关键词：大跨径公路桥梁工程；折减系数；疲劳荷载；桥面板
桥梁建设规模、建造技术水平在不断的实践过程中得到显著提高，但是桥梁项目在投入运营之后，受到交通运输量增加的影响，其中一些桥梁在运营期间相继出现病害，主要是因为桥梁项目附近的环境出现改变，另外则是因为桥梁设计环节存在问题。设计过程中工作人员要明确桥梁运营特征，构建桥梁结构体系，防范桥梁工程运营期内的安全风险。鉴于此，下面主要针对大跨径公路桥梁设计工作展开分析。
一、大跨径公路桥梁设计规范体系
目前我国公路桥梁设计体系在一直以来的工作中越来越完善，其中主要包括两点内容，其一是借鉴国外成功的技术与观念，使大跨径公路桥梁施工技术符合国际标准，其二是充分考虑国内外所有公路桥梁设计经验，在其中提炼出有价值的内容与我国现行大跨径公路桥梁设计规范体系相结合，加强设计规范性[1]。
现如今，在开展公路桥梁项目设计工作中，需要遵循相应的规范制度要求，主要表现在以下两个方面：其一，规定大跨径公路桥梁工程结构能够与国家标准相符，并且保证最终项目在实际运营中的可靠性；其二，公路桥梁工程结构与相关标准保持一致，规范理论规定则要选择有效的方法，如分项系数法。组织设计与施工期间，现场所使用的施工材料强度与负荷、抗力等数据，也要结合项目的可靠性分析，确保系数取值满足国家规范要求。
二、大跨径公路桥梁设计规范性问题
（一）折减系数判定
车辆荷载作用纵横向折减属于比较常见的设计方法之一，因为纵横向满载中发生设计车辆荷载几率较低，所以设计环节需要做好折减工作，期间需要准确设定折减系数，按照出现几率与损失展开全面分析，掌握风险可接受程度，按照桥梁主引桥等构件的实际工程量确定折减系数，在后期设计与施工环节进行实时调整。我国公路桥梁项目在运行的过程中经常面临车辆超载，并且会引发车辆拥堵的现象，为了解决该问题，需要将以跨径大小为折减系数判定依据的方式进行改善，充分结合桥梁现状，保证折减系数合理性。
（二）车辆出现疲劳荷载
因为公路桥梁工程项目比较特殊，所以公路桥梁车辆载荷逐渐成为设计环节急需解决的问题之一，也得到相关人员的广泛关注。在这一方面，车辆荷载的规定与规范应需要不断完善，与发达国家之间相比还有一定的发展空间，所以在组织设计时，工作人员会将发达国家规范制度作为参考依据[2]。在有关部门关注下，车辆疲劳荷载问题开始在行业领域内大范围的展开，尤其是疲劳模型荷载、疲劳车、承载能力等项目的研究，与之对应的设计规范也在实践中得到应用。
（三）工程抗震与抗风设计仍需完善
抗震与抗风在公路桥梁设计中非常重要，尤其是重现期、作用强度的选择，这是保证抗震与抗风性能的关键。当前有关规范中明确给出了抗震、抗风性能的设计要求，但是如果公路桥梁项目处在特殊条件下，可能无法满足设计要求。设计过程中可能会运用到的技术设备也要积极创新，实现技术设备的大范围推广，其中包括阻尼器、减隔震手段等，这些都是抗震与抗风设计的关键。
（四）相关事故规定不完善
针对大跨径公路桥梁工程的设计，在可靠指标、概率论中明确了极限状态设计法所包含的分项系数，发现其中还设计到超越概率、失效概率。但是失效概率多是隐藏在可靠指标当中，如此一来便会导致显性失效概率缺失，无法获得更多人的关注，如果桥梁工程设计环节存在风险、倒塌事故，不能及时发现，降低了桥梁工程项目安全性。
（五）缺少铁路铁轨交通组合的明确规定
目前，公路桥梁设计规范的内容还需要进一步完善，对于公路、铁路、轨道交通等少铁路铁轨交通组合的规定内容较少，尤其是针对交通组合作用与效应组合存在的问题。但是结合设计实践现状，其实在这一方面还有很大的发展空间，需要在工作中积累经验，将铁路铁轨交通组合规定不完善的问题解决。
三、大跨径公路桥梁设计规范要点
大跨径公路桥梁设计工作包括诸多内容，例如桥梁结构型号与施工方法的选择、尺寸制定等。为了保证设计工作规范性，需要明确设计规范要点，主要包含以下几个方面：
（一）桥面板的规范设计
桥面板在公路桥梁工程中属于桥梁车辆运行平台，桥面板在使用过程中的性能直接关系到主梁体系。钢、混凝土铺装作为公路桥梁工程中最为常用的两种铺装形式，在实际应用中需要与桥梁特点充分融合[3]。比如大跨径桥梁建议使用整体式钢箱梁，那么在设计桥面板时则可以选择正交异形钢桥面板，可以保证桥梁整体的气动稳定性。如果设计人员选择组合梁、混凝土梁桥梁结构，则需要选择混凝土桥面板。
进行钢桥面板的设计，其中沥青铺装层、桥面板之间的连接非常重要，不能出现铺装开裂与渗漏等问题。混凝土桥面板尤其要注意桥面开裂，以免在日后投入使用之后，桥面板在局部轮压作用下降低整体质量。例如FRP组合桥面板，可以降低桥面结构的自重，防止面板在外部环境影响下被腐蚀，这与FRP材料特性有分不开的关系。另外，FRP组合桥面板在设计环节，构造设计的难度比较大，设计人员要掌握各种构造传力特征以及面临的力学问题，做好优化工作，加强设计效果。
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（二）主梁结构的规范设计
主梁体系需要承担桥梁上部结构施加的荷载，桥梁选型时设计人员必须要确定各种主梁体系最佳经济跨径，如果超出跨径范围，便会增加成本支出，还会引发桥梁病害。所以设计过程中，设计人员务必要了解不同类型桥梁经济跨径的要求，再结合工程所在地的地质条件、施工工况，确定最为契合的桥梁结构形式。
超大跨径桥梁桥型主要包括悬索桥、斜拉桥两种，因为中小跨径桥梁在公路桥梁工程中占比较大，超过80%，加上这一类桥梁设计中的一些细节部分有时会被忽略，所以大跨径桥梁的设计便成为重中之重。所有桥梁当中，多肋式梁桥受力性能之间有明显的差异，空心板梁的应用最为普遍，设计理论方面却存在一些偏差，小铰缝空心板主要是以铰缝进行剪力传递，且设计过程中不传递弯矩。具体在组织施工环节，有时施工人员会采用桥面铺装、铰缝连接横向板梁，桥梁项目运营期间铰缝除了会承担竖向剪力之外，还负责传递横向弯矩，而传输的横向弯矩也会导致铰缝开裂，影响其性能[4]。随后在运营期间裂缝不断扩张，出现单板受力，如果情节严重还会影响板梁质量，出现倒塌的事故。比如某大跨径公路桥梁工程在2018年投入使用，运营1年以后出现倒塌事故。经过调查发现该工程的T梁、小箱梁的跨径过长，横向连接设计经过调整，优化了横隔板结构，使其维受力性质得到完善，解决了受力不合理的问题。
（三）伸缩缝与支座的规范设计
桥梁伸缩缝在实际应用中有桥面连续的作用，通常在项目运营期间为了达到连续行车的目的，伸缩缝的数量不宜过多，其中最为有效的设计方法便是桥面连续设计方式。但是，为了能够满足公路桥梁工程纵向变形性能的要求，必须要设置伸缩缝才可以。桥梁、道路连接的位置最有可能出现桥面跳车事故，这为运营期间的行车安全埋下安全隐患。所以，一旦桥梁跨径小于16m，可以将桥台伸缩缝转移到桥墩，确保桥台、路面之间的有效连接。
桥梁支座设计必须要传递竖向承载力，同时要对上部结构水平变位性能予以考虑，以免支座变形限制导致公路桥梁病害，多跨连续桥梁的中间桥墩位置要有固定支座，桥台、其他桥墩处还要设置纵向滑动支座，保证桥梁变形可以在全跨内均匀分布。设计独柱墩支座时，需要更多的关注桥梁倾覆现象，曲线梁桥中间墩必须结合实际情况横向偏移，可以避免桥梁工程运营时车辆偏载效应导致的事故，横向双排支座设计则要关注偏载引发的支座脱空现象，合理设置支座横向的位置。
（四）墩柱与基础的规范设计
设计公路桥梁墩柱时，除了要关注当地地形以外，还要按照上部结构展开配套设计，期间需要保证设计美观性。通常桥梁跨径、墩高比例要在0.618~1之间，这与美学设计要求相符。墩高尺寸不同，对应的上部主梁体系也存在很大区别。按照上部桥面宽度进行下部墩柱的选择，通常以双柱式桥墩为准，若桥下有足够的空间，建议选择独柱式桥墩。期间需要注意，独柱墩可能会降低横向抗扭性能，如果设计过程中的曲率较大，或是设计对象为直线桥梁，设计人员必须要重点观察横向稳定性能。
大跨径公路桥梁设计环节，钻孔灌注桩基础最为常见的，其中设计到的施工工艺比较成熟，且施工效率高，质量控制难度低。桩基础桩径尺寸、桥墩、桥梁跨径之间的联系非常密切，按照T梁桥的不同跨径尺寸确定桩径尺寸、墩高、桥梁跨径，从而保证大跨径公路桥梁设计规范性。
四、大跨径公路桥梁规范设计的建议
（一）积极优化当前设计规范制度
当前设计过程中应用的规范体系，需要在项目设计的过程中不断优化，以期能够满足大跨径公路桥梁设计要求。尽管当前工程设计的相关制度比较复杂，技术问题也无法彻底解决，导致工程设计效果不尽如人意。但相关人员依然要在工作中积极完善现行规范制度，这不仅为设计、施工行为提供依据，还可以减少人力、物力、财力等方面的投入，在所有工作人员的共同努力下，获得规范的设计制度，保证大跨径公路桥梁设计规范性[5]。
（二）参考先进规范内容完善现行制度
当前开展公路桥梁工程设计时，现行规范内容需要完善，无法满足大跨径桥梁设计要求。所以，建议设计人员参考一些国外的桥梁项目，引入可行的规范条例作为补充。我国公路桥梁设计建设期间，需要接受来自其他从业者的评审，与国际市场接轨，但其实在发展水平方面还有一定的发展空间[6]。为此，引进国外经验与规范，与我国桥梁工程设计内容相结合非常重要。由此一来可以构建完善的公路桥梁建设规范体系，扩大桥梁建设规范在我国的影响范围。
结束语：
综上所述，公路桥梁工程作为我国交通行业不可或缺的工具，直接关系到我国经济的发展。为了获得高质量的大跨径公路桥梁工程，设计环节必须要有规范体系作为保障，一方面可以在设计阶段打好基础，规避运营阶段的安全事故，另一方面也可以提高公路桥梁工程质量与施工效率，为今后公路桥梁工程的行车安全提供保障，以免发生重大安全事故威胁人们的出行安全。
参考文献：
[1]陈建荣.热轧H型钢钢混组合梁在中小跨径公路桥梁中的应用实践[J].四川建筑,2019,39(04):98-99.
[2]颜潮勇.基于小波分析提取大跨径公路桥梁运营期GPS变形监测中的动态特性[J].甘肃科学学报,2019,31(03):12-18+67.
[3]李安军.公路桥梁工程施工中大跨径连续桥梁施工技术的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2018(14):115.
[4]向茂,柴乃杰,王起才,李爱春.基于改进相似权可拓理论的大跨径公路桥梁抗风稳定性评价[J].工程研究-跨学科视野中的工程,2018,10(01):32-39.
[5]毛莹莹.中小跨径公路桥梁抗震设计理念研究[J].黑龙江交通科技,2017,40(07):129-130.
[6]周晋.中小跨径公路桥梁抗震设计理念及方法[J].四川水泥,2017(09):72.
论文作者:鲍金宝
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第18期
论文发表时间:2020/3/16
标签：桥梁论文; 公路论文; 桥面论文; 支座论文; 组合论文; 桥梁工程论文; 荷载论文; 《科学与技术》2019年第18期论文;