×40 6×40 39.4+4×40 4×40

下部 主橋主墩結(jié)構(gòu)型式 圓柱式墩 矩形墩倒 Y形塔 重力式墩 H形塔

主橋邊墩結(jié)構(gòu)型式 矩形柱式墩 圓柱式墩 矩形柱式墩 圓柱式墩

引橋橋墩結(jié)構(gòu)型式 圓柱式墩

引橋橋臺結(jié)構(gòu)型式肋 板式橋臺

基礎(chǔ) 主橋主墩結(jié)構(gòu)型式 鉆孔灌注樁基礎(chǔ) 沉井基礎(chǔ)

其它墩臺結(jié)構(gòu)型式鉆 孔灌注樁基礎(chǔ)

3.2 方案必選

各方案從結(jié)構(gòu)受力、施工養(yǎng)護難易程度、使用舒適性、橋梁美觀等方面進行如下的比較。

第一方案：該種結(jié)構(gòu)形式采用較普遍，主梁集中預(yù)制，雙導(dǎo)梁安裝，在橋上完成體系轉(zhuǎn)換，形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，施工工藝簡單，施工工期短，造價低，可以滿足使用功能和通航要求，但橋型單調(diào)、呆板，孔徑小，橋墩多，由于航道在橋位處為彎道，通航條件差。

第二方案：造型簡潔、線條明快，結(jié)構(gòu)剛度較大，對固接墩下部的抗震性能要求高，為了滿足橋梁的抗震要求，主橋需采用兩個固接橋墩，由于橋墩高度不高，因此由于溫度變形對主梁及橋墩受力均不利，中孔合攏前需對兩側(cè)主梁進行頂壓，以降低收縮、徐變、降溫與升溫的不對稱程度。主梁截面采用分離式單箱單室斷面，三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，主梁采用懸臂澆筑方法施工，設(shè)計及施工技術(shù)成熟，造價略高。

第三方案：該方案跨徑大、主塔高，造型宏偉美觀，景觀效果好，技術(shù)先進，體現(xiàn)時代精神和現(xiàn)代氣息，結(jié)構(gòu)采用全飄浮體系，抗震性能大大提高。主塔采用倒Y型或A型，拉索為空間雙索面，主梁采用雙主肋斷面，主塔采用爬模施工，主梁采用懸臂澆筑施工，設(shè)計、施工及控制復(fù)雜、要求高，造價高。

第四方案：該方案橋型新穎，主橋主梁高度小，與橋高配合協(xié)調(diào)，但結(jié)構(gòu)抗震性能較差，設(shè)計及施工工藝復(fù)雜，且引道路基需加寬；橋位處地質(zhì)情況差，沉井基礎(chǔ)工程量大，使該方案造價較高。

第五方案：該方案跨徑較大，造型宏偉，技術(shù)先進，主梁采用混凝土主梁，自重較重，造價較高，主橋錨碇采用重力式錨，施工復(fù)雜，該方案造價最高。

通過論證可以看出：第三方案雙塔雙索面斜拉橋、第四方案中承式鋼管拱、第五方案三跨懸索橋均較美觀，但造價較高，施工困難，橋面以下的高度較矮，較難發(fā)揮這幾種橋的立面美觀的特點。第一方案結(jié)構(gòu)簡單，但下部多，總造價雖較低，但對通航不利。綜合考慮各方面因素，采用第二方案體系較合理，主橋為預(yù)應(yīng)力混凝土半剛構(gòu)-連續(xù)箱形梁，引橋為裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁。

4 結(jié)束語

橋型方案設(shè)計本身就是一項復(fù)雜和靈活的工作，特別是對于一些橋位比較復(fù)雜的橋梁，具有曲線、大超高、大縱坡、高墩和長橋等特征的橋型方案設(shè)計，還處于摸索階段，有很多新的問題需要進一步的探討和研究。隨著社會經(jīng)濟和公路事業(yè)的日益發(fā)展，大力發(fā)展高速公路將成為必然，因而高速公路橋型方案設(shè)計必將日趨成熟。

參考文獻：

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1前言

隨著我國現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的發(fā)展，由容許應(yīng)力法發(fā)展到基于可靠度理論的半概率設(shè)計法、近似概率設(shè)計法及全概率設(shè)計法等，基于可靠度的橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計開始快速的發(fā)展了起來，這無疑是設(shè)計思想和設(shè)計理論的一大進步。

由于大部分橋梁是超靜定甚至是高次超靜定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且設(shè)計變量多（如幾何尺寸、材料參數(shù)等），使得進行整體優(yōu)化依然存在困難。因此，橋梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計多以局部優(yōu)化為主，但對橋梁的評價是以整體效果為主，局部優(yōu)化對整體改善的效果難以評定，各個構(gòu)件獨立優(yōu)化后構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系并不一定就是最優(yōu)。隨著體系可命度理論的發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以以可靠度為約束條件，以整體經(jīng)濟指標、整體結(jié)構(gòu)功能或整體動力性能最優(yōu)為目標進行優(yōu)化。

2 結(jié)構(gòu)體系可靠度的基本理論

對于單個構(gòu)件或截面的可靠度，其極限狀態(tài)一般定義為單一的失效模式（如拉壞、剪壞、失穩(wěn)等），但在實際中，同一個結(jié)構(gòu)往往涉及多種或多個失效模式，若其中任意一個失效模式出現(xiàn)，則會造成構(gòu)件或結(jié)構(gòu)體系的失效。另一方面，結(jié)構(gòu)體系的系統(tǒng)組成方式有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)（由串聯(lián)、并聯(lián)組合而成），對于一個復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，某個構(gòu)件的失效未必會造成整個結(jié)構(gòu)體系的破壞。因此，體系可靠度的研究可認為是多個功能函數(shù)的可靠度問題。

2.1 結(jié)構(gòu)體系可靠度的一般計算式

設(shè)結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)由n個構(gòu)件單元A1、A2 …An組成，單元Ai（i=1，2…n）的荷載效應(yīng)Si和抗力Ri分別有分布函數(shù)Fi（x）和Gi（x），密度函數(shù)fi（x）和gi（x）。

構(gòu)件單元Ai的可靠概率為

（1）

結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)的可靠概率為

（2）

式中，pA（x1， x2，…，xn）為在指定荷載效應(yīng)水平（x1， x2，…，xn）下A的可靠概率；fs（x1， x2，…，xn）為荷載效應(yīng)（S1， S2，…，Sn）的聯(lián)合密度函數(shù)。然而這是一個復(fù)雜的多重積分，涉及到構(gòu)件或失效模式間的相關(guān)性質(zhì)，在實際工程中難以精確求解，在實踐中往往采用近似估算的方法。

2.2 串聯(lián)、并聯(lián)體系的可靠度估算

在結(jié)構(gòu)體系可靠度分析中，根據(jù)構(gòu)件失效與體系失效之間的關(guān)系，可將實際結(jié)構(gòu)理想化為串聯(lián)、并聯(lián)和這兩種體系的組合。

串聯(lián)體系是指結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)中任意一個構(gòu)件單元（或失效模式）Ai（i=1，2…n）失效就導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)失效。A的可靠概率為

（3）

按一般界限法，有

（4）

當構(gòu)件單元A1、A2 …An相互獨立時取左邊等號；當單元完全相關(guān)時取右邊等號。

并聯(lián)體系是指結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)中全部構(gòu)件單元（或失效模式）失效才導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)失效。A的可靠概率為

（5）

按一般界限法，有

（6）

當構(gòu)件單元A1、A2 …An完全相關(guān)時取左邊等號；當單元相互獨立時取右邊等號。

一般界限法取兩種極端情況作為上下界，易于理解和運用，但其估算范圍較寬，于是學(xué)者們提出了精度更高的窄界限估算法、PNET法、β約界法和蒙特卡羅法等近似計算方法，但這些方法較為復(fù)雜，在由體系可靠度求解構(gòu)件可靠度的逆運算存在著較大困難，可作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的體系可靠度驗算。

3 橋梁結(jié)構(gòu)體系可靠度的優(yōu)化分析

橋梁結(jié)構(gòu)體系可靠度的優(yōu)化，就是在給定的整體可靠度指標條件下，根據(jù)一定的目標函數(shù)，從整體到局部，分析構(gòu)件的合理可靠度，最后再從構(gòu)件到體系驗算整體可靠度及目標函數(shù)的過程。

3.1 優(yōu)化模型

假設(shè)橋梁結(jié)構(gòu)A由n個構(gòu)件單元A1、A2 …An組成，以整體經(jīng)濟費用為目標函數(shù)，整體可靠度為約束條件建立數(shù)學(xué)規(guī)劃：

（7）

式中，W和Wi分別為橋梁整體和構(gòu)件的經(jīng)濟費用；PA和P*分別為橋梁整體可靠概率和整體可靠概率要求。

該模型實際上就是在保證整體可靠度的條件下尋求總的經(jīng)濟費用最低。各構(gòu)件的經(jīng)濟費用與尺寸和材料有關(guān)，尺寸和材料又影響其可靠度，因此假設(shè)構(gòu)件的經(jīng)濟費用為其可靠度的函數(shù)。當然，除了整體經(jīng)濟費用，還可以以整體動力性能作為目標函數(shù)，或以效能-費用比作為指標，把美觀等方面的評價通過權(quán)重也納入效能的表達式里，甚至可以使用多目標優(yōu)化，以達到安全、經(jīng)濟、適用和美觀的統(tǒng)一。

3.2 優(yōu)化分析

式（7）的優(yōu)化模型可以說是屬于概念模型，具體分析要視其第二式目標函數(shù)的具體表達。假設(shè)構(gòu)件的經(jīng)濟費用與其可靠度在一定范圍內(nèi)承線性關(guān)系，并考慮其失效造成的經(jīng)濟損失，式（7）第二式可表達為

（8）

式中，Ci為構(gòu)件i的造價系數(shù)，則Cipi為其造價；Li為構(gòu)件i失效時的經(jīng)濟損失。該表達式為。

若使用效能-費用比作為指標，式（7）中第二式可改為

（9）

式中，M為橋梁整體美觀的評價；α、β為衡量整體可靠度PA和美觀度M的權(quán)重。

對于式（8），Ci不一定大于Li，根據(jù)不等式定理有

（10）

當且僅當

時取等號。

因此，當所有構(gòu)件的經(jīng)濟費用期望值相等時結(jié)構(gòu)體系的總經(jīng)濟費用期望值最低。通常有Ci

對于式（9），由于其難以展開成關(guān)于pi的顯式表達，對于類似表達的優(yōu)化則往往需要尋求數(shù)值解。隨著電子計算機硬件的發(fā)展，大型計算的耗時越來越少，可靠度的分析可使用響應(yīng)面法、蒙特卡羅法甚至仿生學(xué)（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）等方法結(jié)合有限元、有限差分和邊界元等方法進行，這樣可得到更精確的數(shù)值解，甚至可以同時進行多目標優(yōu)化。

當結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜時，可將結(jié)構(gòu)分成若干個子結(jié)構(gòu)，作為總體結(jié)構(gòu)的“子構(gòu)件”，每個子結(jié)構(gòu)可以再往下分級，直到基本構(gòu)件。每一級的優(yōu)化同樣可以應(yīng)用上述模型及步驟，從整體到局部逐級分析每層子結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的合理可靠度。盡管如此，在已知上層可靠度求解當前層的合理可靠度時，往往需要下一層的信息（如費用等），這便增加了方程的未知數(shù)，方程需聯(lián)立到底層構(gòu)件才能求解，另一種方法是按經(jīng)驗給出下一層信息求解當前層，然后進行驗算調(diào)整。

3.3 整體可靠度驗算

雖然由根據(jù)帶可靠度約束的優(yōu)化模型求解出可能最優(yōu)目標函數(shù)值及各構(gòu)件的可靠概率，但其結(jié)果是在一定的假設(shè)或簡化的基礎(chǔ)上求得，忽略了一些細節(jié)如結(jié)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)性質(zhì)和荷載信息等，而且由整體可靠概率往往難以精確反算出各構(gòu)件的可靠概率，由此求出的結(jié)果較為粗糙，并不一定最優(yōu)甚至不滿足要求，因此必須進行更高精度的整體可靠度驗算，并逐步調(diào)整到最優(yōu)解。在調(diào)整過程中還應(yīng)注意到當構(gòu)件可靠概率改變時，材料或尺寸等參數(shù)相應(yīng)改變，而構(gòu)件的剛度及內(nèi)力也會隨之改變，即構(gòu)件的抗力和荷載效應(yīng)均產(chǎn)生了變化，構(gòu)件的可靠度需重新計算。