摘要：随着社会经济的快速发展，我国的道路交通建设事业得到了快速的发展，这在很大程度上推动了我国桥梁建设技术的进步。在大跨度桥梁的设计中，要求相关设计人员把握桥梁设计要点，并且结合实际情况，合理优化整个桥梁结构，以提高桥梁的整体质量以及安全性，进而推动我国道路建设事业的稳定可持续发展。基于此，本文对大跨度桥梁设计要点与优化策略进行分析讨论。
关键词：大跨度桥梁；设计要点；优化策略
1大跨度桥梁设计的设计要点分析
1.1大跨径斜拉桥设计的设计要点
大跨径斜拉桥的结构属于拉索型，优势主要表现在整个桥梁的跨度非常大，承载的能力较强、稳定性非常高等，和以往梁式结构的桥梁相比，其跨越能力较大。而且大跨径的斜拉索桥梁主要由主梁、斜拉索及塔柱和主梁等三部分构成，在拉桥的概念设计环节，设计人员可按照三部分间的组合关系，组合成各种形状、结构不同的桥梁，如支承、悬浮及固定等。而在设计桥梁的索面时，应按照桥梁所能承受的最大力，设计成双平行的索面或是双斜索面，而斜拉桥拉索并不用固定桥梁的锚碇，因其自身具备相应的自锚特征，一般在河流或是峡谷等地方，其跨径在200~800m之间，就能选择大跨径的斜拉桥结构。
1.2大跨度悬索桥的设计要点
悬索桥是我国山区大跨度桥梁的主要类型，它由主缆、加劲梁、塔柱和锚碇几个部分组成，在山区跨径较大、高度较高的条件下，比较适合采用悬索桥的形式。现代悬索桥一般设计两个塔柱作为桥身的基本支承，塔架采用钢筋混凝土材料，其悬索的两端通过锚碇固定在两端，两个塔架将悬索桥整体分为三个部分，及中跨部分和两个边跨部分，边跨的长度需根据锚固位置和工程成本来定，一般来说，中跨与边跨多采用2：1或者4：1的长度之比来设计，而其垂跨比一般设计为1：6或者1：7（根据桥塔高度可以适当调整）。
1.3拱桥的设计要点
拱桥是我国使用时间最长的桥梁，比如我国著名的赵州桥、卢沟桥等。由于以往的建筑条件有限，因此桥梁一般为石拱桥。在当前技术条件下，拱桥加入了现代化的元素与建筑材料，比如以钢筋结构为主的桥梁，以及钢筋混凝土与传统石拱结合的拱桥。当前拱桥结构主要以钢管混凝土及钢筋混凝土拱桥为主。拱桥施工过程比较简单，施工工期比较短，同时还具备非常高的承载力，实用性及经济性较强，这也使得拱桥成为我国山区大跨度桥梁设计的首选类型。
拱桥结构在跨径相对较小的桥梁施工中有巨大优势。比如呈V字形的峡谷地形中就可以使用拱桥结构。使用钢筋混凝土作为主要材料的拱桥，拱肋通常分为实体拱肋与桁式拱肋两种形式。如果采用实体拱肋，还应该根据桥梁跨径的大小选择单管或多管形式。其中，单管实体拱肋的抗弯性比较差，因此常常应用到桥梁跨径不超过80m的拱桥中，而多管桁式拱肋则在其中加入了直径比较小的钢管，这样可以提高拱肋的抗弯能力，并且可以用于跨径在100m以上的拱桥中。
2大跨度桥梁设计的优化对策
2.1大跨度桥梁的整体优化
由于大跨度桥梁大部分都属于高次超静定的结构，结构非常复杂，且需要设计的变量较多，在建设及设计过程中涉及到的因素较多，设计人员想要全面、综合地优化整个设计过程还有很大阻碍。因此，设计人员在优化大跨度桥梁的结构时，应重点研究局部优化，但全面、综合地评价一个桥梁质量的好坏，并不是凭借局部质量实行评判，而应从综合考虑整个桥梁的使用效果及运营情况等方面，所以对整个桥梁结构进实行优化设计还具有一些困难。当前对于大跨度桥梁结构的整体优化重点包括以下方面：优化桥梁的整体造价、动力性能以及施工工艺等，同时实现桥梁的结构优化和景观设计优化相互协调。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.2局部优化
局部优化的效益较高，对桥梁结构的发展有巨大帮助。局部优化设计的变量比较少，因此研究的难度也就大大降低，同时研究的深度也能够大大提升。当前大跨度桥梁局部结构优化已经深入到桥梁结构的设计及施工的各个方面，具体包括加劲梁横截面的优化、斜拉索或者主缆动力优化、索力调整优化、索塔的结构优化等。
2.3桥梁上部结构优化
上部构造形式的选择，应结合桥梁具体情况，综合考虑其受力特点、施工技术难度和经济性。简支空心板结构的桥型，施工方便，施工技术成熟；但跨径小，梁高大；由于桥梁跨径受限制，往往造成跨深沟桥梁高跨比不协调，美观性差；上部构造难以与路线小半径、大超高线形符合，且高墩数量增加；桥面伸缩缝多，行驶条件差。因而，在山区大跨度中，该类桥型一般用于地形相对平缓、填土不高的中、小桥上。预制拼装多梁式T梁在中等跨径桥中具有造价省、施工方便的特点，其造价低于整体式箱梁，是中等跨径直梁桥的常用桥型。但对于曲线梁来说，T梁为开口断面，抗扭及梁体平衡受力能力均较箱梁差，曲梁的弯矩作用对下部产生的不平衡力大。但当曲线桥的弯曲程度较小时，曲线T梁桥采用直梁设计，以翼缘板宽度调整平面线形，可减少曲梁的弯扭作用，在一定程度上可弥补曲线T梁桥受力和施工上的不足。虽然直线设立的曲线桥仍有部分恒载及活载不平衡影响及曲线变位存在，但较曲线梁小。此外，可以采取加强横向联系的措施，提高结构的整体性。对于大跨径桥梁，最好采用悬臂浇筑箱梁。但是对于中等跨径的桥梁，箱梁桥不论采取何种施工方式，费用都较高，与预制拼装多梁式T梁相比，处于弱势。
2.4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。
2.5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。
结束语：
综上所述，大跨度桥梁的施工过程中，大跨度桥梁的设计具有重要的作用，是影响大跨度桥梁施工质量和使用寿命的一项关键因素。在设计大跨度桥梁的时候，实现对大跨度桥梁的优化设计和结构设计，才能保证设计作用的全面发挥。
参考文献：
[1]探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略[J].李璐杰，赵华岳.建材与装饰.2016（06）
[2]桥梁设计优化实例讨论[J].邹高安.西部探矿工程.2015（S1）
[3]桥梁设计与优化中的仿生方法分析及研究[J].顾国海.建设科技.2017（13）
[4]探析大跨度桥梁设计的设计要点与优化策略[J].邓道祥.城市建设理论研究（电子版）.2017（29）
[5]山区公路大跨度桥梁设计关键问题的探讨[J].卢剑桥.科技创新导报.2014（14）
论文作者:张洪军,刘玉柱
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
标签：桥梁论文; 大跨度论文; 拱桥论文; 结构论文; 拉索论文; 要点论文; 悬索桥论文; 《基层建设》2018年第9期论文;