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大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的非線性可分為材料非線性(又可稱為物理非線性或彈塑性)和幾何非線性兩種，一般情況下結(jié)構(gòu)的幾何非線性可通過考慮所謂的P-效應(yīng)來進行在結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)分析的計算理論研究方面，備受關(guān)注的是結(jié)構(gòu)的彈塑性分析，這不僅是因為相對于幾何非線性而言，結(jié)構(gòu)的彈塑性性能對于結(jié)構(gòu)的抗震性能影響較大，而且更由于問題的復(fù)雜性。所以國內(nèi)外眾多學(xué)者針對后者開展了大量的研究工作。在大跨度公路橋梁彈塑性地震反應(yīng)分析的力學(xué)模型中，根據(jù)各種構(gòu)件的工作狀態(tài)，將結(jié)構(gòu)簡化為桿系結(jié)構(gòu)是合理的，同時對計算而言也是非常經(jīng)濟的。若按構(gòu)件所處的空間位置可把力學(xué)模型分為平面模型和空間模型兩種。若按模型中所采用的單元應(yīng)力水平的種類來分，又可分為微觀模型(采用應(yīng)力空間)和宏觀模型(采用內(nèi)力空間)兩種。由于微觀模型要求將結(jié)構(gòu)劃分為足夠小的單元，盡管很有效但所需的計算量較大，只適用較小規(guī)模的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的非線性分析，因此在實際工作中應(yīng)用的范圍比較有限，所以這里僅按前一種分類方法來加以討論。
在結(jié)構(gòu)彈塑性地震反應(yīng)分析中，構(gòu)件恢復(fù)力模型的確定是基本的步驟而構(gòu)件的恢復(fù)力關(guān)系又集中反映在滯回特性曲線上，基本指標有曲線形狀、骨架曲線及其特征參數(shù)、強度、剛度及其退化規(guī)律、滯回耗能機制、延性和等效滯回阻尼系數(shù)等。國內(nèi)外在這方面已進行了大量的試驗研究并取得了相應(yīng)的研究成果。在平面模型中，根據(jù)所采用的塑性鉸類型可把它分為集中塑性鉸模型和分布塑性鉸模型兩大類。在集中塑性鉸模型中，有代表性的一種是Clough等于1965年提出的雙分量單元模型，該單元模型采用兩根平行桿來模擬構(gòu)件，其中一根用來表示具有屈服特性的彈塑性桿，另一根用來表示完全彈性桿，非彈性變形集中于桿件兩端的集中塑性鉸處，該模型的最大不足是不能考慮構(gòu)件剛度退化。另一種有代表性的是1969年Giber-son提出的單分量模型，它克服了Clough雙分量模型的不足，同時只用兩個桿端塑性轉(zhuǎn)角來刻劃桿件的彈塑性性能，而桿件兩端的彈塑性參數(shù)又是相互獨立的，因此應(yīng)用起來較為簡便。其缺點是基本假設(shè)中有地震過程中反彎點不能移動的限制，所以對一些與基本假設(shè)不甚相符的特殊情況其使用的合理性就受到了限制。
二、多點激振效應(yīng)
通常橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析是假定所有橋墩墩底的地震運動是一致的。而實際上，由于地震機制、地震渡的傳播特征、地形地質(zhì)構(gòu)造的不同，使得入射地震在空間和時間上均是變化的。即使其他條件完全相同，由于地面上的各點到震源的距離不同，它們接收到的地震波必然存在著時間差(相位差)，由此導(dǎo)致地表的非同步振動。這一點已被地震觀測結(jié)果所證實。因此，多點地震輸入是更合理的地震輸入模式。特別是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)，當?shù)卣鸩ǖ牟ㄩL小于相鄰橋墩的跨度時，入射到各墩的地震波的相位是不同的，由于在橋長范圍內(nèi)各墩下的基礎(chǔ)類型和周圍的場地條件可能有很大的差別，因此入射到各墩的地震波的波形也可能是不同的。有關(guān)實際震害表明，入射地震波的相位差可增大橋跨落梁的危險性。所以就地震波傳播過程中的多點激振效應(yīng)進行研究是有很大的實際意義的。
從概念上看，僅考慮入射地震波的相位變化情況屬于行波效應(yīng)分析問題。若再考慮地震波的波形變化就屬于地震波的多點輸入問題。從計算方法上看，由于多點地震輸入算法與同步激振的計算方法不同，因此必須重新推導(dǎo)結(jié)構(gòu)體系的動力平衡方程。美國學(xué)者Penzien和Clough于1975年推導(dǎo)了多自由度體系考慮地震波多點輸入時的動力平衡微分方程及求解方法，通過所謂的影響矩陣，實現(xiàn)了地震波的多點輸入算法。這種方法后來被廣泛應(yīng)用，目前所有考慮地震波多點輸入的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)時程分析算法均以此為基本出發(fā)點。
綜上所述，大跨度公路橋梁的多點激振效應(yīng)分析是一個比較復(fù)雜的計算問題，其復(fù)雜性一方面在于計算方法上面，更重要的是對于不同類型的橋梁結(jié)構(gòu)體系可能有著截然不同的計算結(jié)果。因此實際計算時只能針對具體的橋梁結(jié)構(gòu)進行具體的分析，不能一概而論。從計算方法上看，目前有關(guān)研究基本上仍局限于線彈性體系的多點激振效應(yīng)分析，而非線性多點激振效應(yīng)與結(jié)構(gòu)體系非線性地震反應(yīng)分析的力學(xué)模型是密切相關(guān)的．
三、結(jié)構(gòu)設(shè)計
上部構(gòu)造形式的選擇，應(yīng)結(jié)合橋梁具體情況，綜合考慮其受力特點、施工技術(shù)難度和經(jīng)濟性。簡支空心板結(jié)構(gòu)的橋型，施工方便，施工技術(shù)成熟；但跨徑小，梁高大；由于橋梁跨徑受限制，往往造成跨深溝橋梁高跨比不協(xié)調(diào)，美觀性差；上部構(gòu)造難以與路線小半徑、大超高線形符合，且高墩數(shù)量增加；橋面伸縮縫多，行駛條件差。因而，在山區(qū)大跨度中，該類橋型一般用于地形相對平緩、填土不高的中、小橋上。預(yù)制拼裝多梁式T梁在中等跨徑橋中具有造價省、施工方便的特點，其造價低于整體式箱梁，是中等跨徑直梁橋的常用橋型。但對于曲線梁來說，T梁為開口斷面，抗扭及梁體平衡受力能力均較箱梁差，曲梁的彎矩作用對下部產(chǎn)生的不平衡力大。但當曲線橋的彎曲程度較小時，曲線T梁橋采用直梁設(shè)計，以翼緣板寬度調(diào)整平面線形，可減少曲梁的彎扭作用，在一定程度上可彌補曲線T梁橋受力和施工上的不足。雖然直線設(shè)置的曲線橋仍有部分恒載及活載不平衡影響及曲線變位存在，但較曲線梁小。此外，可以采取加強橫向聯(lián)系的措施，提高結(jié)構(gòu)的整體性。對于大跨徑橋梁，最好采用懸臂澆筑箱梁。但是對于中等跨徑的橋梁，箱梁橋不論采取何種施工方式，費用都較高，與預(yù)制拼裝多梁式T梁相比，處于弱勢。
下部結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足上部結(jié)構(gòu)對支撐力的要求，同時在外形上要做到與上部結(jié)構(gòu)相互協(xié)調(diào)、布置均勻。橋墩視上部構(gòu)造形式及橋墩高度采用柱式墩、空心薄壁墩或雙薄壁墩等多種形式。柱式墩是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式，其自重輕，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，施工方便、快捷，外觀輕穎美觀。對于連續(xù)剛構(gòu)橋，要注意把握上下部結(jié)構(gòu)的剛度比，減小下部結(jié)構(gòu)的剛度比，減小下部結(jié)構(gòu)的剛度，可減小剛結(jié)點處的負彎矩，同時減小橋墩的彎矩，也可減小溫度變化所產(chǎn)生的內(nèi)力。但是橋墩也不可以太柔，否則會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大變形，影響正常使用，并不利于結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。對于高墩，除了要進行承載能力與正常使用極限狀態(tài)驗算外，還要著重進行穩(wěn)定分析。對于連續(xù)梁結(jié)構(gòu)或連續(xù)剛構(gòu)橋，各墩的穩(wěn)定性受相鄰橋墩的制約影響，應(yīng)取全橋或至少一梁作為分析對象。穩(wěn)定分析的中心問題就是確定構(gòu)件在各種可能的荷載作用和邊界條件約束下的臨界荷載，下面以連續(xù)梁為例進行說明。介于梁、墩之間的板式橡膠支座，梁體上的水平力H(車輛制動力和溫度影響力等)是通過支座與梁、墩接觸面上摩阻力而傳遞給橋墩的，它不但使墩頂產(chǎn)生水平位移，而且板式橡膠支座也要產(chǎn)生剪切變形。當梁體完成水平力的傳遞以后，梁體暫時處于一種固定狀態(tài)，但由于軸力及墩身自重的影響，墩頂還會繼續(xù)產(chǎn)生附加變形，這就使得板式支座由原來傳遞水平力的功能轉(zhuǎn)變?yōu)榈挚苟枕斃^續(xù)變形的功能，支座原來的剪切變形先恢復(fù)到零，逐漸達到反向的狀態(tài)。
四、結(jié)語
山區(qū)大跨度作為公路工程的一部分，很多方面需要探討。山區(qū)大跨度方案的確定應(yīng)遵循“安全、舒適、經(jīng)濟、美觀”的原則，只有把握好規(guī)律，抓住側(cè)重點，山區(qū)高速橋梁的布置和設(shè)計才能準確無誤。
參考文獻
[1]李偉，朱慈勉，胡曉依．考慮P-Δ效應(yīng)壓桿幾何非線性問題的解析法[J]．同濟大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，（10）．
[2]閻興華，蘇志宏，朱清峰．鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)彈塑性動力分析綜述[J]．北京建筑工程學(xué)院學(xué)報，2006，（9）．
[3]肖汝誠，郭文復(fù)．結(jié)構(gòu)關(guān)心截面內(nèi)力、位移混合調(diào)整計算的影響矩陣法[J]．計算力學(xué)學(xué)報，1992，（1）．
[4]唐茂林．大跨度懸索橋空間幾何非線性分析與軟件開發(fā)[D]．西南交通大學(xué)，2003
在其他許多國家的抗震規(guī)范中，也或多或少地采用了這一設(shè)計原則，即便如此，各國規(guī)范在具體的設(shè)計程序上絕大多數(shù)仍堅持以安全設(shè)計地震為準的單一水平設(shè)計手法，并認為第一設(shè)計水準的要求自動滿足［3］。近年來，專家已建議對兩個設(shè)防水準的地震力都要進行設(shè)計，這在一定程度上更加保證了橋梁結(jié)構(gòu)的抗震安全性，也是未來橋梁抗震設(shè)計的一個發(fā)展方向。理念的提出基于性能的抗震設(shè)計思想是一個比較抽象的概念，它沒有明確的力的大小的物理意義，也沒有單純的材料強度或結(jié)構(gòu)位移的具體量化結(jié)果。因此，基于性能的抗震設(shè)計思想不能比較明確的用一個參數(shù)來衡量結(jié)構(gòu)的抗震性能，它是對以往的結(jié)構(gòu)的響應(yīng)的一個綜合考量，結(jié)構(gòu)的性能往往與結(jié)構(gòu)的受力大小、強度或位移，耗能能力以及結(jié)構(gòu)的功能有關(guān)，更為直接地反映的是為滿足人們的正常使用要求或結(jié)構(gòu)功能性或安全性的性能綜合考量。因此，對于不同的需求和功能要求，同樣一座橋梁的抗震評估結(jié)果將有所不同［1］。基于性能的抗震設(shè)計可以簡要的概括為，用總少的投入，建總可靠的橋梁。正如著名的地震工程學(xué)家胡聿賢先生所講，工程抗震不僅與工程技術(shù)有關(guān)，而且與社會經(jīng)濟密切相關(guān)。基于性能的抗震設(shè)計思想是橋梁抗震設(shè)計思想發(fā)展的一種必然趨勢，對于人類進步和社會發(fā)展都將起到積極的作用。基于性能的抗震設(shè)計思想是一個全新的思想體系，目前已經(jīng)取得了一些研究成果，但到廣泛的應(yīng)用還有一定的距離，甚至目前都沒有形成完全統(tǒng)一的概念。但這并不妨礙基于性能的設(shè)計思想的進一步完善。
設(shè)計方法的體現(xiàn)
傳統(tǒng)的橋梁抗震設(shè)計思想即對某一性能目標進行比較，如對結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)力、地震位移、結(jié)構(gòu)耗能等單一性能參數(shù)進行考慮。從嚴格意義來講，這并不能反映結(jié)構(gòu)的真實安全性能。而基于性能的抗震設(shè)計，其目標即為業(yè)主的期望目標或結(jié)構(gòu)性能，包括地震動性能目標和結(jié)構(gòu)抗震性能目標。基于性能的抗震性能目標，是一個對傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的性能的一個綜合考慮，因此，各單一結(jié)構(gòu)性能之間的相互關(guān)系顯得十分重要而又相互制約，如連續(xù)梁橋梁結(jié)構(gòu)的梁端位移與墩底彎矩即為相互制約的關(guān)系，基于性能的設(shè)計思想即要從這兩者之間找到一個平衡點，以達到各單一性能的充分而平衡的發(fā)揮。同時，基于性能的抗震設(shè)計思想也要對結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟指標提出要求。人們總是希望結(jié)構(gòu)設(shè)計以社會效益和經(jīng)濟指標為目的，基于性能的抗震設(shè)計思想即在對結(jié)構(gòu)進行抗震設(shè)計時，對橋梁結(jié)構(gòu)遭受地震破壞所造成的損失、維修成本、社會影響等進行綜合評估，這也是基于性能的抗震設(shè)計思想所必須考慮的一個關(guān)鍵所在。基于性能的橋梁抗震設(shè)計是一個涉及多門學(xué)科的綜合型研究領(lǐng)域，需要對多個領(lǐng)域，如地震學(xué)、橋梁工程、經(jīng)濟等都要有一定程度的認知才能進行基于性能的抗震設(shè)計，這也對橋梁抗震設(shè)計工程師提出了更高的要求。
要想做好蓋梁計算工作，促使蓋梁適用性得到提升，就需要從這些方面來努力：一是簡化單元：因為蓋梁的受力主要集中在彎矩、剪力和軸力，同時考慮了蓋梁的幾何長度，我們用平面桿單元來進行模擬，就可以順利開展計算工作。二是簡化荷載：通過梁體和支座，就會將物體的荷載傳過來，那么就需要對最不利內(nèi)力狀況下，汽車引起的各個支座反力給準確計算出來。通過支座和梁體，將汽車荷載傳遞下來，如果需要十分準確的計算蓋梁在不利情況下汽車產(chǎn)生的每個制作的內(nèi)力，需要按照這些步驟來進行；求出T型梁支座的反力影響線，在布置車隊的過程中，需要充分考慮T型的支座反力，來決定線縱的橋向布置；為了讓橋梁擁有某種最不利的內(nèi)力，布置于順蓋梁的方向汽車的車輪，蓋梁中不同位置其最不利內(nèi)力對應(yīng)的是不同的車輪布置。結(jié)合車輪的位置，求出橫向上T梁荷載的分布系數(shù)。在計算各片T梁荷載的橫向分布系數(shù)時，也有一些問題需要注意；T梁上的不同剪力及其橫向分布系數(shù)對應(yīng)著不同的車輪的橫向分布，T梁是相同的，剪力的橫向分布系數(shù)是不同的，并且支點和跨中處也需要采取不同的計算方法。三是簡化邊界條件：對蓋梁和墩柱的聯(lián)結(jié)進行模擬，結(jié)合具體受力情況，科學(xué)分析。總之，在對蓋梁計算的過程中，需要結(jié)合具體的橋梁情況，將科學(xué)的計算方法給應(yīng)用過來，這樣蓋梁適用性方可以得到提升。我們舉了簡化邊界條件這個例子。眾所周知，相較于雙懸臂簡支梁模型來講，連續(xù)梁模型計算的支點處控制彎矩比較的小，那么如果將雙懸臂的簡支梁模型給應(yīng)用過來，就可以適當?shù)南鞣逄幚碇c負彎矩。因為模擬的支點間距離會直接影響到連續(xù)梁模型的彎矩圖量值，但是我們還沒有足夠的依據(jù)來確定這個距離。對于鋼構(gòu)模型來講，支點處外側(cè)截面有著較大的計算彎矩，其余處和連續(xù)梁模型有著基本相同的計算結(jié)果。如果在計算過程中，將鋼構(gòu)模型給應(yīng)用過來，在設(shè)計過程中，對支點處外側(cè)截面的控制標準稍微放松，就可以保證蓋梁的計算結(jié)果，同時，橋墩橫橋向的控制內(nèi)力也可以同時獲得，在橋墩設(shè)計中，需要對這些方面的內(nèi)容進行驗算，我們通常將這種方法應(yīng)用到實際設(shè)計中。實踐研究表明，不僅可以將蓋梁的受力承載情況給反映出來，對于施工者的施工操作也可以發(fā)揮指導(dǎo)性作用。因為外側(cè)面的內(nèi)力被懸臂部分的荷載所完全控制，那么相較于實際情況，模型中計算的懸臂長度就比較小，模型的實際彎矩比實際彎矩的規(guī)格遠遠要小，那么將控制標準適當?shù)姆潘桑涂梢詼p少資源浪費。
2結(jié)合蓋梁預(yù)應(yīng)力，對施工材料優(yōu)化組合
在蓋梁設(shè)計過程中，通過設(shè)計預(yù)應(yīng)力蓋梁，需要促使施工過程中結(jié)構(gòu)安全不受影響，在營運狀態(tài)下，蓋梁的安全性也需要得到保證。因此，在設(shè)計的過程中，就需要將較大噸位鋼束給應(yīng)用過來，促使有效預(yù)應(yīng)力得到提升；要分成兩批來張拉鋼束，如果有著較多的張拉次數(shù)，就會影響到正常的施工；如果有著較少的張拉次數(shù)，施工和營運要求無法得到滿足。對鋼筋合理布置，如果我們用骨和肉來分別比喻預(yù)應(yīng)力筋和混凝土，那么筋就是普通鋼筋，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)只有具備了普通鋼筋，方可以正常的運行。因為蓋梁有著較大的尺寸，那么就需要對普通鋼筋的直徑嚴格控制，箍筋保證在11以上，縱筋要控制在15以上。同時，要科學(xué)加密箍筋間距，這樣承受力方可以得到提升。在橋梁施工過程中，還需要充分重視空心預(yù)制板的使用；筆者認為，結(jié)合蓋梁預(yù)應(yīng)力，在設(shè)計過程中，選擇的空心預(yù)制板需要具備較高的強度，并且整片梁頂板厚度在8厘米以上；如果空心板頂板度在7厘米以內(nèi)，就需要將開倉處理措施應(yīng)用過來，鑿除掉那些厚度不夠的部分，對芯模重新裝上，并且將補強筋增加過來，澆筑的混凝土相較于原來的混凝土，有更高一級的標號，這樣頂板厚度方可以與設(shè)計要求所符合。采取一系列的防水處理措施，如果是空心板底板密實程度不夠，或者是沒有足夠的鋼筋混凝土保護層，有滲水漏水問題出現(xiàn)，混凝土有著符合要求的強度，能夠順利通過靜載試驗，就可以將防水措施應(yīng)用過來，在不密實的混凝土底板頂面上噴涂賽柏斯防水材料，經(jīng)過滲透化學(xué)作用，混凝土密實度和強度就可以得到顯著提升。如果預(yù)制空心板建筑高度比設(shè)計要求要高，那么就會對橋面鋪裝層的厚度產(chǎn)生直接影響，如果橋面鋪裝厚度與設(shè)計要求無法符合，那么就可以對墩臺帽或者墊石高度進行調(diào)整，或者是將較厚的頂板部分給鑿除掉，如果已經(jīng)安裝了上構(gòu)，無法調(diào)整墩臺帽和墊石，可以對縱坡科學(xué)調(diào)整；將這樣的設(shè)計方法給應(yīng)用過來，工程施工質(zhì)量可以得到保證，橋梁的承載力也可以得到提升。
3結(jié)語
橋梁造型的關(guān)鍵在于橋行，也就是橋梁的外形。橋形的作用在于橋梁與周圍環(huán)境是協(xié)調(diào)統(tǒng)一的紐帶。為了保持橋形與周圍環(huán)境的統(tǒng)一，在設(shè)計上過程中要注意以下幾點:
1．1協(xié)調(diào)與統(tǒng)一
所謂的“協(xié)調(diào)統(tǒng)一”，是指橋梁與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一、橋梁本體構(gòu)件之間的多樣統(tǒng)一。具體的要做到兩個方面:
(1)從多樣中尋求統(tǒng)一。其為差異的統(tǒng)一和對立的統(tǒng)一兩個方面。前者是不同量的因素之間存在統(tǒng)一，比如在橋梁結(jié)構(gòu)中，支承傳力結(jié)構(gòu)、承載跨越的主體結(jié)構(gòu)以及附屬結(jié)構(gòu)三者功能不同，但是將它們組合到橋梁建筑中就要達到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，才能保證橋梁建筑的實用;而后者則是指不同因素之間存在的統(tǒng)一，比如懸索橋的塔和索，一剛一柔，形成對比，在形態(tài)上形成強烈的感官效果，相互對立卻又能達到統(tǒng)一。所以在橋梁造型設(shè)計中要擅于以規(guī)律的變化組合尋求整體效果的和諧統(tǒng)一。橋梁建筑的統(tǒng)一有著其基本的原則，即“結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，橋墩簡單”，具體地說就是體現(xiàn)在兩個方面:第一，引橋和主橋的結(jié)構(gòu)體系要統(tǒng)一或相近;第二，橋墩造型要簡單，結(jié)構(gòu)形式要單一，這一點在立交橋的設(shè)計中尤為重要。對于拱式體系橋梁來說，要關(guān)注主孔和兩端橋的協(xié)調(diào);對于梁式橋來說，要關(guān)注墩臺造型與上部結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào);對于懸索體系橋梁來說，其引橋就應(yīng)用輕型結(jié)構(gòu)。
(2)從統(tǒng)一中尋求多樣。其是一種較為簡單的統(tǒng)一形式，但是在實際橋梁設(shè)計中，過多的雷同會時的橋梁變得單調(diào)，沒有特色。因此，要在統(tǒng)一中求多樣，尋求更多富有創(chuàng)意的設(shè)計，以此為橋梁造型增添新穎。
1．2對稱與非對稱
不管是大自然，還是人類生活中，到處充滿了對稱的美，當然橋梁也不例外。橋梁的對稱既能夠表現(xiàn)出力學(xué)上的平衡，又能夠融入藝術(shù)的原理。從古代開始，我國的橋梁就具有極好的對稱均衡性，特別是多孔橋，橋孔的設(shè)計不僅可以省略橋墩的設(shè)計，還可以主從關(guān)系上也展現(xiàn)的很明確。橋梁造型不能一味地運用對稱，也要考慮設(shè)計的環(huán)境和其他因素，不然的話會使橋梁顯得呆板平庸。由于水文和地質(zhì)等原因，橋梁一般會采用非對稱形式，以不等距離來平衡橋梁的體重，使其在空間效果上達到均衡，橋梁也會顯得生動活潑。對稱的美在于穩(wěn)重莊嚴，非對稱的美在于自由靈活，只有結(jié)合地理環(huán)境、技術(shù)材料等相關(guān)因素，靈活運用這兩種結(jié)構(gòu)，才能設(shè)計出具有魅力的橋梁建筑。
1．3比例與尺度
橋梁建筑的結(jié)構(gòu)突出，比例的協(xié)調(diào)尤為重要。一般來說，橋梁建筑的比例包括三個方面:第一，橋梁整體結(jié)構(gòu)與局部本身的三維尺寸的關(guān)系;第二，橋梁整體結(jié)構(gòu)與局部，亦或是局部與局部之間的三維尺寸的關(guān)系;第三，通常意義上的比例。橋梁的比例關(guān)系與地形、建筑材料以及施工技術(shù)息息相關(guān)，當這些因素按照自然規(guī)律被確定下來時，其中的尺寸比例就會成為典范。確定橋梁的比例的常用方法有幾何分析法和數(shù)學(xué)分析法。
(1)幾何分析法。幾何分析法就是以簡單的幾何圖形作為基準，利用幾何圖形相互之間的制約關(guān)系，來控制建筑整體，尤其是建筑外形和局部控制點，以獲得協(xié)調(diào)統(tǒng)一。
(2)數(shù)學(xué)分析法。在數(shù)學(xué)分析法中最有名的是黃金分割比例和動態(tài)勻稱比例。在我國古代，三孔橋和五孔橋的跨徑布置的比例關(guān)系符合黃金分割比例。雖然在進行橋梁整體或是局部規(guī)模尺寸時可以用以上比例關(guān)系，但是還是要注意以下兩個問題:①橋梁的比例要同時符合結(jié)構(gòu)和力學(xué)的前提下進行藝術(shù)構(gòu)思;②比例不是一成不變的，可以根據(jù)技術(shù)條件、功能要求以及思想主題等進行調(diào)整。而尺度，是建筑的整體或局部在視覺上的感受與真實大小之間的關(guān)系，主要有三種，分別是與真實尺寸一致的自然尺度、建筑空間看起來比實際尺寸小的親切尺度和建筑的視覺尺寸大于實際尺寸的雄偉尺度。
1．4穩(wěn)定與動勢
穩(wěn)定是橋梁建筑安全的基本要求，其中包括結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和視覺穩(wěn)定兩個方面。而動勢是傳統(tǒng)上的穩(wěn)定隨著技術(shù)和結(jié)構(gòu)不斷發(fā)展之后衍生出來的一種視覺穩(wěn)定，不僅可以給人視覺上的穩(wěn)定，還可以讓人們感覺橋體的力量感。
2對橋梁造型景觀設(shè)計的分析
橋梁景觀設(shè)計是為了使橋梁的建筑造型和結(jié)構(gòu)形式更加美觀。
2．1與區(qū)域環(huán)境相互協(xié)調(diào)
首先要收集基礎(chǔ)資料，比如橋位平面圖、城市規(guī)劃等，其次是了解城市內(nèi)涵，其中包含城市文化、居民的生活習(xí)性等，橋梁設(shè)計要與城市定位相符合，以確定設(shè)計主題和橋梁景觀。比如:
(1)回應(yīng)當?shù)氐纳鐣l件和自然條件;
(2)充分利用當?shù)靥厣牟牧虾湍茉?
(3)借鑒當?shù)仄渌麅?yōu)秀建筑文化理念;
(4)突出地域經(jīng)濟性。
2．2細部構(gòu)件與結(jié)構(gòu)的相互協(xié)調(diào)
細節(jié)部分包括路燈、標志標線、夜景燈飾等，細節(jié)部分可以表現(xiàn)出設(shè)計師的意圖，并且還可以使橋梁更具細節(jié)藝術(shù)美感。
(1)欄桿。對于欄桿的要求不僅是富有細節(jié)美感，還要與橋梁整體協(xié)調(diào)統(tǒng)一，所以其造型要與橋形相配，這樣才能發(fā)揮欄桿的幫襯和加強作用，不會喧賓奪主。比如斜拉橋，斜向拉索為傘狀，欄桿就可以用相同斜度和方向的造型。
(2)照明設(shè)計。夜景照明設(shè)備只需滿足人們步行和行車的燈光需求，如果過亮，會使橋梁的光環(huán)境變得平淡，所以照明要素要能夠展現(xiàn)出主要對象。懸索橋的照明要素有主纜、鋼箱梁等，斜拉橋的照明要素有索塔、斜拉索等，照明要素之間要主次分明。
(3)鋪裝景觀。鋪裝景觀要符合環(huán)境藝術(shù)，滿足城市建設(shè)需要和人們休閑生活需要。既要滿足通車和行人的要求，又要具有色彩、圖案和質(zhì)感，另外還要考慮到后期維修工作的難易程度。
(4)橋頭建筑。橋頭建筑一般是具有藝術(shù)性或是紀念性的雕塑小品，形景點，還用于襯托橋梁主體。這些雕塑小品要能夠體現(xiàn)當?shù)氐娘L(fēng)土人情、歷史文化，給人啟迪。
(5)視覺效果。要重視橋側(cè)的視覺效果和橋梁的附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時也要對過橋管線進行美化等。美化這些細節(jié)部分可提高橋梁景觀的整體藝術(shù)價值。
3結(jié)語
就目前的發(fā)展來看，我國的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的傾向如下：比較注重強度而忽視耐久性；重視強度極限而忽視使用極限；重視結(jié)構(gòu)的建設(shè)而忽視結(jié)構(gòu)的維護，這樣的設(shè)計傾向直接導(dǎo)致了橋梁工程事故的不斷發(fā)生，不利于和諧社會的發(fā)展。我國的橋梁設(shè)計理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系還有諸多需要完善的地方，在橋梁設(shè)計過程中，尤其在橋梁施工和使用期安全性上改進的空間還是比較大的。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中首先要選擇科學(xué)合理、經(jīng)濟的方案，其次是結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)件和連接的設(shè)計，還要運用規(guī)范的安全系數(shù)或可靠性指標給結(jié)構(gòu)的安全性以最大的保障。
2我國現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項
2.1對于結(jié)構(gòu)的耐久性問題要重視
在我國的橋梁建設(shè)過程中，很多時候都缺少建設(shè)前期所需要準備、視察及考證等工作，這是一大問題。周圍的環(huán)境會在很大程度上影響到橋梁的建設(shè)和使用，不僅包括由于車輛超載而出現(xiàn)的疲勞情況，還包括橋梁結(jié)構(gòu)本身的老化和損傷。我國從上世紀九十年代有些研究者就針對橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性進行了研究，但多集中在橋梁的材料及統(tǒng)計等方面，而對橋梁結(jié)構(gòu)及設(shè)計的研究卻是忽視的，還缺少以設(shè)計及施工人員為出發(fā)點改善橋梁的耐久性。設(shè)計人員所關(guān)注結(jié)構(gòu)的計算方法比較多，而容易忽視總體構(gòu)造的設(shè)計和一些細節(jié)處的把握。結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計應(yīng)該有別于其他普通的結(jié)構(gòu)設(shè)計，就現(xiàn)階段而言，我國橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性研究應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎糠治龆皇莻鹘y(tǒng)的定性分析。諸多研究實踐表明一座橋梁是否能夠安全使用，結(jié)構(gòu)的耐久性發(fā)揮了很大的作用，經(jīng)濟性也包含在其中。
2.2充分重視橋梁的超載問題
超載會造成橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大、損傷加劇，嚴重的情況下還可能引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞事故。橋梁的超載不僅會引發(fā)疲勞問題，還可能造成橋梁內(nèi)部損傷難以及時恢復(fù)，進而使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)產(chǎn)生一定的變化，將威脅到橋梁的安全性和耐久性。所以設(shè)計人員應(yīng)加強分析超載所帶來的嚴重后果，最大限度的加強橋梁的穩(wěn)定性。
2.3重視對疲勞損傷的研究
動荷載是橋梁結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載和風(fēng)荷載的主要方面，其會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力，除了會引起結(jié)構(gòu)的振動外，結(jié)構(gòu)的累積疲勞損傷也是不可忽視的方面。在橋梁建設(shè)中所使用的材料實際上均勻性和連續(xù)性都不是很理想，諸多微小的缺陷夾雜其中，在循環(huán)荷載作用下，它們會不斷發(fā)展、合并進而形成損傷，最終形成宏觀裂紋。一旦宏觀裂紋沒有得到很好地控制，就會產(chǎn)生材料、結(jié)構(gòu)的脆性斷裂。疲勞損傷在初始階段被察覺的可能性比較小，所產(chǎn)生的嚴重后果卻是毀滅性的。所以應(yīng)該加強疲勞損傷的研究工作。
2.4積極借鑒國外的經(jīng)驗和成果
我國橋梁設(shè)計中存在結(jié)構(gòu)使用性能差、耐久性和安全性差等諸多問題，這和現(xiàn)階段我國的施工質(zhì)量和管理水平不高是分不開的，但問題已然存在，并且在短時間無法得到有效解決，設(shè)計人員對此問題要有一個清醒的認識，在設(shè)計時對上述問題充分考慮到，運用恰當?shù)脑O(shè)計方法、恰當?shù)陌踩禂?shù)使橋梁的使用性能達到要求的標準，這才是設(shè)計的關(guān)鍵。尤其是橋梁的耐久性和安全性問題與結(jié)構(gòu)體系、使用材料選擇不合理、結(jié)構(gòu)細節(jié)處理不當有著千絲萬縷的聯(lián)系。針對我國設(shè)計中存在的問題應(yīng)積極借鑒國外的有益經(jīng)驗，PBD就是其中之一。PBD即為性能設(shè)計，涵蓋了結(jié)構(gòu)設(shè)計的眾多方面，如變形、裂縫、振動、耐久性等。PBD研究不僅保證了橋梁結(jié)構(gòu)在使用中的安全性，還具有很多優(yōu)良的使用性能，這其中包括壽命和耐久性、耐疲勞性、美觀等。對此，我國應(yīng)該積極借鑒其優(yōu)良方面的性能，并結(jié)合我國橋梁設(shè)計的實際和使用過程中的具體情況來最終尋找適合我國的設(shè)計。
3對我國現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的建議
總而言之，我們在對橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性、疲勞損傷以及橋梁超載問題進行必要研究的同時，還可以把研究面放得更寬一些，諸如結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度、模糊隨機可靠度等，這樣做的目的都是為了加強橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的使用性、安全性及耐久性。下面就選擇幾個方面就行分析，希望為研究人士提供參考。
3.1結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度分析
結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠度分析其實不是一項容易的研究課題，具有一定的復(fù)雜性，近年來不少研究者對其從不同方面進行了研究，并且取得了一定的研究成果。例如利用系統(tǒng)系數(shù)，主要針對結(jié)構(gòu)各種破壞水平所對應(yīng)的極限狀態(tài)不同，計算系統(tǒng)可靠度并進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法；利用蒙特卡洛法應(yīng)用重要抽樣技術(shù)最終將結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度計算出來。另外還有研究者對系統(tǒng)可靠度界限進行深入的研究。總而言之，在進行系統(tǒng)可靠度的研究上難度系數(shù)比較大，內(nèi)容也包羅萬象。在研究上還是有一定的上升空間的。
3.2在役結(jié)構(gòu)的可靠性評估與維修決策問題
對在役建筑結(jié)構(gòu)的可靠性評估與維修決策正成為建筑結(jié)構(gòu)學(xué)的邊緣學(xué)科，它既包括結(jié)構(gòu)力學(xué)、斷裂力學(xué)、建筑材料科學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等比較基礎(chǔ)的理論，還離不開施工技術(shù)、檢驗手段、建筑物的維修使用狀況等方面的內(nèi)容。值得注意的一個方面是對于在役結(jié)構(gòu)的可靠性評估的研究，經(jīng)典的結(jié)構(gòu)可靠性理論也可在此過程中得到更為廣泛、更有深度的進步和發(fā)展。
3.3模糊隨機可靠度的研究
模糊隨機可靠度理論研究作為工程結(jié)構(gòu)廣義可靠度理論研究的重要內(nèi)容，在不斷健全的模糊數(shù)學(xué)理論與方法的推動下，會得到不斷的完善和發(fā)展。
4結(jié)束語
關(guān)鍵詞：橋梁基礎(chǔ)抗震設(shè)計日本規(guī)范
一、引言
近十年來，世界相繼發(fā)生了多次重大地震，1989年美國LomaPrieta地震（M7.0）、1994年美國Northridge地震（M6.7)、1995年日本阪神地震（M7.2）、1999年土耳其伊比米特地震（M7.4）、1999年臺灣集集地震（M7.6）等等。因此，專家們預(yù)測全球已進入一個新的地震活躍期。隨著現(xiàn)代化城市人口的大量聚集和經(jīng)濟的高速發(fā)展，地震造成的損失越來越大。地震災(zāi)害不僅是大量地面構(gòu)筑物和各種設(shè)施的破壞和倒塌，而且次生災(zāi)害中因交通及其他設(shè)施的毀壞造成的間接經(jīng)濟損失也十分巨大。以1995年日本版神地震為例，地震造成大量高速公路及高速鐵路橋隧的毀壞，經(jīng)濟總損失高達1000億美元。
近幾次大地震造成的大量橋梁的破壞給了全世界橋梁抗震工作者慘痛的經(jīng)驗教訓(xùn)。各國研究機構(gòu)紛紛重新對本國橋梁抗震規(guī)范進行反思，并進行了一系列的修訂工作。日本1995年阪神地震后，對結(jié)構(gòu)抗震的基本問題重新進行了大量的研究，并十分重視減振、耗能技術(shù)在結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中的應(yīng)用。橋梁、道路方面的抗震設(shè)計規(guī)范已經(jīng)重新編寫，并于1996年頒布實施。美國也相繼在聯(lián)邦公路局（FHWA）和加州交通部（CALTRANS）等的資助下開展了一系列的與橋梁抗震設(shè)計規(guī)范修訂有關(guān)的研究工作，已經(jīng)完成了ATC－18，ATC－32T和ATC-40等研究報告和技術(shù)指南。與舊規(guī)范相比，新規(guī)范或指南無論在設(shè)計思想，設(shè)計手法、設(shè)計程序和構(gòu)造細節(jié)上都有很大的變化和深入。
中國現(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》（JTJ004－89）在80年代中期開始修訂，于1989年正式發(fā)行。隨著中國如年代經(jīng)濟起飛，交通事業(yè)迅猛發(fā)展，特別是高速公路興建、跨越大江，大河的大跨橋梁、大型立交工程以及城市中大量高架橋的興建，規(guī)范已大大不能適應(yīng)。但是目前所有國內(nèi)的橋梁設(shè)計，對抗震設(shè)計均在設(shè)計書上標明的參照規(guī)范即是《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》和《鐵道工程抗震設(shè)計規(guī)范》。與國外如日本、美國的同類規(guī)范相比，中國現(xiàn)行《公路工程抗震設(shè)計規(guī)范》水準遠落后于國外同類規(guī)范。若不進行改進，則必將給中國不少橋梁工程留下地震隱患。
本文主要介紹了各國橋梁抗震設(shè)計規(guī)范中基礎(chǔ)部分的抗震設(shè)計。基礎(chǔ)部分對全橋的地震響應(yīng)以及墩柱力的分布均有非常重要的影響。基礎(chǔ)設(shè)計不當會導(dǎo)致橋梁墩柱在地震中發(fā)生剪斷、變形過大不能使用等等，有時甚至是樁在根部直接剪斷破壞。基礎(chǔ)設(shè)計需要考慮的方面除了基礎(chǔ)形式的選擇以外還包括抗彎強度、抗剪強度樁基礎(chǔ)連接部分的細部構(gòu)造、錨固構(gòu)造等方面。本文首先對中、美、日、歐洲、新西蘭五國或地區(qū)抗震設(shè)計規(guī)范中有關(guān)基礎(chǔ)的部分進行了一般性的比較。筆者認為，相對而言中國的規(guī)范在基礎(chǔ)抗震設(shè)計方面較為粗糙、可操作性不強。而日本規(guī)范在這方面作的最為細致，技術(shù)也較為先進。因此，在隨后的部分中詳細介紹了日本抗震規(guī)范的基礎(chǔ)設(shè)計方法。
二、主要國家橋梁抗震規(guī)范基礎(chǔ)抗震設(shè)計的概況
本文將中國橋梁抗震規(guī)范與世界上的幾種主要抗震規(guī)范（美國的AASHTO規(guī)范、Cal－tans規(guī)范、ATC32美國應(yīng)用技術(shù)協(xié)會建議規(guī)范，新西蘭規(guī)范NZ，歐洲規(guī)范EC8，日本規(guī)范JAPAN）進行基礎(chǔ)抗震設(shè)計方面的比較。
中國橋梁抗震設(shè)計規(guī)范有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)計的部分十分籠統(tǒng)，只以若干定性的條款，從工程選址方面加以考慮，而對基礎(chǔ)本身的抗震設(shè)計，特別是對于樁基礎(chǔ)等輕型基礎(chǔ)抗震設(shè)計重視不夠。這方面，日本的橋梁抗震設(shè)計規(guī)范和準則規(guī)定得比較詳細，是我們應(yīng)當學(xué)亂之處。基于阪神地震的經(jīng)驗，地震后橋梁上部結(jié)構(gòu)的修復(fù)和重建都比下部基礎(chǔ)經(jīng)濟和省時、省力，因此橋梁基礎(chǔ)的抗震能力的要求應(yīng)比橋墩高。
三、日本橋粱基礎(chǔ)抗震設(shè)計方法細節(jié)
1.按流程，先用震度法設(shè)計。震度法基本概念是把設(shè)計水平震度
Kh乘以結(jié)構(gòu)Kh的計算方法如下：
其中Cz--地區(qū)調(diào)節(jié)系數(shù)；
Kh0--設(shè)計水平震度的標準值。
其中，δ是把抗震設(shè)計所確定的地基面以上的下部結(jié)構(gòu)質(zhì)量的80％或100％和該下部結(jié)構(gòu)所支承的上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量的100％之和作為外力施加到結(jié)構(gòu)上在上部結(jié)構(gòu)慣性力作用點位置發(fā)生的位移。
2．用震度法設(shè)計以后，如果基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是橋臺基礎(chǔ)或者橋墩的擴大基礎(chǔ)，不需要用地震時保有水平耐力法設(shè)計。這是因為設(shè)計橋臺基礎(chǔ)時，地震時動力壓力的影響非常大，此外結(jié)構(gòu)背面存在的主體也使結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生振劾。而對于擴大基礎(chǔ)來說一般地基條件非常好，因此，地震時基礎(chǔ)某些部位轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生非線變形可以消耗許多地震能量。
3．用地震時保有水平耐力法設(shè)計時，首先要判斷基礎(chǔ)水平耐力有沒有超過橋墩的極限水平耐力。這是因為地震時保有水平耐力法的基本概念是盡量使地震時在橋墩而不是在基礎(chǔ)出現(xiàn)的塑性鉸。如果在基礎(chǔ)出現(xiàn)塑性鉸，發(fā)生損傷后，修復(fù)很困難。所以，我們要把基礎(chǔ)的行為控制在屈服范圍內(nèi)。
如果基礎(chǔ)水平耐力小于橋墩的極限水平耐力，則要判斷橋墩在垂直于橋軸方向的抗震能力是不是足夠大（按式（3))。因為如果橋墩在垂直于橋軸方向具有足夠大的抗震能力（例如壁式橋墩），而且基礎(chǔ)的塑性反應(yīng)在容許范圍以內(nèi)，則基礎(chǔ)的非線能吸收大量的振動能量并且基礎(chǔ)仍然是安全的。
橋墩的極限水平耐力Pu≥1.5KheW（3）
Khco--設(shè)計水平震度的標準值；
Cz--地區(qū)調(diào)節(jié)系數(shù)；
μa--容許塑性率；
W－一等價質(zhì)量（W=Wu十CpWp）；
Wu--振動單位的上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量；
Wp--振動單位的橋墩質(zhì)量；
Cp--等價質(zhì)量系數(shù)（剪斷破壞時1.0，剪斷破壞以外是0.5）。
4．橋墩的極限水平耐力滿足Pu≥1.5KheW時，對基礎(chǔ)塑性率進行對照檢查。雖然基礎(chǔ)的非線行為能吸收大量振動能量，但是對于有的基礎(chǔ)部件來說，可能會遭受過大的損傷。所以要控制基礎(chǔ)的反應(yīng)塑性率，按如下要求：
μFR≤μFL（4）
式中μFR--基礎(chǔ)反應(yīng)塑性率；
μFL--基礎(chǔ)反應(yīng)塑性率的限度。
5．發(fā)生液化時，要降低土質(zhì)系數(shù)。隨后的計算（對照和檢查）同上述方法基本一致。
6．在地震時保有水平耐力法的流程中，最后是對基礎(chǔ)水平位移、轉(zhuǎn)角的對照和檢查。要求是基礎(chǔ)最大水平位移為40cm左右，基礎(chǔ)最大容許轉(zhuǎn)角為0.025rad左右。
方案構(gòu)思原則
從現(xiàn)場實際條件出發(fā)，提出滿足工程功能性、耐久性、經(jīng)濟性的解決方案，并根據(jù)“環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展”的新的設(shè)計理念，在造價允許的范圍內(nèi)，對設(shè)計方案進行評估，最終確定一個可行的，且功能、造價、景觀、環(huán)保等各方面相對比較均衡的設(shè)計方案。方案優(yōu)化設(shè)計吉林大道設(shè)計線路為沿著黑水河?xùn)|側(cè)的山體通過。對于依河傍山的道路設(shè)計，路線中線的具置定于何處，無論是偏向山還是偏向河，中線一點點的變化都會引起很大的工程量的變化。在這種條件下，目前國內(nèi)最為常見的設(shè)計方案為沿山修建道路，切割坡腳，開挖路塹，并對開挖面進行邊坡人工處理，這是依河傍山線路的慣常做法。一方面，路塹開挖這種工程活動會改變山體斜坡內(nèi)的初始應(yīng)力狀態(tài)，使坡腳剪應(yīng)力更趨于集中，開挖的人工邊坡切斷斜坡巖體的各種結(jié)構(gòu)面，破壞了邊坡的穩(wěn)定性，一部分山體會向河流滑動，會留下滑坡的隱患；此處崖壁由中分化的板巖或砂巖構(gòu)成，由于巖體的差異風(fēng)化，斜坡本來已是凹凸不平，如果加之裂隙水的作用，開挖后斜坡表層巖石會發(fā)生經(jīng)常性的巖屑、巖石順坡滾落現(xiàn)象，特別嚴重時會誘發(fā)大規(guī)模的崩塌現(xiàn)象。另一方面，此處山勢陡峭聳立，如果要開挖路塹，那么刷坡面積非常大。該地段山體綠化覆蓋率非常高，這些高原生長的自然植被生長期較長，成活困難，高原脆弱的生態(tài)系統(tǒng)一旦破壞則不可再恢復(fù)，不僅視覺非常丑陋，而且會對生態(tài)環(huán)境留下永久的遺憾。另一種可行的方案是將線路外移，順山勢、順河流建橋。橋梁緊貼山崖，環(huán)繞而建。這種方案能夠避免對原有山體的破壞，不僅在視覺上和諧美觀，同時也可達到保護生態(tài)的目的，但是橋梁方案每平方米的工程造價要比路塹開挖的方案高出2倍多。在同樣滿足功能性的情況下，對比兩種設(shè)計，如果僅僅以建設(shè)時的經(jīng)濟性為出發(fā)點，橋梁方案的資金投入確實是高于路塹方案，路塹方案無疑是最應(yīng)當選擇的，但是建成后的弊端也是顯而易見的。通過以上的分析，路塹開挖后，一旦誘發(fā)次生災(zāi)害，危害行車安全，帶來的損失是無法估量的。如果對次生災(zāi)害進行二次處理，那么投入也是巨大的，反而得不償失。本著體現(xiàn)“環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展”的設(shè)計新理念，設(shè)計時選擇了順山建橋、以橋代路的設(shè)計方案。這樣一來不僅可以最大限度地把工程環(huán)境的影響減到最低，而且可以得到較好的景觀效果。
橋梁方案的技術(shù)設(shè)計
因為線路要繞山而行，所以在此段線路形成兩處平曲線，分別為R=500m的圓曲線和R=180m、緩和曲線Ls=25m的平面曲線。為了縮短設(shè)計周期，簡化施工程序，最大程度地降低工程造價，橋梁布孔采用“彎橋直做”的方式，上部采用20m簡支橋面連續(xù)的預(yù)應(yīng)力空心板，該跨徑的空心板在吉林大道其他橋梁也同時應(yīng)用，可以方便地進行模塊化預(yù)制（圖略）。全橋共11孔，分3聯(lián)布置，全長226.54m，橫橋向布置9片空心板梁，橋面總寬12m。下部采用樁柱式墩臺，墩柱直徑1.4m，墩高6~12m不等，基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁，樁基直徑1.5m。以上的布孔方式，使得該橋的第1~3跨處于R=500m的圓曲線內(nèi)，第5~7跨位于半徑R=180m、緩和曲線Ls=25m的平曲線內(nèi)。共需“彎橋直做”6跨。“彎橋直做”是指在曲線橋梁的設(shè)計中，用中小跨徑的預(yù)制直梁代替彎梁，平面以曲線的弦線形成折線形布置，墩臺徑向于曲線布置，然后通過調(diào)整邊板的懸臂板長度、護欄和人行道的平面位置，來形成平面曲線線形。因為墩臺是徑向布置，所以每片預(yù)制板梁的長度是不相等的，則有：（式略）其中，L為每片板梁外側(cè)邊緣的長度(不含懸臂部分,懸臂用來形成圓曲線)；R為圓曲線半徑；d為圓曲線至每片板梁外緣的垂直距離。計算最外側(cè)板梁時，d的值即為梁體懸臂板的寬度，計算第二片板梁時，d的值即為外側(cè)板梁（含懸臂）的寬度，以此類推可計算出任一板梁的長度。緩和曲線段的計算思路與此類似，茲不贅述。
車輛荷載計算含有多個參數(shù)，例如車重的測算、軸重、車間距等因素。因為這些數(shù)據(jù)的準確性會影響橋梁結(jié)構(gòu)的使用期限。但是，將這些數(shù)據(jù)直接引入橋梁設(shè)計的可靠度分析會加大設(shè)計人員的工作量。所以，本文通過對各種橋梁結(jié)構(gòu)不同跨徑的計算得出詳細、準確的數(shù)據(jù)，并分析這些數(shù)據(jù)，以獲得具有一定控制作用的各種荷載效應(yīng)。計算這些數(shù)據(jù)時，采用的是正常運行狀態(tài)和密集運行狀態(tài)兩種方式，并且采用了規(guī)定中的標準荷載效應(yīng)值的比值K和橋型結(jié)構(gòu)中不同跨徑的統(tǒng)計數(shù)據(jù)類比、分析的方式，正常運行時對應(yīng)的是汽車20級狀態(tài)下的荷載，密集運行時對應(yīng)的是大于汽車20級狀態(tài)下的荷載。
1.1車輛荷載的效應(yīng)計算和統(tǒng)計分析在對比、分析各種數(shù)據(jù)和方案后發(fā)現(xiàn)，實際測量正常運行的車隊更符合車輛荷載的實測計算。在選擇橋型結(jié)構(gòu)時，以效應(yīng)比值進行分析、統(tǒng)計，相對來說要求就沒有那么嚴格，所以說，主要是計算橋型結(jié)構(gòu)中的簡支梁和多跨連續(xù)梁。計算簡支梁和多跨連續(xù)梁的目的是為了控制截面的彎矩和剪力效應(yīng)，具體的分析步驟如下：①按照國家制定的標準，在不同的橋型結(jié)構(gòu)、跨徑、效應(yīng)等計算的效應(yīng)容本中，抽取一定比例的樣本。②以一年的運行狀況為周期，一百年的周期為設(shè)計基準，由公式求得：FM（x）=［F（x）］T=［F（x）］100.取FM（x）的某一分位值除以現(xiàn)行標準車輛荷載效應(yīng)的計算值，就可以得到設(shè)計基準期內(nèi)荷載效應(yīng)比值的無量綱參數(shù)Ks，這里取FM（x）的0.05和0.95分位值，即取［F（x）］100=0.5和［F（x）］100=0.95計算。2004年，國家在頒布的新規(guī)范中廢除了四級汽車車隊荷載，新規(guī)范中規(guī)定了公路Ⅱ級和公路Ⅰ級（即分別相當于1989規(guī)范中的汽-20級和汽-超20級）。為了使車輛的荷載效應(yīng)計算更為簡便，在精簡車輛荷載等級的原則上，刪除了車隊荷載布載，并對車輛荷載和車道荷載采用了局部效應(yīng)計算和整體效應(yīng)的計算方式。
1.2新規(guī)范對重載交通車輛荷載的改進分析
1.2.11989規(guī)范和2004規(guī)范的荷載計算對比在我國2004年頒布的新規(guī)范中，確定了橋梁沖擊系數(shù)是采用結(jié)構(gòu)基頻的方式?jīng)Q定的，從根本上改變和制約了1989規(guī)范中“橋梁沖擊系數(shù)中是通過計算跨徑來決定的”的要求。針對1989規(guī)范中只考慮原材料和跨度的因素，在2004規(guī)范中加入了橋型、連接方式和截面等結(jié)構(gòu)基頻等因素作為參數(shù)，從質(zhì)量、阻尼、剛度等方面來決定橋梁本質(zhì)。也就是說，為了更加科學(xué)地設(shè)計橋梁，只要抓住結(jié)構(gòu)基頻的本質(zhì)，保持基頻是固定的，無論橋梁的跨度、原材料和橋型等因素有多大的區(qū)別，橋梁本身的動力本質(zhì)都沒有大變化。
1.2.2修訂了對橋?qū)挼囊鬄榱耸褂嬎愀涌茖W(xué)化、明確化，我國在2004年的新規(guī)范中加入了針對不同等級的道路、橋梁設(shè)計的車速測算，并且在設(shè)計橋梁寬度時，依據(jù)車速對其進行設(shè)計。這樣就對我國在1989年的規(guī)范中“橋?qū)捴饕且勒丈綆X、平原、丘陵等不同地形的確定和地形本身具有的可改造性來確定橋?qū)挕钡囊?guī)定有了更進一步的說明，使其更加明確。
1.2.3修訂車輛荷載的劃分隨著時代的發(fā)展，為了使道路、橋梁更能適應(yīng)社會和經(jīng)濟的變化，在我國頒布的新規(guī)范中，在精簡了四級汽車車隊荷載的基礎(chǔ)上，用公路Ⅱ級和公路Ⅰ級（即分別相當于1989規(guī)范中的汽-20級和汽-超20級）來取代和明確車輛荷載的計算方式。為了能夠更加簡單和科學(xué)地計算車輛的荷載效應(yīng)，改進了車隊的荷載布載。其中，車輛荷載是指局部效應(yīng)計算，車道荷載是指整體效應(yīng)計算。
2結(jié)束語
