桥梁工程的概念精选(九篇)

第1篇：桥梁工程的概念范文

关键词：概念设计，桥梁工程，创新性

Abstract: this paper through the bridge concept design features, the thesis analyzes the concept of design of the concept of the bridge evolution, and then discusses the latest theoretical concept design bridge development trend. For the next bridge concept design research to provide theoretical and practical reference.

Keywords: concept design, bridge engineering, the innovation

中图分类号：U445文献标识码：A 文章编号：

一、桥梁概念设计特点

桥梁概念设计特点桥梁概念设计牵涉多个学科，多个领域，由建筑师、环境工作者、景观工程师、地质工作者、环保工作者等相关专业人员组成团队合作的结果。

1、创新性

创新性即桥梁结构体系和造型设计的独创性和原创性，创新是桥梁设计的灵魂，是桥梁发展的动力。设计人员不仅应具有创新的意识，还要有创新的能力，要勇于突破定势思维，打破传统观念和经验的束缚，充分发挥主观能动性和想象力。设计人员应具有扎实的力学知识，在寻求创新的同时，还应实现结构的合理。除了创造力之外，设计者还应具备创造精神和创造人格。设计者应该对人们不断变化的观念有敏锐的洞察力，并能较准确预测桥梁概念设计发展趋势。

2、协调性

桥梁建设是一个多学科、多领域专业人士合作的复杂过程，桥梁与自然或人工环境、人文环境等得协调一致。因此，设计中需要考虑的因素很多，不仅需要考虑桥梁建设、使用过程中的各种影响因素，还需要考虑桥梁达到使用年限后的问题，各种因素应该在概念设计阶段就提出来，并协调好各因素问的关系，不能等问题出现后再想解决的办法。

3、适应性。

桥梁与环境相互关系大致可以分为如下情况：桥梁与环境相互融合，桥梁成为环境不可分割的一部分；桥梁凌驾于环境之上，这种情况适合地势平坦、单调的环境，或桥梁起路标和象征作用的情况；将桥梁隐藏于环境之中，这种情况适合周围环境非常优美时，而桥梁的介入会破坏优美的自然环境。值得一提的是，当桥位近有已建桥梁时，新桥概念设计必须考虑到已建桥梁，新桥与已建桥梁是相互补充、互为印证的关系，不能形成彼此独立的局面。当既有桥梁使用价值和概念设计价值较高时，新桥概念设计应从属于旧桥，无论在结构形式、色彩及建设规模上都不应该有明显差异。

4、可行性。

一座成功的桥梁不仅需要好的设计理念、设计方案、结构体系和造型创新，还需要有优质的建造技术和施工质量。无论设计方案多么美观，还要考虑所做设计是否能由工程实现，否则概念设计只能沦为纸上谈兵。因此，保证施工质量，使桥梁最终建设效果与设计图纸相符是成功的关键。选择一支高素质的设计团队、勘测团队及施工队伍，加强施工监控量测作用是保证施工质量的关键。

二、概念设计在桥梁工程中的应用

由于受到经济发展、交通运输、建筑材料、施工技术和结构设计理论综合影响，桥梁概念设计的发展在不同历史阶段呈现出不同的特点，概念设计思想也应该与时俱进。

1、古代桥梁。

古代桥梁大致指19世纪中叶以前所修建的桥梁，建桥材料以天然的或加工过的木材、石材为主，即竹索、藤索、铁索、铸铁，乃至锻铁。这些桥梁的设计和施工完全依靠建造者的经验，没有力学知识的指导。在桥式方面，有梁、拱和索桥三大类。当时技术落后，工具简陋，不会修建深水基础，施工周期也长。因此，这一时期的桥梁不存在概念设计的问题。

2、近代桥梁。

随着冶炼业的发展，18世纪中期开始采用铸铁建造桥梁。由于铸铁性脆，受拉强度低而受压强度高，故铸铁主要是用以修建拱桥。在19世纪，钢铁等高强材料的大规模使用，导致产生了新的设计方法和设计原则。在混凝土技术的应用方面，19世纪60年代法国著名园艺家蒙耶发明用金属条加固混凝土制成钢筋混凝土的方法，后来法国工程师尤金・弗兰西涅(1879年-1962年)发明了预应力混凝土技术。随着铁路和汽车的相继出现，陆地交通运输对桥梁有了更高的要求。桥梁的跨度变大、桥面更宽、承载能力也更大，需要根据不同的实际情况选择建桥材料和跨越体系，于是有了桥梁选型的最初实践，从工程技术角度为桥梁概念设计的产生和发展奠定了基础。

3、现代桥梁。

近年来，桥梁概念设计在标志性桥梁方案比选和人行桥的造型设计中得到了充分发挥。随着桥梁作为建筑的美学价值越来越为人们所重视，概念设计更加广泛，作为桥梁前期设计的重要阶段逐渐得到业内的普遍认可和应用。在国外，瑞士的圣尼伯格桥、德国斯图加特市的内森巴赫山谷高架桥、丹麦的大贝耳特桥、澳大利亚墨尔本的韦伯桥、美国波士顿的邦克山桥、西班牙塞维利亚的Barqueta桥、日本熊本县的牛深桥等，均经历了桥梁概念设计阶段。在国内，桥型方案竞赛已成为许多桥梁招标过程中的重要环节。如天津的大沽桥、昆明草海大桥等。

三、桥梁概念设计趋势展望

创新是桥梁设计的灵魂，是推动桥梁事业蓬勃发展的原动力。好的桥梁概念设计构思必须以结构合理为前提。

1、耐久性设计理念。基于结构耐久性设计的新概念设计理念认为桥梁耐久性的保证是需要桥梁设计、施工、运营和维护各个阶段共同努力的结果。桥梁的使用期成本一般远远高于其初始建设成本，因此初始建设费用虽然较高，但使用期费用较低的设计方案应当被重视。长期以来，我国桥梁设计中对于耐久性仅作构造上的考虑，而没有进行专门的耐久性设计，这样做既与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背又不符合结构动态和综合经济性的要求，并且导致了当前结构使用性能差、使用寿命短和工程事故频发的不良后果。我国正处于桥梁建设的高峰期，桥梁耐久性问题必须得到足够的重视，在生命期内的结构必须具有可检性、可换性、可修性、可控性、可强性和持续性。

2、桥梁生态设计理念。桥梁生态设计利用生态设计的思想，在桥梁规划和设计阶段，综合考虑与桥梁有关的生态环境问题，设计出既满足人类需求又与环境和谐共存的桥梁。桥梁生态设计的本质就是运用生态思维，将桥梁的设计纳入“人一桥一生态环境”系统，进行优化设计并最终得到与环境成为有机结合体且具备可持续发展特性的桥梁。

3、桥梁全寿命机制。传统设计方法以桥梁在施工和成桥状态时的安全性为设计依据，而忽视其正常使用寿命的保证，即耐久性、可修性和可换性。全寿命设计理念将设计的时间参数拓展到桥梁的整个生命周期(规划-设计-施工-使用-拆除)。使桥梁的全寿命性能(安全、适用、耐久、经济、美观、生态等)达到最优或优化。寿命周期理论的核心思想是：在实施具体的工程措施之前，将后续寿命周期中可能出现的各种问题和工程内容进行系统规划和全盘考虑，以达到预期的最优目标。该设计理念对于提高桥梁的耐久性和使用性能、降低全寿命总成本、促进桥梁技术水平的进步，具有现实意义。

4、多目标优化在桥梁概念设计中应用。变厚度法其基本思想是以基结构中单元厚度为设计变量，以结果中的厚度分布确定最优结构形式，是尺寸优化方法的直接推广。优点是方法简单，一般用于处理平面弹性体、受弯薄板、壳体结构的拓扑优化问题，但不能用于三维连续体结构拓扑优化。均匀化法基本思想是在拓扑结构的材料中引入微结构，其形式和尺寸参数决定了宏观材料在此点处的弹性性质和密度，利用Bensous.an等人发展的一套基于摄动理论周期性结构分析方法，来建立材料微结构尺寸与材料宏观弹性性质之间的关系，具有较严格的数学基础。变密度法基本思想是人为地引入一种假想的密度可变的材料，材料物理参数与材料密度间的关系也是人为假定的。该方法在多工况应力约束下平面体结构、二维连续体结构、结构碰撞、汽车车架设计等问题上得到成功应用。优化时以材料密度为设计变量，这样结构形式优化问题被转换为材料最优分布问题。

第2篇：桥梁工程的概念范文

关键词：桥梁；结构；优化设计

桥梁和涵洞是交通线中的重要组成部分，是为了跨越江河、沟谷或其他线路等各种障碍而修建的，是保证全线早日通车的关键所在。经济、安全、适用是桥梁结构设计的基本原则，而我国传统的桥梁结构设计的主要方法是定植设计，这种方法既不能对桥梁结构中存在的各种客观的、不确定的因素进行有效地处理与描述，也不能定量计算分析桥梁经济、安全、舒适等各项指标。因而，为了对经济与安全、长远效益与近期投资之间的矛盾有很好地协调，我们需要采用新的优化设计理念对桥梁结构进行分析，从而使桥梁结构设计方案能够真正优化。本文结合笔者多年的工作经验介绍了我国桥梁结构优化设计的发展及现状，分析了其发展缓慢的原因，并探讨了桥梁结构的优化设计，以提高桥梁工程质量，巩固桥梁结构。

桥梁结构优化设计理念的现在

随着建设实践，我国的桥梁结构优化设计理论及方法大约是1960年开始才大量出现的，并于1970年以后才逐步发展起来。目前行业所应用的一些桥梁结构局部优化及整体优化理论都是在给定安全系数容许应力法的基础上建立起来的，该法主要应用于钢桁架桥等钢桥，较难适用于一些材料多种多样、结构较复杂的桥梁。随着我国桥梁结构设计理论的不断发展，我国桥梁结构在设计理论与设计思想上都有了较大的进步，现如今我国的桥梁结构设计理论已逐渐由以往的容许应力转变为基于可靠度理论的半概率设计、全概率设计及近似概率设计等。一般情况下，我国桥梁结构优化设计都只进行局部优化，这主要是由于大多数桥梁的结构都较为复杂，主要为超静定与高次超静定结构，且材料参数与几何尺寸等设计变量较多，给桥梁结构进行整体优化带来一定困难所导致的。但是，在对桥梁进行评价时却还是以桥梁整体效果为主。因此，局部优化对于桥梁整体改善效果比较难评定，而由进行过独立优化的构件构成的桥梁结构体系却不一定是最好的。

随着桥梁结构优化设计理论特别是可靠度理论的不断发展，目前我国已有数百种优化算法。优化算法是指以可靠度为约束条件，以整体结构功能或整体动力性能与整体经济指标最优为目标的优化方法。所有优化算法可大致分为最优准则发、数学规划法和仿学生法三种。最优准则发是指根据工程经验、数学规划、力学概念的最优性条件，先建立一种准则，再通过相应的迭代方法来获得问题的最优解或近似优解。仿学生法具有适应性广、解题能力较强等特点，主要有模拟退火法、遗传算法和神经网络等，近几年发展较快。数学规划法的理论基础较严格，由于某些特性而较难适用于大型结构优化问题。

桥梁结构优化设计发展缓慢的原因

目前，在桥梁工程领域 都越来越重视桥梁结构优化设计，其技术也在不断地提高，但是其应用的范围和程度还不是很理想，发展较缓慢。其原因主要有以下几点：1）桥梁工程设计取费标准不利于推动优化技术；2）桥梁工程结构设计存在诸多不确定性。如结构材料性能、截面几何参数等结构本身的不确定性，荷载和结构所处场地类型等结构外部环境，结构整体分析中由于模型简化的误差而导致的不确定性等。因此，必须采用结构可靠度理论以充分考虑随机性因素等结构所涉及到各种不确定因素；3）桥梁工程结构设计准则的多重性。多重性主要是指桥梁结构正常使用极限状态设计、承载能力极限状态设计及其它特殊功能要求相联系的极限状态；4）结构优化目标的多样性。人们对桥梁工程的优化目标主要包括结构构价、结构运行和维修费用、不同功能的失效概率和失效损失造成的失效损失期望及一些特点结构功能等；5）结构设计变量的离散性。这是由施工条件的要求所导致的；6）约束条件数目的庞大性与性质的复杂性。

桥梁结构优化设计理念

结构可靠度最优分配模型分析

在无约束条件下，结构可靠度的最优分配的求解规划如下所示：

求：[Ksn] n=1，2，3，….，a，

minW=C+L

其中Ksn是指第n个构件的可靠度，a为构件数量，W是指目标函数，C是指结构造价，L是指结构的期望损失。目前，可使用并求得其近似表达式的方法有理论半经验法和经验统计法。而C和L在不同的结构和如构件失效的相关性、构件之间的串并逻辑关系等不同情况的时候它们的表达形式是不相同的。因而，关于C和L的表达式的寻求目前还在进一步的研究中。采用这个最优模型中的目标函数W=C+L，可以将多个目标优化问题转化为一个目标优化问题，得到极大的简化。通过上面的规划的求解，我们可以找到各个构件的最优可靠度。

桥梁结构中的构件优化

由于结构的近期投资和长远效益已经在结构可靠度最优分配模型分析中决策K*sn（ n=1，2，3，….，a）时被考虑，因此，在构件变量的细部优化中我们只需考虑使构件具有规定可靠度的最小造价C*n（n=1，2，3，….，a）。结构整体利益指导下的构件变量设计的数学模型如下所示：

求： X

minC(X)，

s*t*Ps(X)=P*s。（注：为了一般化，上式中的符号均未加下标）

其中，该式中的X是指设计变量。找出结构构价和可靠度直接的比较精细合理的函数关系是另一种解决问题的途径，同时求解出的C（Ps）也是构件最合理的造价。

桥梁结构整体可靠度的验算

虽然可能的最优目标函数值与桥梁各构件可靠概率可根据可靠度的约束优化模型求解得出，但这样的求解结果忽略了很多如桥梁结构之间的关联性质及荷载信息等细节，只是在简化或一定假设中求得，且由桥梁整体可靠概率求出的桥梁各构件可靠概率有时可能会存在得出的数据不都精确或不是最优或不能满足相关要求等情况。因此，我们需要对桥梁整体可靠度进行更精确度地验算。而在验算过程中应注意必须重新计算桥梁构件的可靠度。这是因为桥梁的尺寸或材料等参数可能会在桥梁构件可靠概率发生改变而进行相应的改变，从而导致桥梁构件刚度和内力也随之改变，即桥梁构件的荷载效应与抗力发生改变。

第3篇：桥梁工程的概念范文

关键词：桥梁工程；CDIO；问题链

作者简介：杜建文（1985-），男，山东临沂人，南京理工大学泰州科技学院，助教；李十泉（1985-），男，江苏南通人，南京理工大学泰州科技学院，助教。（江苏 泰州 225300）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）19-0119-02

CDIO作为工程教育的创新工具，是面向学生的教育，即强调在构思（Conceive）-设计（Design）-实施（Implement）-运行（Operate）现实世界的系统和产品过程中，来学习工程的理论和实践[1-2]。“桥梁工程”是土木工程交通土建方向一门重要的专业必修课。通过对它的学习可以使学生理解桥梁的基本构造，掌握桥梁上部结构和下部结构的设计方法，为其今后的工作打下良好的基础。

一、“桥梁工程”的教学内容

桥梁是为了跨越各种障碍（如河流、沟谷或其他线路等）而修建的建筑物，是陆路交通运输中重要的组成部分，称为交通运输的咽喉。“桥梁工程”课程主要讲授桥梁的设计和桥梁常见的施工方法。本次教学实践主要针对桥梁设计进行，桥梁设计主要包括上部结构设计、支座设计和下部结构设计。

桥梁设计是依据“安全、经济、适用、美观”的基本原则进行的，主要包括以下具体内容[3]：桥梁结构的组成、分类和结构体系；桥梁平面设计；桥梁纵断面设计；桥梁横断面设计；桥梁的设计荷载，包括恒载和活载；主梁内力计算，包括恒载内力计算和活载内力计算，并进行作用效应组合；上部结构正截面承载力计算、斜截面承载力计算和变形计算；桥台和桥墩的尺寸拟定和构造要求；桥墩桥台的承载力验算；基础类型的选择和承载力计算。

桥梁在设计过程中，其截面构造尺寸应符合桥梁设计规范的相关规定，不能随意设置。桥梁设计中常用的规范有：JTG D60-2004，公路桥涵设计通用规范；JTG D61-2005，公路圬工桥涵设计规范；JTG D62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范；JTG D63—2007，公路桥涵地基与基础设计规范。

因为规范中的条文规定在讲授时比较繁琐，比较枯燥，而且学生在学习时不知道该构造规定的作用，从而学习积极性较差，造成教学效果较差。为了改变这种消极的状态，将在实践环节安排的《桥梁工程课程设计》融入到教学当中，即以实际桥梁的设计贯穿整个“桥梁工程”教学，从而实现在“做中学”。

二、“桥梁工程”教学实践流程

在“桥梁工程”授课过程中，以实际桥梁的设计为主线，采用问题链的形式引导学生思考，从而激发学生学习的兴趣，主动学习。教师在第一次授课时，就将学生将要完成的桥梁设计课题布置给学生，也就是给学生一个桥梁的设计任务。以“3×13m钢筋混凝土简支空心板桥设计”课题为例，阐述如何实现桥梁工程的教学实践。

问题链指的是一些系列问题所组成的问题组。桥梁工程中的问题链是以桥梁设计的流程为主线进行设计的，由浅入深，由上部结构延伸至下部结构，层层递进，进而包含桥梁工程设计的主要内容。

问题1：设计题目中的“13m”表示什么含义？

提出问题后，首先请学生进行回答，同时给予学生适当的引导，通常教师给学生几个备选答案，以选择的形式进行提问。比如，13m表示的是标准跨径、计算跨径还是桥梁全长？让学生来进行选择，当学生回答完毕后，可以顺着其的回答进行延伸。

当学生回答是标准跨径时，首先给予肯定，然后问其标准跨径的概念，就可以引出桥梁构造的基本概念，进而讲授桥梁结构的专有名词等相关内容。

当学生回答是其他答案时，如计算跨径。可以幽默地让其重新选择，直至选到标准跨径，此时可以活跃课堂气氛。然后，引出标准跨径的概念，讲授桥梁构造的概念，进而弄清楚相近概念的区别。

问题2：设计题目中3×13m表示什么含义？

通过这个问题，引出桥梁分孔的内容。从桥梁分孔的切入，讲授桥梁纵断面设计和平面设计。当对桥梁纵断面的相关内容讲授完成后，结合学生的桥梁设计课题进行提问，明确3×13m的含义，即桥梁为3跨，标准跨径为13m的桥梁。

问题3：该桥梁的结构形式是简支板桥，它是从哪个角度进行分类的，还包括哪些常见的结构类型？

通过这个问题，引出桥梁的分类。桥梁从受力角度分为梁桥、拱桥、悬索桥、刚构桥和组合体系桥等。分别阐述梁桥、拱桥、悬索桥的受力特点和相互之间的区别，让学生对桥梁的体系有系统性的认识。通过提问学生明白其设计课题的类型即简支梁桥，属于梁桥的一种。

同时，梁桥还包括连续梁桥。那么，简支梁桥和连续梁桥在受力上的最大区别是什么？

利用这个问题可以促使学生回忆在“混凝土结构设计原理”里面所学习的相关内容，从而掌握连续梁和简支梁的区别，即连续梁在中间支点处有负弯矩，而简支梁没有。

问题4：该桥梁的主梁是什么形式？

通过该问题引出横截面设计的相关内容。该主梁为装配式钢筋混凝土空心板，进而就可以讲授空心板的相关构造要求。

然后让学生结合实际桥梁课题，初步拟定空心板的截面尺寸。待尺寸拟定完成后，让学生将其设计的尺寸进行讲述，同时让其进行评判，是否符合规范的相关要求，是否合理可行。通过相互评价，可以促进学生对空心板构造知识的应用和掌握，加深对规范中构造要求的理解。

问题5：空心板上面有哪些荷载作用？

通过这个问题引出作用的分类。《公路桥涵设计通用规范》（JTJD60-2004）对作用按照时间变异性可以分为永久作用、可变作用和偶然作用。

然后，分别列举永久作用、可变作用和偶然作用包含的内容，介绍每一项作用的相关计算，尤其是汽车荷载的计算。

最后，讲述规范中对这些作用如何进行作用效应组合，主要包括承载能力极限状态下的基本组合，正常使用极限状态下的长期效应组合和正常使用极限状态下的短期效应组合。这三种组合的计算公式和相应系数的取值。

问题6：简支梁桥跨中和支点处的弯矩和剪力如何计算？恒载和活载的计算有什么区别？

通过这个问题引出空心板梁的内力计算，再分别叙述恒载和活载的内力计算。恒载计算可以直接利用结构力学中关于均布荷载的情况下的内力计算就可以得到。活载内力计算主要包括汽车荷载和人群荷载，必要时还要计算风荷载等。汽车集中力作用在主梁上，求其内力的计算属于空间力学问题，求解非常麻烦，在工程实际中，引入了荷载横向分布系数的概念。

然后，阐述荷载横向分布系数根据横向刚度不同有5种不同的计算方法，说明这些方法的各自的基本假定和计算步骤。

让学生结合其各自的桥梁设计课题，采用杠杆原理法计算空心板支点处的荷载横向分布系数，采用铰接板梁法计算1/4跨至跨中处的荷载横向分布系数，对于支点至1/4跨采用线性内插的方法获得，并绘制荷载横向分布系数沿纵向的分布。接着利用影响线法求出汽车荷载和人群荷载在主梁中的内力。[3]

安排一次课时，让学生来讲述自己的主梁内力计算，教师对其讲述过程要进行控制，当其完成一个重要步骤时，就进行评价，如正确就加以肯定，如出现错误，及时进行纠正。

问题7：桥梁内力计算完成后，应进行作用效应组合，并进行承载力计算。那么，承载力计算包括哪些内容？

通过这个问题，让学生回忆“混凝土结构设计原理”的相关内容。空心板进行承载力计算时是根据面积相等和惯性矩相等，换算成工字型截面，在进行计算时采用T形梁的相关公式进行计算。

空心板承载力计算主要包括正截面抗弯承载力计算，斜截面抗剪承载力计算和正常使用极限状态下的变形计算。通过承载力的计算可以和前续课程“混凝土结构设计原理”[4]有效进行联系。

问题8：桥梁上部结构和下部结构的连接部件是什么？

通过这个问题，引出支座的作用，进而讲授支座的类型、分类和常见的支座形式。

结合钢筋混凝土空心板桥设计，详细阐述板式橡胶支座的工作原理和设计流程，即：确定支座的平面尺寸，计算形状系数；确定支座的高度；验算支座的偏转和压缩变形；验算支座抗滑性。

问题9：桥梁下部结构主要包括哪些部分？它们有哪些形式，如何进行设计？

通过这个问题，引出桥台、桥墩和基础的概念。根据不同的地质情况和结构形式，对于桥台部分，重点讲授重力式桥台和桩柱式桥台；对于桥墩部分，重点讲授重力式桥墩和桩柱式桥墩。

问题10：桥梁上部结构和桥墩（台）的荷载通过什么部分传递到地基上？

通过这个问题，引出基础的作用。结合所给的地质情况，重点讲述浅基础和桩基础，从而和“桥梁工程”的相关内容联系起来。[5]

三、结论

本文主要阐述了如何将实际桥梁设计以课程设计的形式贯穿于“桥梁工程”的教学中。采用递进的问题链，不断引出桥梁设计的相关内容，并且通过提问的方式与学生之间产生互动，进而提高教学效果。

参考文献：

[1]查建中.论“做中学”战略下的CDIO模式[J].高等工程教育研究，2008，（3）.

[2]王刚.CDIO工程教育的模式的解读与思考[J].中国高教研究，2009，（5）.

[3]汪莲.桥梁工程[M].合肥：合肥工业大学出版社，2011.

[4]叶见曙.结构设计原理[M].第二版.北京：人民交通出版社，

第4篇：桥梁工程的概念范文

作者：罗华莹 单位：中铁大桥勘测设计院有限公司

桥梁建成以后虽然不像高速公路和铁路一样将道路两边的生态圈完全隔离开来，但是桥上公路和铁路运营过程中产生的噪音对野生动物都有震慑作用，桥梁下方产生的阴影也会让野生动物产生惧怕心理，体量较大的基础会对桥下生态廊道有一定阻隔作用，影响野生动物的迁徙、植物的生长、通航和泄洪能力。桥上雨水等污水如果直接排放到桥下路面或河流中，也会造成对河流和地下水的污染。桥梁废弃后的不利影响虽然我国现代桥梁建设时期不长，但是已经有不少桥梁处于废弃状态，这些桥梁均没有达到桥梁的设计使用期就已经废弃，加上若干年后不少桥梁达到设计使用期后也会面临着被废弃的命运，对于这些废弃的桥梁，如果处理不恰当，造成的大量建筑垃圾将对环境造成巨大威胁。

桥梁中引入“绿色设计”的概念，其基本思想旨在使桥梁在整个生命周期内(即从概念设计阶段到建造、使用乃至废弃后处理等各个阶段)，对生态环境的危害最少，资源和能源的利用率最高，能源消耗最低，尤其是不可再生资源。在桥梁设计与建造之初就要预先想出对策以减少桥梁在整个生命周期内对环境产生的负作用，不能等桥梁建成以后对环境产生了不良后果再采取防治措施。桥梁建设过程中应考虑因素桥梁施工过程对环境的影响最大，产生的废弃物也最多，施工之前应该进行合理的施工组织设计，减少对环境的破坏，一切污水或废弃物都不能直接排放或堆放在地表。桥梁施工中的辅助材料、辅助工具等要争取循环利用，对废弃物中的各种有用成分，要实现二次开发，实现废弃物的回收利用，施工中产生的污水或生活污水需经过净化处理后循环利用，这样不仅可减少桥梁对生态环境的不利影响，还可提高资源的利用率。桥梁建设过程中或多或少都会对环境造成一定破坏，当桥梁建成之后，对已破坏的环境应该采取一定的补救措施，避免进一步恶化。桥梁使用过程应考虑因素虽然桥梁建设过程中对环境的破坏最直接，但是由于桥梁服役期是一个漫长的过程，桥梁在服役过程中对环境的影响也是最漫长最不显眼的。因此，桥梁在设计之初就应考虑减少桥梁建成后对环境、自然物种带来的不利影响，如连接德国与意大利的勃伦纳高速公路(Brenner)在奥地利境内穿越阿尔卑斯山区之生态敏感地段时，为了使阿尔卑斯山地之形态完整、生态连续，消除高速公路对自然物种资源的分离，将该段高速公路用高架桥梁全程通过。由于桥梁工程造价昂贵且回收再利用较难，所以应尽量延长其寿命，设计过程中应采用最优化原则，节约能源，降低能耗，使资源消耗量最小。另外，还应尽量减少不可再生资源的消耗，尽量利用可再生资源或可分解材料，实现资源和能源的可持续发展。如桥梁使用过程中装饰照明需要较多的电能，而目前这些电能大多还是由发电站提供或由化学能转化过来的，而利用自然界的可再生资源，如太阳能、风能、潮汐能、水流产生的能量是一种既环保又节能的途径，还可以减少发电站或废弃化学物对环境的污染。近日意大利建筑师就利用桥梁独特的地理环境(即长期暴露于自然环境下)以及其挺拔的高度收获两种不同的绿色能源———太阳能和风能，提出了一种通过太阳能和风能发电的桥梁设计理念。桥梁废弃后应考虑因素为了使桥梁的价值发挥到极致，需要在桥梁设计阶段就充分考虑桥梁废弃后的再利用问题，使桥梁结构具有可检性、可修性、可换性、可强性、可控性及可持续性。对于达到设计使用年限的桥梁，应进行检测来确定其承载能力，对于可继续使用的桥梁应重新设定使用年限。对于承载能力不足的桥梁，可降低等级或加固改造后使用。地震或战争常常使未达到设计使用年限的桥梁遭到损坏，尤其是上部结构的损坏，若损坏后桥梁基础承载力良好，可对原基础重新评估后再利用。如德国莱茵河上某桥，原设计为悬索桥，战争中遭到破坏后，战后在原有桥墩基础上重新修建了一座钢箱梁桥，以代替原来受毁坏的悬索桥，如图2所示。若贸然将原有桥梁彻底炸毁后重新修建，不仅造成大量建筑垃圾需要处理，新建桥梁也是对资源的一种浪费，且每新修建一座桥梁都会对环境造成一次较大破坏。

桥梁设计牵涉多个学科，多个领域，桥梁设计之前不仅要预测到桥梁建设、使用过程中可能造成的各种不利影响因素，还需要考虑桥梁达到使用年限后的问题，各种因素应该在概念设计阶段就提出来，并协调好各因素间的关系，不能等问题出现后再想解决的办法。设计过程中不仅应考虑功能、安全、经济、美观等传统因素，还应把桥梁在整个生命周期内对环境的不利影响放在同等重要的位置。桥梁设计者应该站在未来可持续发展的战略高度，在设计之初就应考虑桥梁在建设过程、使用过程乃至废弃后的处理问题，尽量延长桥梁的使用寿命，减少对环境的不利影响，让桥梁设计成为真正的“绿色设计”。

第5篇：桥梁工程的概念范文

关键词：桥梁工程 抗震破坏 抗震设计

0 引言

桥梁工程又是交通网络中的重中之重，桥梁工程抗震研究的重要性不言而喻。抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。本文主要探讨了桥梁工程抗震设计相关问题，为今后桥梁设计起到借鉴作用。

1 桥梁结构地震破坏的主要形式

根据桥梁过去的地震破坏情况，除了如液化、断层等凼地基失效引起的破坏以外，混凝上桥梁最常见的破坏形式有以下四种[1]：

1.1 弯曲破坏。结构在水平地震荷载作用下由于过大的变形导致混凝土保护层脱落、钢筋压屈和内部混凝土压碎、崩裂，结构失去承载能力。整个过程可以用以下四个阶段来描述：①当弯矩达到开裂强度时，截面出现水平弯曲裂缝；②随着裂缝的发展和荷载强度的提高，受拉侧的纵筋达到屈服强度；③随着变形量的增大，混凝土保护层脱落、塑性铰范围扩大；④钢筋压屈(或拉断)和内部混凝土压碎、崩裂。

1.2 剪切破坏(弯剪破坏)。在水平地震倚戟作用下，当结构受到的剪切力超过截而剪切强度时发生剪切破坏，整个破坏过程可以用以下四个阶段来描述：①截血弯矩达到开裂强度时，截面出现水平弯曲裂缝；②随着裂缝的发展和荷载强度的提高，柱内出现斜方向的剪切裂缝；③局部剪切裂缝增大，箍筋屈服导致剪切裂缝进一步增长；④发生脆性的剪切破坏。

1.3 落梁破坏。当梁体的水平位移超过梁端支撑长度时发生落梁破坏。落梁破坏是由于梁与桥墩(台)的相对位移过大，支座丧失约束能力后引起的一种破坏形式。发生在桥墩之间地震相对位移过大、梁的支撑长度不够、支座破坏、梁间地震碰撞等情况。

1.4 支座损伤。上部结构的地震惯性力通过支座传到下部结构，当传递荷载超过支座设计强度时支座发生损伤、破坏。支座损伤也是引起落梁破坏的主要原因。对于下部结构而言，支座损伤可以避免上部结构的地震荷载传到桥墩，避免桥梁发生破坏。

2 桥梁抗震设计原则

合理的抗震设计，要求设计出来的结构在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济的实现抗震设防的目标。要达到这个要求，就需要设计工程师深入了解对结构地震反应有重要影响的基本因素，并具有丰富的经验和创造力，而不仅仅是按规范的规定执行[2]。以下为抗震设计应尽可能遵循的一些基本原则，这些原则基于历次的桥梁震害教训和当前公认的理论认识。

①场地选择。除了根据地震危险性分析尽可能选择比较安全的厂址之外，还要考虑一个地区内的场地选择。选择的原则是：避免地震时可能发生地基失效的松软场地，选择坚硬场地。②体系的整体性和规则性。桥梁的整体性要好，上部结构应尽可能是连续的。较好的整体性可防止结构构件及非结构构件在地震时被震散掉落，同时它也是结构发挥空间作用的基本条件。无论是在平面还是在立面上，结构的布置都要力求使几何尺寸、质量和刚度均匀、对称、规整，避免突然变化。③提高结构和构件的强度和延性。桥梁结构的地震破坏源于地震动引起的结构振动，因此抗震设计要力图使从地基传入结构的振动能量为最小，并使结构具有适当的强度、刚度和延性，以防止不能容忍的破坏。在不增加重量、不改变刚度的前提下，提高总体强度和延性是两个有效的抗震途径。刚度的选择有助于控制结构变形；强度与延性则是决定结构抗震能力的两个重要参数。由于地震动可造成结构和构件周期反复变形，使其刚度与强度逐渐退化，因此，只重视强度而忽视延性绝对不是良好的抗震设计。④能力设计原则。能力设计思想强调强度安全度差异，即在不同构件(延性构件和能力保护构件-不适宜发生非弹性变形的构件统称为能力保护构件)和不同破坏模式(延性破坏和脆性破坏模式)之间确立不同的强度安全度。通过强度安全度差异，确保结构在大地震下以延性形式反应，不发生脆性的破坏模式。在我国以前的建筑抗震设计中，普遍采用“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱构件”的设计思想。⑤多道抗震防线。应尽量使桥梁成为具有多道抵抗地震侧向力的体系，则在强地震动过程中，一道防线破坏后尚有第二道防线可以支撑结构，避免倒塌。因此，超静定结构优于同种类型的静定结构。但相对于建筑结构，桥梁在这方面可利用的余地通常并不大。

3 桥梁抗震设计方法相关问题

3.1 桥梁抗震概念设计 抗震概念设计是指根据地震灾害和工程经验等获得的基本设计原则和设计思想，正确地解决结构总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。合理抗震设计，要求设计出来的结构，在强度、刚度和延性等指标上有最佳的组合，使结构能够经济地实现抗震设防的目标。应当指出，强调概念设计重要，并非不重视数值计算，而是为了给抗震计算创造出有利条件，使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况。桥梁抗震概念设计阶段的主要任务是选择良好的抗震结构体系，主要根据桥梁结构抗震设计的一般要求进行。对于采用延性抗震概念设计的桥梁，还包括延性类型选择和塑性耗能机制选择。

3.2 桥梁延性抗震设计 目前延性抗震验算所采用的破坏准则主要有：强度破坏准则、变形破坏准则、能量破坏准则、基于低周疲劳特征的破坏准则以及用最大变形和滞回耗能来表达的双重指标破坏准则等。Housner在对悬臂式单质点系统的非线性地震反应进行分析后，将其破坏机理总结为：在形成完全的塑性反应之前，出现某种程度的塑性应变，由此而消耗的能量自然的构成结构等效粘滞阻尼的一部分；当完全进入塑性变形后，产生塑性漂移，并在单方向发展直到倒塌发生。他认为塑性反应阶段，保证结构不破坏的条件是让其保有足够的耗能能力。

3.3 地震响应分析及设计方法的改变 随着人们对地震动和结构动力特性理解的加深，目前已经发展了多种抗震设计理论和地震响应的分析设计方法。从地震动的振幅、频谱和持时三要素来看，抗震设计的静力理论只考虑了高频振动振幅的最大值；反应谱理论虽考虑了振幅和频谱，但持时则始终未能得到明确的反映；动力理论不但考虑了地震动的持时，而且还考虑了地震动中反应谱不能概括的其他特性。

从组成结构抗震设计理论的四个方面内容(输入地震动、结构和构件的动力模型，一实用的地震反应分析方法，以及设计原则)来看，静力理论对四个方面都做了极大的简化，反应谱理论也做了较大的简化，而动力理论则有比较全面的考虑：动力理论的输入地震动要求给出符合场地情况的、具有概率含义的加速度时间函数，对于复杂结构要求给出三个分量及其空间相关性；结构和构件的动力模型更为接近实际，包括了非线性特性；地震反应分析方法考虑了结构反应的全过程，包括变形和能量损耗的积累；设计原则考虑到多种使用状态和安全的概率保证。

3.4 多阶段设计方法 随着对地震产生机理、地震动特性以及地震作用下各类结构动力特性、破坏机理、构件能力研究认识的加深以及对结构在不同发生概率地震作用下预期性能目标的不同，促使结构设计在设计原则、设防水准等各个方面进行不断改进。由原来的单一设防水准一阶段设计逐渐改进为双水准或三水准两阶段设计、三阶段设计，以及多水准设防、多性能目标准则的基于结构性能的设计等。

但目前关于基于性能设计的含义及设计方法的具体应用还存在许多分歧和难点，要实现基于性能的抗震设计过程，目前仍需要在以下一些方面进行大量的研究：①不同场地、不同超越概率设计地震的确定；②性能目标—性能水平的定量描述，大多数情况下，性能目标的描述是借助于一些定性的术语给出的，如“倒塌”、“生命安全”、“维持一定的使用功能”、“完全保持正常使用功能”等，但用于工程设计时，工程人员需要的是可用于设计的由工程术语明确表达的性能指标，如强度、变形、延性等，而这两者之间的对应关系，目前还没有得到很好的解决，仍需进行大量的研究；③在设计和性能校核过程中，涉及需求计算与能力计算的各个方面，目前仍有许多方面值得研究，如不同设计阶段所适宜采用的分析方法和与之相协调的分析模型的建立、不同性能水平下结构构件、附属物以及整个结构体系各力学参数的定量计算等。

参考文献

第6篇：桥梁工程的概念范文

关键词：桥型方案、设计原则、经济跨概念、空心板桥

Abstract: the design of the bridge from the whole of the bridge to use performance, it is necessary to bridge the principle of design are discussed, enumerated the territory eight kinds of common characteristic of small and medium. The concept of more economic cross across Bridges across reveals decorate the principle of economy of the hole, concrete hollow slab bridge cost compared the plain and its composition.

Keywords: bridge scheme, design principle, concept, hollow slab bridge across the economy

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

一、桥梁方案设计：

设计是工程的先导，桥梁方案设计从整体上决定了桥梁工程的使用性能。桥梁工程的方案设计和其它前期工作应该得到足够的重视。

工程师及研究人员主观上热衷于桥梁结构分析和详细计算的研究，不大关心方案的合理性，不去质疑方案成立的理由。客观上，过短的方案设计周期和简单随意的方案评审程序不能引导工程师深入地进行方案比选。其结果是粗糙的、不成熟的方案被轻易通过，有争议的尚需进一步比较的方案甚至通过简单的程序弃舍。

这一状况极大地影响了我国桥梁建造的品质，很多项目方案研究不够透彻深入。

在方案设计和评细设计的投入不对称情形下，更是少有人去研究方案设计的原则，有关论及梁式桥设计的文献也多注重详细设计的原理，而方案设计工作的评价主要是通过评审来完成，人为的主观的因素较多。方案的评审主要由设计负责人和总工程师来完成，而大型桥梁还需要由专家评审。有必要在业内对桥梁方案设计的基本原则进行探讨，以期达成共识。

本文仅在中、小桥梁范围内讨论桥梁方案设计应遵循的原则。

二、桥型方案选择原则

公路桥梁的设计，根据其使用任务、性质和所在路线的远景发展需要，应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求外，还应考虑造型美观、有利环保的原则，同时尚应考虑因地制宜，就地取材、便于施工和养护等因素。积极利用新结构、新技术、新设备、新工艺、新材料。

1、桥型必须符合总体设计原则，桥型、跨度大小和桥下净空，应满足泄洪和安全通航或通车等要求。桥上的行车道和人行道宽度决定于行车和行人的交通需要。

2、桥孔布置必须符合水文计算需要，保证桥下有足够的排洪面积，使河床不遭受过大的冲刷。

3、下部结构形式适合桥位处地质条件，基础施工钻机直径尽量保持一致。

4、所选桥型必须适合桥位处地形特点，考虑施工条件，施工方案可行，综合考虑施工预制场地布置，征地拆迁，材料运输等条件。避免设计与施工脱节，做到上下部施工难度小，尽量缩短工期。

5、考虑建桥条件，择优选择技术成熟、施工方便、经济实用的常规结构形式。多跨长桥尽量采用标准化系列，便于工厂化生产，力求施工方便，缩短工期，降低造价。以争取早建成，早发挥效益。

6、所选桥型方案必须考虑景观效果，注重桥梁高跨比选择，尊重工程与生态环境协调统一。

三、桥梁经济跨的概念

在造价上，桥梁总造价由桥面系，上部构造（梁部）及下部构造（包括基础）三部分造价组成，桥面系的造价只与桥长有关，与孔跨布置无关。在缺乏严格造价分析的情况下，可以以为，当上部构造（即梁部不包括桥面系）和下部构造（包括基础）造价相等时桥梁总造价最低，此时的跨径即为经济跨径。

四、桥梁上部预制结构经济跨径比较

预制装配式空心板具有施工制作容易，安装架设方便，建筑高度小，桥下平整美观，工程造价低，工期短等优点。采用桥面连续结构，行车舒适，适用于墩台高度较低，桥长较短的中小桥梁。

现就预应力钢筋：10m、13m、16m、20m空心板比较如下：

五、桥梁下部结构

桥梁、桥墩一般采用柱式墩和薄壁墩及空心墩，基础采用桩基础或扩大基础，桥台采用肋板式台、柱式台、重力式台，基础采用桩基础，地质条件良好时采用扩大基础。

1、现就柱式墩、桩基础，水上工作平台、钻孔粘土类土质，桩长60m；桩径Φ80，Φ100、Φ120比较如下：

桩长60M比较如下：

七、桥型选择和造价比较：

现以公路―Ⅱ级、净宽7.5+2x0.5米防撞墙；上部结构：预应力空心板，下部结构：柱式台、桩柱一体墩，桩基础。地质为粘土，桩长在50～60米之间。桥跨：7x13米; 6x16米; 5x20米三座桥型为例。

2、分析全桥造价，及基础、下部、上部的造价。其中：桥面系部分：桥面铺装、防撞墙、伸缩缝、支座和下部盖梁单价相同。对跨径选择影响不大。

第7篇：桥梁工程的概念范文

关键词：桥梁工程　建筑材料　新理念　高模量

中图分类号：TU7　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)007-104-01

1　概述

随着经济的发展、科学技术的进步，人类建造桥梁的水平也在不断提高，桥梁的跨越能力越来越大，结构型式也更加丰富多彩，人们开始更加关注桥梁的功能和美观，使桥梁在满足越来越高的交通需求的前提下，又能给L--种以美的享受。自从20世纪后期开始世界桥梁建设的重心已偏向中国，21世纪中国桥梁的建设的水平将代表着世界桥梁建设的水平。“十二五”规划中，基础设施建设尤其是高速铁路及公路建设摆在了很重要的位置，作为道路基础工程的桥梁结构必将迎来长足发展。本文就中国桥梁未来发展的趋势做简单论述。

2　桥梁跨度继续增大

桥梁跨越能力是衡量桥梁技术水平的最主要指标，为了适应更大的陆路、水运交通发展，拱桥、斜拉桥、悬索桥等桥式都在刷新跨越记录。

一方面，随着经济的发展，通航、陆运等需求的不断膨胀，需要更大跨度的桥梁出现；另一方面，人类喜欢挑战的天性也促使人们去建造更大跨越能力的桥梁。据统计，在过去50年(截至2000年)内，悬索桥的跨度增加一倍，而斜拉桥的跨度增加了三倍多。

人们对于仅仅在江河上建桥已不能满足，修建跨海(峡)大桥也是促使桥梁向更大跨度发展的重要因素。21世纪，我国陆地交通工程将有更大规模的发展，即要修建一系列跨海(峡)和连岛工程。根据交通部国道主干线系统的规划布局，将在21世纪初期完成3.5万公里的纵横国道主干线建设。同时，铁道部规划的高铁发展计划，在中国将形成“四纵四横”的高铁网络，这些都就意味着需要建设很多大跨度的桥梁。

3　材料结构高强、轻质、多功能化

当桥梁结构往大跨度方向发展的同时，未来桥梁新材料应具有高强、高模量、轻质、多功能的特点，才能适应发展的需要。目前材料的使用仅仅考虑其自身物理属性对材料使用寿命的影响，然而材料科学的发展在不改变材料属性的基础上，为实现材料的高强、轻质以及充分利用材料潜在的承载能力提供了可能性。

在钢筋混凝土桥中，预应力钢丝是向大直径、耐腐蚀、低松弛、高强度、拼接便利、与混凝土粘结力高的方向发展。高强度混凝土具有强度高、耐久性强、抗冲击性能好等优点，将其用于桥梁工程中，既可减小梁高，又可减轻梁体自重从而增大跨度。

轻质、高强材料在保证承载力不变的情况下，能够减少材料用量，减轻自重，增大桥梁跨度。轻质混凝土(密度在1.6-2.0)在我国还需要大力发展，同时碳纤维强化复合材料、高强度铝合金等也在桥梁工程开始应用。在材料的功能方面，高性能钢在国外已经得到了广泛应用，它不仅保持了较高的强度，同时在抗腐蚀、耐候性能和疲劳性能等方面都比传统钢材有明显提高。

利用材料之间组合进行设计，根据结构的受力特点来配置各部分的材料，以便充分发挥各自特性，取得较好的经济效益。例如，钢管混凝土拱桥具有独特的优越性，其跨度可能会超过斜拉桥。钢管混凝土顾名思义就是将钢管和混凝士两种材料有机组合在一起，借助钢管来内填混凝土。在受力上，使内填的混凝土出于三向受力状态，提高了混凝士的抗压承载力，同时利用混凝土来提高钢管结构的稳定性。两种受力性能优势互补，材料得到了充分的利用。

4　日益注重桥梁美学、生态景观设计

桥梁作为一种建筑实体，它不仅仅要提供给大众建筑使用功能外，它还应该作为一种建筑审美客体而存在，应该具有使用和观赏两重性能。其主要功能是给人们提供跨越障碍的方式，具有形体庞大、位置固定、耗资巨大等特点。由桥梁的特殊功能决定了桥梁必须是一个公共、开放的体系，每个人随时都可以使用它，与人类的活动密切相关。因此，安全、适用、经济、美观必然是桥梁设计的原则。

在桥梁建筑设计中，引入生态设计概念，使桥梁材料结构本身提供其服役期间所需的能源供给，这些在国外已开始有所涉及。例如，在斜拉桥或者悬索桥索塔上巧妙的安装风力及太阳能发电装置，桥面上间断的铺设可发电的地板等，可以利用桥梁本身提供路灯照明等。

国家经济的不断发展，伴随着大众审美要求的提高，以及自我标识意识在社会中的盛行，将会导致桥梁设汁理念的不断改变。在保证结构安全的前提下，重视桥梁美学，更好的体现时代特色，强调可持续发展的理念，满足社会发展需求的同时，为后人留下可珍视的物质和文化遗产。

5　结语

桥梁建设的水平从侧面反应了一个国家的综合国力。当代的桥梁设计，应该引入新的理念，在保证结构功能的同时朝着绿色和谐的方向发展。现如今中国作为一个桥梁大国已毫无悬念，而成为桥梁强国，则需要当代桥梁工程师的共同努力。

参考文献：

[1]陈列，郭建勋，李小珍．高速铁路钢系杆拱桥[M]．北京：中国铁道出版社，2010

[2]陈宪明，顾安邦．我国钢管混凝土拱桥建设成套技术的结晶[J]．桥梁2010(I)：16―17

第8篇：桥梁工程的概念范文

【关键词】 高速公路   桥梁   预防性养护   日常养护

中图分类号：U412.36+6 文献标识码：A 文章编号：

国家高速嘉安段（原连霍高速公路GZ45，2010年调整更名为国家高速G30）全长235.42公里，东接清(水)嘉(峪关)高速，西连瓜（州)星(星峡)高速公路，是国家高速（G30）在甘肃省境内的重要组成部分。酒泉高养中心辖养211.843公里，在此路段中共有桥梁254座：大桥7座、中桥92座、小桥155座。

国家高速嘉安段建成通车后，随着运营时间的推移、交通量的增加，开始进入全面养护期。如何采取有效措施，切实加强对高速公路桥梁的预防性养护，确保高速公路在设计年限内正常使用或延长使用寿命，是摆在养护管理部门面前的一项重要任务。

一、高速公路桥梁预防性养护的重要意义

千里之堤，溃于蚁穴，桥梁更是如此。随着近几年全国危旧桥梁事故频率的上升，桥梁预防性养护的开展日益重要。从目前已发生的桥梁安全事故来看，大多是由于没有能够提前发现桥梁病害或没有进行及时有效的养护工作造成的。

1、预防性养护的概念

预防性养护是公路养护的一种新的理念，是指公路养护部门在路基、路面、桥涵、隧道以及其他公路设施的结构良好或病害、损毁发生初期，即对其进行养护，延缓公路病害、损毁的发生或进一步扩大，从而达到延长公路使用寿命、保持公路完好率、提高公路质量和服务水平、降低公路寿命成本、延长中修或大修期限的作业方式。2、桥梁的预防性养护

2.1、桥梁的预防性养护概念桥梁的预防性养护一般是指为了防止桥梁病害的发生和延迟桥梁轻微病害的进一步扩展，以减缓桥梁病害发展速度、延长桥梁使用寿命为目的的养护作业。它是一种周期性的强制保养措施，它并不考虑桥梁是否已经有了某种损坏，而是通过采用先进的检测技术努力拓宽人们对于桥梁早期病害的认识空间，提前发现道路隐藏的隐形病害的存在，并施以正确的预防性养护措施，其核心是要求采用最佳成本效益的养护措施，强调养护管理的计划性。

2.2、全面推行预防性养护的要求在高速公路桥梁养护过程中全面推行预防性养护，主要有以下几点要求：

（1）要全面加强桥梁检测评定等基础性工作，定期开展桥梁技术状况调查，不断完善、更新数据库，及时掌握桥梁的使用状况。

（2）要充分应用计算机技术，开发建立适合本地实际的桥梁管理评价信息平台，科学分析公路桥梁技术状况的衰减规律，分轻重缓急，科学制定预防性养护计划。

（3）管理单位要加大预防性养护的投入，保证预防性养护的时效性，避免由于资金不到位，错过了养护最佳时机。积极推广应用预防性养护的新设备、新技术和新工艺，逐步实现检测自动化、分析数字化、管理信息化、决策科学化。

二、桥梁预防性养护技术研究

要做好桥梁的预防性养护工作，在技术层面，一般可从以下几个方面着手：

1、全面、持续的掌握桥梁结构状态预防性养护需要完善的检查机制和先进的检测手段做基础，才能够全面、持续的掌握桥梁结构状态，为判断养护时机和选择养护方法提供依据。完善的检查机制能够提供桥梁状况的完整记录，能够完整的反映出桥梁在使用过初中结构状况的变化和病害的发展程度，为分析判断桥梁病害原因和研究有针对性的养护对策提供了有力的依据。先进的检测手段效率高，能保证检测数据的精度和科学性，处理数据、信息的能力也大大提高。所以应十分重视高速公路桥梁的检测效率和质量，重视已开发和应用的集成检测技术。

2、建立健全桥梁养护管理系统通过建立健全桥梁养护管理系统，能够对桥梁基础信息及检查、检测、维修保养等信息进行记录和统计分析，为快速、科学的进行养护决策提供了坚实的基础。同时，通过统一、规范的桥梁养护管理系统，也能够规范桥梁检查、检测内容和方法，统一桥梁技术状况评定标准，能够更加有效的反映桥梁现状，有利于桥梁管养单位做好桥梁养护管理工作。

3、加强日常小修保养工作，及时恢复结构承载能力与耐久性实施预防性养护应高度重视日常小修保养工作，当桥梁出现各类病害时，及时判断病害成因和发展趋势，尽快采取经济有效的小修保养措施，控制病害发展，恢复结构的承载能力和耐久性。

三、高速公路常见的桥梁预防性养护方法结合国家高速G30嘉安段桥梁的常见病害，在桥涵构造物养护维修中，常见的预防性养护方法有以下几种：对于混凝土结构表面裂缝和缺陷，及时采取裂缝封闭、混凝土缺陷表面修补等处理措施，防止裂缝和缺陷扩展引起钢筋锈蚀等病害对于伸缩缝与泄水孔的堵塞，及时进行清理，以防连锁性破坏；

在原有伸缩缝失效时（在未达到最高环境温度时，如伸缩量为0等情况），安排合理时机更换伸缩缝，避免气温变化引起桥梁其他病害；

对于实心板桥存在铰缝裂缝、渗水可能失效的，采用安装横桥向钢肋板，加强板梁间横向联系，以防止出现单板受力等病害；

对于部分空心板底部裂缝较多的情况，采用粘贴碳纤维布的方式，恢复结构耐久性，延长桥梁使用寿命。

上述桥梁预防性养护措施实际上也是在我们以往的桥梁养护工作中可能常用到的措施，但没有明确发展相应的预防性养护观念。实际上，我们认为桥梁的预防性养护是一种养护理念及实施这一理念的一整套养护策略。因此，它并不是以预防性养护技术为核心，而是以其实现的一整套政策、体制、模式和运作方式为核心，技术只是最终的实现方式。

四、结束预防性养护技术的关键在于养护时机的选择，目前对于桥梁预防性养护时机的判断尚无明确的标准，可采用的方法较多，如寿命周期成本分析法、这也是今后桥梁预防性养护研究的重点之一。预防性养护时机的选取应基于桥梁的使用性能，应该是在桥梁尚处于良好状况，或者只有某些病害先兆时进行。一旦结构损坏发生，预防性养护措施就不再是可行的选择。及时地采取预防性养护措施将大大减少交通延误时间，延长桥梁的使用寿命。

第9篇：桥梁工程的概念范文

关键词：桥梁结构 桥梁震害 抗震设计设防措施

中图分类号：K928文献标识码： A

前言

当前，随着我国经济的快速发展，公路工程的规模在不断地扩大，而桥梁是公路工程的关键节点。而我国是一个地震灾害发生率较高的国家，地震对桥梁的破坏一方面同建造桥梁所处的地形、地质有关，另一方面也与桥梁自身结构类型相关。以下，本文就对桥梁结构抗震设计的相关方面，即桥梁震害综述、我国抗震设防标准解析，桥梁抗震设计中应注意的问题以及桥梁结构抗震设防措施进行了简要阐述，旨在为桥梁设计工作人员提供参考。

1、桥梁结构抗震概述

1.1 桥梁结构的构造及类型

桥梁结构一般分为上部结构（分为桥身、桥面和必要的连接结构）和下部结构（分为桥墩、桥台、支座和基础），支撑桥身的承重构件是桥墩，主要承受竖向恒载，桥身是承受车辆行人荷载的主要构件，活动支座允许梁伸缩和转动变形，固定支座允许转动但不允许伸缩。桥梁结构类型分为梁桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥、钢构桥。

1.2 桥梁结构的震害及原因分析

桥梁结构震害主要有两种形式：一是场地运动引起的桥梁结构振动，二是场地相对位移产生的强制变形。第一种形式通过惯性力的形式把地震作用施加在桥梁结构上，第二种形式是通过支点强制变形产生的超静定内力或过大的相对变形影响桥梁结构的地震安全性。在地震的作用下桥梁会造到不同程度的破坏，如桥台桥墩倾斜开裂、支座锚栓剪断或拉长甚至桥台桥墩滑移、落梁倒塌。而地震中桥梁破坏有各种形式，以下为几种具有代表性的破坏形式。正确认识桥梁结构震害的产生原因是做好桥梁抗震设计的基本前提，也是抗震设计和结构发挥作用的重要保障。就目前掌握的国内外的地震相关资料来看，公路桥梁的震害表现形式主要有以下几种：首先，地震发生后对梁式桥梁会产生较大的位移，并在位移的过程中对桥梁上部结构的各个节点造成危害。继而形成因节点承载力和角度发生变化所导致的桥梁梁体的相互撞击。于是，引起桥梁的整体形状发生突变，通常表现为桥梁的整体隆起。其次，在地震过程中，公路桥梁的地基周围的土质发生液化，致使桥梁发生位移，于是桥梁结构受到位移的影响引发落梁现象再次，在桥梁的设计和施工过程中，没有充分的考虑支座的抗震功能，于是当地震发生后，桥梁支座因无法承受地震所导致的位移而产生结构破裂，从而影响了其他桥梁上部结构的抗震效果。其四，对于桥梁下半部结构的抗震设计的不足，而导致的字地震过程中出现的各种开裂、变形和失效现象,也会严重的影响桥梁的整体抗震能力。最后，地基周围土质过于松软导致了地震发生后桥梁迅速的发生滑移，从而导致了整体结构遭到破坏。

1.3 桥墩弯曲破坏

弯曲破坏的定义就是指结构的弯曲承载力比结构剪切承载力要低，结构承载能力由抗弯性能起控制作用的破坏形式。因为这种破坏发生后桥墩的塑性变形吸收地震能量和刚度下降能够减轻地震作用的强度，所以，这种破坏通常可以避免桥梁在地震中发生倒塌破坏。

1.4 桥墩剪切破坏

剪切破坏指的是结构弯曲承载能力高于剪切承载能力，结构的承载力完全由剪切强度控制的破坏形式。发生地震时，剪切破坏是导致桥梁遭受严重破坏的主要形式，这种破坏比较常见。

1.5 支座破坏

支座破坏是桥梁上部结构遭受破坏的最常见的一种破坏形式，这种破坏形式也是引起落梁破坏的主要原因，但是支座损伤可以避免上部结构的地震影响传到桥墩，使桥墩免遭破坏。

1.6 落梁破坏

落梁破坏指的是无约束活动节点处的位移过大使得桥跨在纵向的相对位移要比支座长度长，从而引起桥梁破坏。这种破坏在高墩柱的多跨连续梁中经常发生，这是因为梁与桥墩的相对位移过大，支座丧失约束能力后就会引起破坏。

2、桥梁结构抗震设计的思想和原则

2.1 桥梁结构抗震设计的思想

抗震设防的目标是“小震不坏,中震可修,大震不倒”,即按多遇地震、设计地震、罕遇地震对桥梁进行多水准设防。具体来讲,就是在设计基准期内,当发生多遇地震(小震)时,结构处于弹性工作阶段,应保证不损坏或轻微损坏,能够保持其正常使用;在发生设计地震(中震)时,结构整体进入非弹性工作阶段,可能损坏,经修补,能尽早恢复其正常使用;在发生罕遇地震(大震)时,结构进入弹塑性工作阶段,可能产生较大破坏,但不出现整体倒塌,经抢修后可限速通车。一般情况下,抗震设计按“地震动峰值加速度”和“地震动反应谱特征周期”进行抗震验算,并按“抗震设防烈度”要求采取相应的抗震措施。

2.2 桥梁抗震设计要点

对于易发生地震灾害的地区的桥梁建设，或者是地震强度级别较高的地区的公路桥梁建设，工程人员要在认真分析桥梁结构和自身抗震特点的基础上，有针对性的加强桥梁的抗震设计。一般来讲，有如下基本设计原则：首先，要尽量将桥梁的整体重心下移，通过提高桥梁稳定性的方式增强其抗震效果。其次，对于桥梁的高度要做好适当的控制，以免过高的桥梁结构在地震中发生振动，影响下部结构的刚度。再次，应该做好地基的加固处理，避免地基在地震发生后的大幅度位移导致的桥梁整体抗震能力减弱。桥梁的对称位置和结构应该具有大致相同的刚度，因为实践证明结构简单和对称的桥梁较不等跨桥梁的抗震效果更好。尤其是对于长度较长的桥梁，这种差距就更为明显。所以，对于没有特殊要求的桥梁，我们应该尽量采取对称型的小跨径的桥梁。

2.3 中日抗震设计规范的比较分析

2008 年8 月我国交通运输部了公路桥梁抗震设计细则，但有一些规定的可操作性不是很强，同时颁布了《公路桥梁抗震设计细则》，这是以行业推荐性标准的形式，与通用设计规范等其他桥规的地位之间还有一定的不同。1996年日本对桥梁结构抗震规范进行了更新，对罕遇地震作用增加了内陆直下型地震，地震最大强度达1.5 g-2.0 g, 再次强化了弹塑性数值计算的地位。2002 年日本对抗震设计的一些具体要求进行了进一步的细化。

3、桥梁结构抗震设计

桥梁结构的抗震计算的地震力理论经历了三个阶段：静力法、反应谱理论、动态时程分析法。地震力理论又叫做地震作用理论，它是研究地震时地面运动对结构物产生的动态效应。我国桥梁的抗震设计正在向着弹性设计、弹塑性设计并存的方向发展。以下为桥梁抗震设计的各种理论。

3.1 静力法

早在1899 年，日本大房森吉就提出了静力法的概念，这种方法假设结构物的各个部分与地震动具有相同的震动，这时结构物上只作用在地面上的运动加速度乘上结构物质量所产生的惯性力，这种惯性力视作静力作用于结构物作抗震计算。

3.2 反应谱法

反应谱指的是在某一给定的地震动作用下，单自由度体系反映的最大绝对值与自振周期、阻尼比之间的关系。反应谱法也有自身的缺陷：只适应于弹性分析；只能得到最大反应；多阵型反应谱法存在振型组合的问题。

3.3 其他抗震设计法

20 世纪50 年代随机振动方法被人们广泛认为是一种较为先进合理的方法，在此提出了虚拟激励法，成为有效利用随机振动方法的实践依据。1975 年一种简单实用又比较可靠的抗震设计方法- 静力弹塑性分析方法（Pushover 分析方法）被Freeman 等提出，20 世纪90 年代以后，这种分析方法引起了地震工程界的关注。

4、桥梁抗震设防措施

一个是概念设计、一个是构造细节设计。需要注意的是,这两个东西其实和具体的抗震计算关系不大,计算只是辅助手段,只是验证概念和细节的合理性。所以设计师需要的是对桥梁抗震设计基本概念和原理的深刻理解。构造细节措施则包括一些基本的抗震措施,比如支座的选择、挡块的设置等等,还包括构件细节的构造措施、比如墩的箍筋配置、节点配筋构造。国内外桥梁抗震研究人员一直都在研究桥梁的合理构造措施,合理的构造措施可以提高整体的延性及滞回耗能能力。

抗震设计的理念应该贯穿在整个桥梁结构的设计过程中，从设计方案选择上注重桥梁的抗震性能， 通过反复的实验和推敲来确定桥梁设计的方案。实用的抗震方法，是通过增加桥梁结构的柔性来延长结构的自振周期，这样，一来可以增加结构的阻尼并减小地震载荷，二来可以减小地震所引起的桥梁结构的反应， 实质就是减小地震的危害。目前来说，比较有效和容易实现的提高桥梁的抗震性能的方法是采用桥梁延性控制方法

桥梁的延性是实现桥梁结构抗震性能设计的一个重要手段。桥梁的延性反映了桥梁结构或材料在强度没有明显降低的情况下的非弹性变形能力。桥梁的延性可以用构件截面的曲率延性系数来表示。当允许出现塑性铰时，各国规范都要求塑性铰要设计在方便检修的位置。

桥墩的延性是抗震设计中可以加以利用的特点，由于桥墩自身所具备的延性，将这一性质加强，在强震时，这些部位所形成的稳定延性塑性铰可以产生弹塑性变形，这样变形将延长结构的周期，并同时耗散地震的能量。利用桥墩自身加强的延性，将地震力通过限度内的塑性变形渐渐分散，是在桥梁结构设计中比较容易实现的抗震方法之一。延性的抗震设计，需要根据弹性反应来计算塑性变形的程度，然后根据抗震等级进行修正，尽可能提高桥梁结构的抗震载荷。在桥梁的抗震设计规范中，综合影响系数是用来反映塑性变形程度， 所以根据综合系数可以确定桥梁的抗震能力。

美国caltrans规范早在20世纪 70年代就引入了关于桥梁抗震要考虑延性设计的影响,其目的是通过对桥梁结构细部的规定将强震下的非弹性变形限制于桥柱和墙式墩的塑性区域。 根据每座桥梁的延性的不同，ATC-32 建议将桥梁结构分为四种类型，即充分延性结构、有限延性结构、弹性结构、有保护系统的结构。

结束语

地震的发生危害巨大且难以预测,我们要把握工程质量,增加建筑物抗震性能,提高防震防灾的意识,把工夫做在平时,防患于未然,切不可抱有侥幸心理,只有这样才能在遇到突发地震时减少人员伤亡,降低经济社会损失。

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