摘要：我国城市建设进程的推进，增加了对公路桥梁的建设。一般情况下，在公路桥梁的设计施工中，大跨度桥梁都处于枢纽部位或者是咽喉地段，是公路桥梁建设中的一项重要组成部分。为了实现大跨度桥梁在公路桥梁中的重要作用，需要对大跨度桥梁进行科学、合理的设计，以实现良好的应用。
关键词：公路桥梁；大跨度；桥梁设计
大跨度桥梁是公路桥梁设计施工中的重要组成部分，在公路桥梁的使用中具有重要的作用。为了保证公路桥梁的使用质量，在设计大跨度桥梁的时候，需要格外注意。相对来说，选择桥型的时候，存在一定的复杂性和难度，保证桥梁设计方案和桥梁设置的合理，是影响公路桥梁建设的工程造价和使用功能的一项重要因素。因此，公路桥梁施工单位应该重视对大跨度桥梁的设计。
一、大跨度桥梁结构及其设计理论的发展
从目前国际的桥梁建设现状看，日本的大跨度桥梁建设成果较为突出，近年来，我国的大跨度桥梁建设工作也逐渐展开，建设规模逐渐扩大，建设水平逐渐提升。虽然大跨度桥梁建设施工在各个国家都有所发展，但是其建设的理论知识尚不成熟，仍存在技术难题和施工瓶颈，为此，技术人员必须在现有基础上，针对大跨度桥梁的建设施工技术薄弱环节进行重点改进，以优化大跨度桥梁的建设工作。传统的桥梁结构设计，要求设计者根据设计要求和实践经验，参考类似的桥梁工程设计，通过判断去构思设计方案，然后进行强度、刚度、和稳定等各方面的计算。但由于设计者经验的限制，确定的最终方案往往不是理想的最优方案，而仅为有限个方案中接近最优的可行方案。桥梁结构优化理论是传统桥梁结构设计理论的重大发展，也是现代桥梁设计的目标。它是使所有参与设计计算的量部分以变量出现，在满足规范和规定的前提下，形成全部结构设计的可行方案域，并利用数学手段，按预定的要求寻求最优方案。
二、公路桥梁大跨度优化设计的应用
2.1简述大跨度桥梁优化设计的必然
大跨度桥梁是公路桥梁中的重要组成部分，具有不同的形式。例如，悬索桥、悬臂桁架桥、斜拉桥和拱桥等。随着社会经济的发展，出现了很多新型的桥式，包括索托桥、索桁桥、全索桥和斜拉2悬吊混合体系桥等。根据统计，当前世界日本明石海峡大桥是最大跨度的悬索桥建造于1998年，主跨度达到1991m；而日本多多罗桥主跨度为890m，是世界最大跨度的斜拉桥，建立于1999年。我国公路桥梁的发展中，江苏润杨长江公路大桥是我国最大跨径的悬索桥是，主跨度达到1490m，在世界悬索桥行列中位居第三；江苏南京长江第二大桥，主跨度达到628m，是我国最大跨径的斜拉桥为，在世界钢箱梁斜拉桥中位列第三。这些资料都表明，目前，我国的公路桥梁的设计和施工已经得到了很好的发展。大跨度桥梁的设计，结构设计是为了保证桥梁结构的安全性、经济性和适用性以及美观性。传统的桥梁设计，受到设计经验的限制，不能满足新的大跨度桥梁设计施工要求，需要对大跨度桥梁进行优化设计。
2.2大跨度桥梁的优化设计
在公路桥梁的设计施工中，进行大跨度桥梁的优化设计，主要是利用变量的方式体现出所有参与设计计算的量部分，需要以满足相关的施工规范和规定作为前提，形成以全部结构设计作为可行方案的领域，通过一定的数学手段，按照公路桥梁预定的要求，得出最优的应用方案。虽然实现局部最优，并不能等同于整体最优，但是却有利于实现整体最优，并且可以促进桥梁结构的发展。目前，在公路桥梁的大跨度优化设计的过程中，主要的优化内容包括：
2.2.1索塔的结构优化
在公路桥梁的施工过程中，优化大跨度桥梁设计中，对索塔的结构进行优化是优化内容的一部分。对索塔的优化，主要是对塔的受力合理性和塔高进行优化。如果塔太高，在施工中会增加施工难度，并且加大工程造价成本；如果塔太低，拉索的工作效率会降低，拉索和主梁的受力也会增加。所以，如果单独优化塔高是不经济的，需要结合其它部分综合考虑。同时，需要重视对塔的结构形式、缆索锚固形式、塔的受力合理性、缆索形式和锚固点的分布等的设计，才能保证大跨度桥梁设计的合理性。
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2.2.2斜拉索或者主缆的动力优化
目前，公路桥梁的设计施工中，大跨度桥梁的设计出现了很多新型的桥式，例如全索桥、斜拉-悬吊混合体系等。这些新型的桥式存在共同的特点，就是全部都由缆索支承，并且桥面比较柔，属于柔性结构。在应用拉索的过程中，受到外部的激励，会发生一些大幅的振动。例如，出现风雨天气的时候，发生的风雨振现象，拉索和主梁之间的耦合振动，会引起数据共振和拉索的自激振动等。而拉索产生大幅度的振动，很容易造成拉索锚固端的疲劳，导致拉索的使用寿命降低。情况严重时，甚至会对桥梁的安全造成一定的威胁。所以，在大跨度桥梁的优化设计过程中，需要重视对动力问题的设计。
三、公路桥梁大跨度结构设计的应用
一般情况下，从宏观层面来看，大跨度桥梁能够分为上部结构和下部结构两个部分，上部结构的设计主要是体现桥梁的审美需求，并且要在设计的过程中考虑到施工建设的成本和实际的施工难度。下面以简支空心板结构的桥型进行分析。
简支空心板结构的桥型，在实际施工的过程中较为方便，且施工工艺成熟，能够确保桥梁的整体质量性能。但是其也存在着一定的缺点，即跨径小且梁高大，这样机会因为桥梁的跨径受到限制而使得跨深沟桥梁高跨比出现不协调的现象，影响到结构的美观性。桥梁的上部结构不能够和路线小半径以及大超高线形相符合，并且高墩的数量增加，加之桥面存在着较多的伸缩缝，因此说会影响到路桥的使用性能。基于此，在山区大跨度中，简支空心板结构的桥型一般适用于地形较为平缓且填土较低的小桥上。
对于大跨度桥梁的下部结构来讲，其主要的作用是承载桥体的自身重量，并且要承载住来自车辆和行人的荷载影响，所以说在对大跨度桥梁的下部结构进行设计的过程中，必须要以承重系数作为设计的核心，将设计的重点放在施工建设的材料以及材料的安装技术方面，这样就能够最大限度的保证桥梁均匀承重，并能够很好的满足桥梁正常应用情况下的重量，进而确保桥梁的整体结构的安全性。
除此之外，在桥梁下部结构的设计过程中，也需要确保其美观性能，并要做到下部结构和上部结构的协调发展，实现桥梁整体结构的美观性和和谐性。在当前大跨度桥梁设计的过程中，下部结构应用最为广泛的是柱墩式，其时当前公路桥梁设计中应用较为广泛的桥墩形式，具有自重轻且结构稳定性好的优势，且施工过程中没有难度，方便快捷，并能够达到较为美观的结构外形。但是需要注意的是，桥墩具有一定的柔度，能够在一定程度上提升桥梁的承重能力，但是这一柔度必须要有一个界定的数值，使其在这个范围内变动，如果超过这个数值，不仅不会达到提高承重能力的作用，反而会降低较量的稳定性、安全性和耐久性，进而影响到桥梁的整体质量，严重时可能会发生安全事故。在设计的过程中，为了防止这一情况的发生，对于连续梁结构的桥梁或者是连续刚结构的桥梁，设计时一定要详细的分析各个柱墩的稳定性，并且要分析其稳定性的影响因素，并且要选择全桥或者是至少一个梁来作为分析对象，得出相关的数据，如果符合设计中对于稳定性的要求，才能够继续施工操作，否则必须要找到其中潜在的安全隐患，避免各种安全事故的发生。
结束语：
大跨度桥梁建设工作是未来交通建设事业发展的一个主要方向，为了保证桥梁施工的基本质量，切实维护广大人民群众的生命财产安全，施工建设单位要在施工前期进行相应的实地考察，并结合理论知识制定科学的建设方案，然后严格按照方案规定落实建设实施，只有这样，我国的大跨度桥梁建设总体质量才能迅速提升，逐渐缩小与国外发达国家之间的差距。
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论文作者:李金河
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
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