桥梁设计中经济性与实用性的应用

1桥梁设计中的关键点

1.1 桥梁设计的特点

桥梁设计方案首先应考虑的是为道路项目的建设实施提供更好的衔接，可操作性要高;其次是要对道路建设过程中和投入运营后产生的自重及荷载的分摊情况进行合理规划;再次要全面地掌握、考虑所处地理位置的地质条件，对周边的自然环境进行深入细致的勘察和分析，对潜在的地质灾害(如山体滑坡、泥石流和区域性地震等)可能影响道路项目的不利因素予以充分考虑，桥梁的结构设计要综合考量道路建设区域的跨度和不同桥梁及墩形的架构;最后，桥梁的设计还应结合区域建设规划的美学特性，在经济、节能、环保的基础上，使桥梁的整体设计更加立体、简约、时尚和大气，充分体现新型城市化建设地标的特点。

1.2 桥梁设计的监督管理

规范化管理的设计团队是优质桥梁设计方案的保障，能够对桥梁设计中的突发状况以及是否脱离设计主线等相关重大影响事项进行严密的科学管理和监督。工程实际中，各个施工环节和工艺流程都直接关系和影响着桥梁工程的建设质量，施工管理人员和施工作业人员的技术水平、专业素质以及观念意识参差不齐，都对桥梁设计方案的有效实施造成不利影响，这就要求对桥梁设计工作的监督管理必须严格到位，以使桥梁的设计方案最大限度地贴合施工实际，减少施工中的问题和缺陷。

1.3 桥梁设计的使用寿命和耐久性

在桥梁设计之初，就要充分考虑桥梁的使用寿命周期，即桥梁在完成设计的投放使用初期，通过技术性的理论推导得出桥梁维护期，进而确定桥梁在实际使用中的稳定期。桥梁的设计不仅要严格依据国家在桥梁建设方面的各项规范性安全标准要求，更应该从桥梁建设的整体出发，更加全面精准地确定桥梁的使用寿命和耐久性。道路路面的承载力预测、桥梁结构的选用、设计及维护、适用材料的选择等都会对桥梁设计的使用寿命和耐久性产生重大影响。

1.4 设计技术的综合性

桥梁的设计技术具有高度的全面性和综合性，桥梁设计中以往及类似经验的借鉴是辅助性的，主要应以工程实际作为主导，注重因地制宜。桥梁的设计受地理环境及位置、结构自重、外加荷载、材料质地、城市整体规划以及人为因素等多方面的影响，也需要日益完善和优化的设计技术作为支撑，这就要求桥梁设计人员借鉴、吸收古今中外优秀的桥梁设计技术，从客观实际出发，在多种设计方案之间进行经济、技术比较选出经济性和可行性最高的方案，并在后期不断加以优化和完善。

1.5 完善桥梁设计的技术理论

在对桥梁工程的结构设计进行技术性评判时，不能仅限于桥梁工程的技术设计的表层，对技术性的耐久性设计也应该给予应有的重视。换句话说，不能只重视桥梁结构的框架设计，还应该注重工程设计的建设质量和实用性。

1.6 桥梁的设计技术和施工的完美结合

桥梁的设计技术从理论上对桥梁的耐久性、经济美观性提供基础性保障，更为重要的是要理论联系实际，与施工方法紧密结合。欠缺科学性和合理性的施工方法会对桥梁施工的建设质量和工期带来不良影响，进而影响桥梁的使用年限和耐久性。在桥梁的设计环节，要特别注意设计的技术方案和实际的施工技术紧密结合，避免质量缺陷和安全事故的发生。

2 桥梁设计中经济性原则的应用

2.1 合理选择经济适用型桥梁设计方案

根据工程实际和各方面综合考虑的结果，合理选择经济适用型桥梁设计方案，是一项系统性的综合工程，它对桥梁进一步的施工设计和施工组织起着至关重要的作用，优质的桥梁设计方案在节省设计成本的基础上，还能有效缩短工程建设工期，提高工程的整体效益。下面就常见的设计方法及其经济性分别加以分析。

(1) 支架方案。采用该方案进行桥梁设计时，施工中的主要立杆为受力杆件。其施工成本高，周期长，材料的使用量较大，且费时、费力，最关键的是，材料极易变形，支架的稳定性难以保证。

(2) 抱箍方案。该种方案主要考量抱箍压力、螺旋拉力以及静摩擦力之间的对应传递关系是否能够达到预期效果。在经济性方面，由于抱箍的刚度大而弹性小，造成抱箍很难与墩身高度吻合，从而对抱箍本身垂直方向的压力造成影响，预期设计效果难以达到。

(3) 剪刀销的设计方案。该种设计方案中剪刀销是承载的主要结构，受力情况相对比较简单。与之前两种方案对比，该种设计方案具有施工简便和施工效率较高的特点。

2.2 桥梁设计中的功能性设计

桥梁设计的经济性中，功能性对其的影响作用具有特殊性，如，在设计立交桥时，交通功能应该是考虑的重点，对立交桥而言，不仅要保障桥面上的车辆通行，还要保障桥下的车辆也能顺利通行，而如果忽视车辆通行的功能性，交叉口处将桥梁路面的跨越口径设计的过小，造成桥下左转弯车道中车辆的行车视线受阻，就极易对交通车流量造成限制，甚至引发交通事故。如此一来，桥梁设计的技术方案就很失败，经济性就更加无从谈起。

3 桥梁设计中实用性原则的应用

桥梁设计的实用性主要体现在桥路面有限的条件下如何使其发挥更大的使用效能，切实增强交通运输能力并长久保持运载力，使得安全性能也能经受住时间的考验，目前多从安全性和耐久性两方面进行分析。下面就常见的设计方案及其实用性分别加以分析。

3.1 梁式桥

梁式桥以钢筋混凝土为主要建筑材料，适用于跨径小的桥梁和中型桥梁。优点是:桥梁的浇筑以钢筋混凝土为主，取材方便，桥梁对地质条件的适应性高，耐久性强且桥梁的整体形象大方、美观，实际施工技术也日趋成熟。缺点是:桥梁结构的自重力过大，随着跨度增加自重也显著增加，对桥梁的跨越能力构成了限制。

3.2 拱式桥

拱式桥的主要承重部位是拱肋，主要材料是钢筋、混凝土及圬工形式。其优点是:结构简单，节省建筑材料，桥梁的耐久性和跨越能力都比较好，后期的保养和维修简单低耗，并且兼具美观性，应用比较广泛。缺点是:因为采用推力结构，所以对地基条件的要求偏高;若在平原地区修筑桥梁高度会很大，不利于车辆通行;另外，工程造价也相对较高。

3.3 钢架桥

钢架桥采用将桥跨结构和墩台结构整体相连的形式，建筑材料以钢筋混凝土为主。优点是:外形尺寸小而桥下空间大，混凝土的用量小，且桥下视野比较开阔。缺点是:钢筋用量非常大，并且是超静定结构，极易产生大量次内力;桥梁造价高。

3.4 斜拉桥

斜拉桥的主要承重部位是梁、索、塔，建筑材料以钢筋混凝土和预应力钢索为主，适用于大型和中型桥梁。优点是:梁体的尺寸小，有效增加了桥梁跨度;抗风稳定性能高，无需对桥身构造进行集中锚定，无需支架，施工方便。缺点是:多次超静定结构导致计算复杂;施工时多需高空作业，施工难度大，安全性低。

4结语

桥梁设计中要想充分体现经济性和实用性，不仅要从人文的角度对设计加以考量，还需从美学的角度对设计加以优化，更需要低能耗、高效率的施工技术加以支撑。相信随着建筑行业的不断发展和科学技术的更新换代，桥梁的设计技术也将获得快速全面的发展，桥梁设计中的经济性和实用性也将得到大幅提高。

侯世栋，上海市政工程设计研究总院(集团)第六设计院有限公司，安徽合肥230031