桥梁结构选型综述【参考】.docVIP

桥梁结构选型综述 杜闯 大连理工大学建设工程学部 摘要:通过对桥梁结构选型发展历史和现状的分析,探究其发展趋势;根据桥梁结构选型中安全、适用、经济、美观的基本原则,对桥梁工程方案的比选以及桥梁结构选型考虑要素进行分析; 结合工程实例, 对工程中常见的设计思路以及普遍适用于工程实际的设计、评价方法进行论述. 关键词:桥梁设计 发展历史 结构选型 方案评价 0引言 桥梁结构选型是指选用一种简单的结构力学体系(如梁 拱 索结构) 或由两种简单体系组合而成的结构体系(如系杆拱 斜拉悬吊结构 斜拉拱桥等),初步形成满足功能要求、符合结构设计原理的桥梁空间结构形式. 选型：是一种对空间几何形式和物体空间位置的理解和应用，优秀的结构设计方案在几何造型上是符合自然规律和审美观点的。因为自然界的物体均是以三维形式存在的，因此对结构形式的理解也是按三维方式展开的。人们对普通结构的认识是建立在假定空间中的自然坐标系（GCS）上的，一般根据结构形式和种类的不同根据实际需要选用笛卡尔坐标、柱面坐标和球面坐标，基于以上坐标可以描述出任何结构在假象空间中的位置。但是建筑物可能存在成千上万种构件，对每个构件均采用统一的空间位置来定位，对描述细部构造带来了很多问题同时也比较复杂不便于使用，因此人们假定构件中的一点为原点，构件中的其它点用距原点的相对位置来表示，统一构件和简化表示方法（UCS）这样空间位置中的构件和自然坐标系中存在一定的变化规律，但表示方法和处理方法变的相对简单。国际上通常将建筑造型划分为膜结构、索结构、网架网壳结构、框架结构（含刚架、排架）、桁架结构、板壳结构（含剪力墙）、实体结构（基础和坝体结构），对此我们要根据实际需要来进行选择。1桥梁结构选型发展历史 我国桥梁的桥型发展经历了古代、近代、现代,具有强烈的时代特征, 历史和现状上看，绝大多数桥梁均架设在水面上，只有阁道桥和现代城市的行人天桥和行车天桥，是架设于高楼崇阁之间或通衢大道之上。 从对天生桥的利用到人工造桥，这是一个历史的飞跃过程。从简单的独木桥到今天的钢铁大桥；从单一的梁桥到浮桥、索桥、拱桥、园林桥、栈道桥、纤道桥等；建桥的材料从以木料为主，到以石料为主，再到以钢铁和钢筋混凝土为主，这是一个非常漫长的发展过程。然而，中国桥梁建筑都取得了惊人的成就。 著名的科学技术史学家、英国剑桥大学李约瑟博士（ J. Needham ）在《中国科学技术史》中说，中国桥梁“在宋代有一个惊人的发展，造了一系列巨大的板梁桥”。到了当代中国，所建造的武汉、南京长江大桥等，更受到世人称赞。可见，中国的桥梁，经过了一个从童年、少年、青年到壮年的发展过程，愈趋成熟。中国在发展桥梁方面于 14 世纪以前处于领先地位，今天，她依然是世界上举足轻重的桥梁大国。 20世纪50 年代的木桥, 60~ 70 年代的拱桥, 80 年代的梁桥, 90 年代的斜拉桥, 20 世纪末的悬索桥、立交桥, 每个时代桥型的发展均是桥梁结构技术进步的结果。 2桥梁结构选型发展现状 近年来, 我国桥梁上部结构, 特别是大、中跨径的桥梁发展很快, 并且基本趋于成熟[ 2] 。目前在建的一批公路桥梁, 无论是工程规模、建设条件, 还是技术难度、科技含量, 都代表着当今世界的先进水平, 例如: 位于长江中游的阳逻长江大桥, 主跨1 280 m; 长江下游的南京长江三桥, 主跨648 m; 润扬长江公路大桥、苏通长江公路大桥, 主跨1 088 m 等。总的来看, 目前国内外桥梁有向跨径不断增大、桥型不断丰富、结构不断轻型化方向发展的趋势[ 3] 。 3桥梁结构选型考虑因素 桥梁结构形式的选择应充分考虑桥址环境、地质条件、公路线型、通航要求、桥梁的使用功能要求、施工条件等各种实际情况, 提出若干可行的桥型方案进行比选, 本着安全、适用、经济、美观的原则, 结合各桥型特点, 分析各备选方案的优缺点, 选择出安全可靠、经济适用、与环境协调统一的桥型, 作为工程建设最终的桥梁方案。连续梁方案虽然造价最低, 但存在多个桥墩基础处于深水中, 对通航、排凌和防撞均不利, 施工难度也大, 且由于连续梁跨径较大, 大吨位支座设计和制造有难度, 桥型也缺乏美观性;系杆拱方案虽然主跨跨径较大, 对通航影响较小,但本项目区域地质条件较差, 不太适宜建设拱桥,且该方案施工工序多、技术复杂, 工期长, 造价高。斜拉桥方案对通航和排凌有利, 其中独塔斜拉桥方案造价与双塔混合梁斜拉桥方案相比较低, 且全部为钢筋混凝土结构, 结构安全性及耐久性强。另外, 根据湖南省越江通道一桥一景的总体设想,本项目应优先考虑独塔混凝土斜拉桥方案, 因此,独塔混凝土斜拉桥无论在使用功能、景观设计、施工条件、施工工期以及工程造价等方面, 均有一定优势. [ 4] 4桥梁结构选型设计思路与方法 结构设