桥位设计分析论文

2022-04-17

摘要:本文以国内外公路桥梁设计分析为基础,对公路桥梁进行了探讨,重点分析了桥梁平纵横技术指标组合构成的几何线形、行车道宽度及横向布置、安全设施、环境及其他相关因素等与交通安全的关系,为己建道路桥梁的管理、养护和在建桥梁的设计施工提供技术安全指南。今天小编给大家找来了《桥位设计分析论文(精选3篇)》,仅供参考,大家一起来看看吧。

桥位设计分析论文 篇1:

山区公路桥梁勘察设计分析

摘   要:山区公路桥梁施工需要面临复杂地形、地势条件,所以对勘察设计工作提出了较高要求。基于此,本文对山区公路桥梁勘察设计要求展开了分析,然后从施工条件勘察、桥位勘察设计、结构勘察设计等方面对勘察设计要点进行了探讨,为关注这一话题的人们提供参考。

关键词:山区  公路桥梁  勘察设计

作为综合性工程,山区公路桥梁建设前需要完成沿线地质、水文等情况的勘察,为工程施工和车辆通行提供安全保障。加强勘察设计技术的运用,采取必要措施进行不利因素处理,能够工程建设质量得到保证。因此应加强山区公路桥梁勘察设计分析,以便为工程建设提供科学指导。

1  山区公路桥梁勘察设计要求

在山区进行公路桥梁建设,需要认识到山区地势起伏明显,沿线多存在陡坡,容易遭遇滑坡、暴雪等地质和气候灾害,如果处于河床平坦区域将出现明显冲刷现象。在工程勘察设计阶段,还应对各类障碍和灾害进行规避,排除工程建设和运营受到的干扰。按照国家相关法规和技术规范标准要求,山区公路桥梁建设需要保证工程安全性,满足在质量和安全等方面的强制性要求。如需运用新材料、新工艺等,需要经过现场充分论证。与此同时,山区工程建设在环境保护方面提出了一定要求,应确保工程建设不会破坏大面积森林、农田或特殊地址构造,能够做好建设区域选择,避免山体大面积开挖或植被遭到大量破坏[1]。此外,在保证工程质量和安全的同时,还应尽量降低成本,完成合理结构设计。

2  山区公路桥梁勘察设计要点

2.1 工程施工条件勘察

公路通常为线性分布,属于带状建筑。而山区地形复杂,修筑公路时容易遭遇沟渠、峡谷等特殊地势,给工程建设施工带来了较大难度,所以需加强施工条件勘察。在勘察工作中,需要完成地形地势图绘制,对可以施工的路线进行模拟分析,并通过比较从中筛选出最佳的路线。根据路线分布,可以确定是否需要建设桥梁。如果地形起伏明显,沿途需要对河流等区域进行规避,意味着桥梁建设比例较大,还要在对应区域考虑填方路基建设要求,保证工程建设规模和总体投资数量不超过原有计划。对工程建设各个环节进行了解,如泥砂用量、材料来源等,能够根据勘察成果提出科学设计方案,在保证工程质量的基础上实现成本节约,同时避免周围环境遭到严重破坏。工程建设还应做到因地制宜,保证符合地势要求,增强桥梁美观度,使工程能够与周围环境相协调,并且能够为后期维护提供便利。在实际勘察设计期间,需要完成工程建設方案的详细论证,使屏障效应得到尽可能消减。作为复杂工作,山区公路桥梁勘察需要加强现代外业操纵技术的运用,如全球定位系统、遥感图像处理、地理信息系统等,以便完成山区环境的综合评估,提出合理且可行的设计方案。

2.2 公路桥位勘察设计

根据山区公路测绘地形图,需要按照定线完成桥梁平面图和纵面图的绘制,实现桥位合理勘测。山区地形特殊,在勘察设计阶段应更多考虑桥型安全性、实用性等问题,保证桥型稳固、持久,能够达到要求的刚度和强度,从而使结构在遭遇地震等灾害后能够维持使用。根据图纸完成防线设置,对桥梁整个沿线进行现场勘察,完成所处位置纵、横断面的地面线测量,能够进一步掌握地形变化,对桥梁位置地质、地貌等条件深入分析,实现桥墩位置的恰当选择,保证桥梁跨径、净空界限等得到合理设置。根据路线纵断与平面设计方案,需要全面开展调查工作,掌握相关资料,完成桥位初步布置设计。期间,应注意河床压缩和山体扰动问题,选择在沟底或水中完成墩台布置,并开展放样检查工作,对桥位勘察设计效果进行验证分析。此外,还应加强岩溶、沿线采空区等特殊地质的测绘,完成采矿深度、厚度等资料的全面搜集,并组织人员完成沿线建筑物的实地勘察,提高勘察准确性,为路线优化和桥位选择提供科学数据依据。桥墩位置确定后,需要利用专业设备进行地质钻挖勘探,切实掌握地质条件,完成地质剖面图的绘制,作为桥梁基础建设的数据依据。

2.3 上、下部勘察设计

桥梁分为上、下部结构,结合勘察结果还要实现结构合理选择与设计,在保证施工安全和质量的同时,增强施工便捷性,使工程造价得到有效控制。在上部结构中,包含主梁、搭板等,需要根据施工难易程度进行设计。主体采用钢筋混凝土,需要保证单孔跨径不超过10m。超出这一范围,需要采用预应力结构。如果长度不超过100m,跨径超出20m,可以采用简支空心板结构。无法实现支架浇筑,需要完成后连续结构设计。地形干扰较大,现浇施工将遭遇困难,可以采用预制类的结构。这些结构相对简单,受力合理,可以进行标准化吊装和预制。但如果桥墩较低,需要采用T型梁或拱形梁结构,重新设置桥梁伸缩缝装置和支座,以免因温度急剧变化造成结构产生较大应力。下部结构主要包含桥墩和桥台,需要对上部结构压力进行承载,通常采用框架式结构,设计有盖梁的柱式墩。在桥梁斜交角不超过30°的条件下,需要采用双柱式桥墩,否则可以采用三柱式。在横向坡度较大的区域,需要采用桩柱式结构,减少开挖面积,并加强桥台填土高度控制,以免工程整体受到影响。

2.4 附属结构勘察设计

在桥梁附属结构设计上,需要结构抗震、承载力等方面的要求选择适合的结构。在山区公路桥梁设计过程中,连续和简支多采用T型梁和预制空心板,尽管能够使施工难度得到降低,但却导致结构抗震性受到了影响。在加强勘察的基础上,还应按照相关规定和结构抗震原理实现改进设计。比如在墩梁交接区域,需要增加配筋,合理进行构造设计,如采用防震锚栓、连杆或缓冲垫块等,使结构抗震性得到增强[2]。采用混凝土材料进行桥梁施工,将导致材料因温度变化出现收缩问题,造成结构伸缩量受到影响。因此在勘察设计阶段,应对伸缩缝进行合理设计,需要结合实际长度完成综合性计算。如果为曲线桥梁,需要根据内外侧梁长进行伸缩缝设置,因此需要通过勘察掌握桥梁纵、横变形情况,并与矢量结合起来。在预制体系中,需要考虑行车平稳性问题,确定伸缩缝对桥梁平直度的影响。针对跨径不超过16m的桥梁,通常只设置一个伸缩缝,以免影响通行稳定。超出16m的桥梁可以在桥墩位置完成伸缩缝的设置,并做好桥台处理,降低桥梁通行事故发生的可能性。在支座设计上,高墩桥梁使用混凝土将造成底座不稳,需要采用钢结构体系或连续结构矮墩,也可以采用交接墩得到简支结构的支座。桥梁架设将受地貌等因素影响,通常采取曲线型,因此支座结构设计需要考虑扭矩带来的支座反力差和变形造成的方向变位差异。

3  结语

在山区建设公路桥梁,能够起到带动山区经济文化发展的重要作用。但能否顺利完成工程建设工作,取决于前期勘察设计工作开展情况。在实践工作中,人员需要明确工程勘察设计要求,加强山区施工条件的勘察分析,合理进行桥位测设,并做好桥梁上、下部及附属结构勘察设计,继而使工程后期施工的安全性和实用性得到提高。

参考文献

[1] 左祥红.山区高速公路桥梁勘察设计技术分析[J].工程建设与设计,2019(15):123-124.

[2] 马波.山区公路勘察设计与环境保护[J].黑龙江交通科技,2019,42(6):79-80.

[3] 刘琦.山区公路勘察设计中的问题及对策[J].科技与企业,2017(2):121.

作者:李波

桥位设计分析论文 篇2:

公路桥梁设计分析研究

摘要:本文以国内外公路桥梁设计分析为基础,对公路桥梁进行了探讨,重点分析了桥梁平纵横技术指标组合构成的几何线形、行车道宽度及横向布置、安全设施、环境及其他相关因素等与交通安全的关系,为己建道路桥梁的管理、养护和在建桥梁的设计施工提供技术安全指南。

关键词:公路桥梁,设计,分析研究

国外对桥梁设计强调“3E”,即功效(Efficiency)、经济(Economy)和优美(Elegance)三要素,这和我国实用、经济、美观的原则是一致的。桥梁设计之前,设计师应首先就桥位、桥型方案征求桥位处公众的意见,并说明桥梁的施工可能会对环境和公众带来不便,取得公众的谅解和支持。避免施工中由于公众不理解而出现的安全问题。桥型方案的选择一定要与当地的人文环境协调,使桥梁建成后成为当地一景。桥梁设计能够在安全美,功能美,结构美,经济美,视觉美,环境美等方面做到最优的方案。近年来我国桥梁建设取得了长足的进步,但是,我们在设计中对桥梁的美学要求不够高,缺少建筑师的参与和进行各种比例的多方案比较,留下了不少遗憾。许多缆索承重桥梁的桥塔缺少美学处理,给人以笨拙、呆板和粗糙的感觉。

一、桥梁纵断面设计

1.1纵坡坡度

1.1.1纵坡坡度上限

纵坡过大,对于保持车辆的合理速度,维持连惯的驾驶状态有负面影响,从而对安全不利。为从安全角度以确定纵坡上限的取值,本文研究了较大的纵坡与事故的关系,建议避免1.5度以上的纵坡。

1.1.2纵坡坡度下限

最小纵坡是依据排水的需求而确定的,纵坡过小,排水不畅,雨天导致桥面积水,危及车辆安全。以本次研究的数据为基础,可以得到小于0.5%的纵坡,是较显著的(雨天)事故多发段,建议多雨地区桥梁除了做好横向排水设计外,在设计中要尽量避免小于0.5%的纵坡。

1.1.3纵坡坡度推荐值

桥梁纵坡的选定,一般在上下限之间取值,但是具体设计中根据特定的线形组合、特定的环境而确定。桥梁在平曲线里面且设超高的、跨线桥下等特殊的不利于排水的区段,应控制纵坡相对下限有较高取值。在非机动车交通量较大的桥梁上,则可根据实际情况纵坡适当放缓,以不大于2%为宜。

设计车速(KM/h) 120 100 80 60 40

推荐最大纵坡 2 3 4.5 5 7

最低车速(km/h) 60 50 40 30 25

1.2纵坡坡长

1.2.1最小坡长

纵坡长度过短,出现锯齿形纵断面,这种线形使行车频繁颠簸,甚至可能产业颠簸的叠加与共震,危及安全。视觉上,这种线形使驾车者有路线不连续,线形破碎的感觉。因此,坡长的最小值应予以控制,桥梁最小坡长的规定值可参见下表。

计算车速(KM/h) 120 100 80 60 40

推荐最短坡长(M) 300 250 200 150 120

1.2.2坡长上限

坡长过大,下坡时车辆速度渐增,不利于安全。而坡长对于车辆的影响是与坡度共同作用的。以前分析可知,坡度增加,坡长增加,将共同作用产生叠加效果,带动区段事故数的增长。

1.3竖曲线

经研究,桥梁上的竖曲线长度要大于5倍的行车速度,安全行车视觉上所需的竖曲线最小半径和最小长度,桥梁竖曲线指标建议如下表所示。

设计车速(KM/h) 120 100 80 60 40

凸形竖曲线(M) 20000 16000 12000 9000 6000

凹形竖曲线(M) 12000 10000 8000 6000 2000

竖曲线最小长度(M) 100 85 70 50 35

二、平纵线形组合与衔接设计

2.1平面直线与曲线联接

以往,桥梁设计中由于迁就地形,造成了许多长直线与小半径曲线衔接,安全分析表明,长直线与小半径曲线衔接处常常由于车辆惯性的高速行驶,从而引起安全隐患。具体适当的直线长度与衔接曲线的半径取值,应根据桥梁的设计车速和桥位的地形,确定安全的设计区间。.

2.2弯坡叠加的桥梁

在平面曲线段,同时有纵坡存在,即形成弯坡叠加情况,这是高速公路桥梁中常见的形式。从直观分析,该种形式是不利于行车的。本文针对弯与坡的组合进行了安全特性研究,首先,利用设计指标求得DC值,再利用经验公式得到预测事故值。对预测事故值相对较大的区段,可以采取工程改造,增设标志等各种措施减少隐患。

2.3纵坡与平曲线的衔接

长下坡,接小半曲线是有危险倾向的设计,易造成车辆在不自觉的高速情况下驶入平曲线,事故隐患大为增加。

纵坡与平曲线衔接时,坡长越大、坡度越陡、所衔接的平曲线半径越小,事故发生概率就越大。根据这一规律,可以在桥梁设计中计算具有相同衔接方式的区段,再加以改进。

2.4桥梁上平面曲线与竖曲线的平衡

当桥梁位于小半径(2000m以下)平曲线上且与竖曲线部分或全部重叠时,应考虑平竖曲线半径的大小平衡,以利于行车的安全。根据己有的研究成果,综合考虑安全和成本之后,得到平竖曲线平衡的半径推荐值,其平曲线半径RP、对应竖曲线半径RS见下表。

RP RS RP RS

600 10000 1100 30000

700 12000 1200 40000

800 16000 1500 60000

900 20000 2000 100000

1000 25000

三、桥孔布置

3.1通航河流

在通航河流上,桥下通航孔的位置和孔数往往决定桥梁的规模和设计难度。在设计中,要根据船运、筏运的不同特点和要求,充分考虑河床演变所引起的航道变化,将通航孔布设在稳定的航道上,必要时可预留通航孔上。

对于象长江一类的特大型河流,应就通航孔的位置、孔数作专题研究报告并报航道主管部门批准。

3.2流冰及漂浮物河流

位于有封冻及流冰的河段,应首先调查冰厚、冰块最大尺寸、冰块的密度、流冰的速度等基础资料,桥孔布设应充分考虑冰块的排泻,桥梁墩台应设计有破冰和防撞设施。

在有大量飘浮物或有冲积物的河流中,桥孔布设应保证桥梁能顺畅渲泄洪水和泥砂。桥梁墩台的设计应保证遭受撞击时的安全性。

四、桥面横向布置

4.1行车道数

根据我国现有公路行车安全营运调查比较,高速公路桥梁采用四个车道比较符合安全经济的原则。当行车速度为120km/h,交通量超过四车道的饱和交通量时可选择六车道或八车道,行车速度小于12Okm/h时,采用六车道或八车道须进行技术经济论证。

二、三级公路基本采用双车道,四级公路一般采用单车道。二级公路当混合交通量大,可采用两个快车道和两个慢车道组成的四个车道。

城市桥梁一般可选择六车道或八车道,个别采用两个快车道和两个慢车道组成的四个车道。交通事故调查表明,不宜采用三车道的断面布置形式。

4.2行车道宽度

高速公路、一级公路桥梁采用3.75m的车道宽度,四级公路桥梁采用3.5m的车道宽。其余桥梁双向车道取值建议采用下表:

设计车速(km /h) 80 60 40 30

最低车速(km/h) 45 40 35 18-20

推荐最小双车道宽度 7.0 7.0 7.0 6.0

4.3残疾人通道

对于城市桥梁人行道,要专门考虑残疾人轮椅车上、下行走的要求。为满足残疾人自己推行,则人行道的宽度、坡度要考虑便于残疾人轮椅上、下走。

五、桥梁安全设施

5.1交通标志

桥梁交通标志设置场所的选择,首先要考虑到标志的易识别性,标志应设置在容易被发现的地方。其次,要桥梁与接线的几何线形、交通流量、流向和交通组成,道路沿线的状况等对标志设置位置的影响。

交通标志的设置应确保行车的安全、快捷的通畅。标志的布设应以完全不熟悉周围路网的外地司机为对象,使其能够通过标志的警示和指引安全、快捷地到达目的地。道路交通标志所提供的信息应及时、正确,同时避免信息过载,并对重要的信息给予重复显示的机会。

交通标志的照明分为内部照明和外部照明两种,无论是内部照明还是外部照明都要求能够使交通标志在夜间具有至少150m的视认距离,同时外部照明光源不能给路上司机造成眩光而且其灯具和阴影不能影响标志的认读。

5.2防眩设施

高速公路上无照明的大桥、高架桥都应设置防眩设施。对于夜间交通量较大和大型车混入率较高的桥梁、竖曲线上对驾驶员有严重眩光影响的桥梁、长直线桥梁等也要设置防眩设施。

六、结束语

道路交通是一个涉及人、车、路和交通环境多种因素的动态空间,制定一个可操作性的安全审查程序,改进设计和规划,消除桥梁安全隐患是桥梁交通安全的一项重要因素。通过本文的研究,力求使公路桥梁的设计能有效控制未来事故的出现,为己建道路桥梁的管理、养护和在建桥梁的设计施工提供技术安全指南。

作者:沈可欣

桥位设计分析论文 篇3:

高速铁路高位轮胎式搬运机跨桥装车施工研究

摘要:箱梁装车是高速铁路箱梁架设施工中的重要工序,在高速铁路箱梁架设施工中发挥着重要的作用。本文基于高位搬运机跨桥装车施工工法,结合施工实际情况,对高位搬运机跨桥装车的可行性进行分析,重点对轮胎式搬运机跨桥装车施工工艺流程和施工要点进行探讨,以期能够对运架梁作业提供必要的指导。

关键词:高速铁路;轮胎式搬运机;箱梁装车;工艺流程

高位轮胎式搬运机是目前较为新颖的一种跨桥装车施工工艺,以此架设箱梁,能够省去对提梁机的投入,可有效节约投资成本,而且在跨桥装车中还能够压缩施工环节,可有效节约施工成本。在以往施工中,提梁机运行存在多个重大危险源,必须对其进行监控,而利用轮胎式搬运机直接装车,无需再进行箱梁转换倒运,同时保证了箱梁架设的安全性和快捷性,由此可见,设计和制造高位搬运机,意义重大。

一、高位轮胎式搬运机的工艺原理及施工流程分析

(一)工艺原理

轮胎式搬运机跨桥装车施工工法有其自身的适用范围,并不是所有客运专线制梁场都能够适用的,高位轮胎式搬运机实际上就是对现阶段普遍使用轮胎式搬运机进行改造,将其支腿加高到架桥机上桥吊装高度,横纵向的空间加大到跨墩台能够纵向走行,使之能够达到提梁上桥和跨内存梁的工作要求[1]。关于高位轮胎式搬运机的设计,首先要利用搬运机将箱梁架设到位,完成架桥机和运梁车的拼装后,将二者提至架设梁面,然后在桥面上完成调试,使之达到架梁状态。利用搬运机给运梁车装梁,然后再运送给架桥机,便可以实现连续运架梁施工。高位轮胎式搬运机将同期架设相反方向的三孔梁作为架桥机始发平台,同时要保证有两个方向架设的桥梁预留2孔梁不架设,为搬运机横向走行提供便利通道。因搬运机横向跨桥空间较大,可在此处设计存梁区,为搬运机纵向走行提供便利通道,使场地面积得到更好的利用。

(二)工艺流程

高位轮胎式搬运机设计完成后,便正式进入施工阶段,跨桥装车施工的工序较为繁杂,包括设备现场安装调试、施工场地设计及硬化、架设始发平台、吊装架桥机、跨桥装车喂梁、运梁车吊装调头、运架设备返回梁场吊装下桥等,其中最为关键的工序为同架桥机和运梁车吊装尺寸的衔接问题,高位轮胎式搬运机跨桥装车的具体施工流程为:施工场地硬化→设备现场拼装→调试搬运机并完成产内移梁→拼装架桥机和运梁车→架设箱梁→提架桥机和运梁车上桥→调试架桥机和运梁车→跨桥装车并完成架梁→架设3孔梁为始发平台→组装调试吊装运和架设备→跨桥装车并运架设备架梁→运架设备返回梁场并拆解→架设2孔箱梁→拆除搬运机[2]。

二、高位轮胎式搬运机跨桥装车的施工要点及各项控制措施

(一)施工要点

高位轮胎式搬运机的运行场地质量直接影响到架梁、装车施工的进行,其对始发平台箱梁架设和跨桥装车的施工场地具有很高的要求,必须对施工路面进行硬化处理,已达到规定的承载力。高位搬运机的现场安装,应选择开阔、平整的场地,检验相关设备,确定部件齐全后,对台车进行调整,将其水平距离和对角线距离误差在3mm左右,标高误差控制在5mm左右,在地面组装支腿结构,逐节安装立柱,水平误差控制在2mm左右,完成拼装后,再安装横梁,紧接着对机械部分进行组装,其启用前要先检查电路系统,保证电气系统能够正常工作[3]。其他各施工要点按照具体工艺流程依次进行,在施工前应合理配置劳力,整个组织由值班经理、工班长、搬运机指挥员、操作司机、施工安全员、走行看护员(2人)、卷扬看护员(2人)、叉车司机、起重工(4人)和运梁车司机(2人)构成,分别负责全面组织协调、搬运机施工指挥、现场施工安全件检查、搬运机走行、看护卷扬机、吊具安装、操作运梁车并桥上装车对位等工作,并准备好相关材料和设备,包括不同规格的汽车吊、手拉葫芦、开口扳手、吊索(钢丝绳)、千斤顶、氧割设备、卸扣、交流电焊机。

(二)控制措施

高位轮胎式搬运机跨桥装车的控制措施主要包括三个方面:其一是质量控制,参照和执行相关标准,将落梁时支点反力、相邻梁梁面高差、砂浆厚度以及箱梁高程与设计高程控制在允许的偏差范围内,架设每孔检查,在跨桥装车时,箱梁支点位置必须达到相关设计要求,使支点保持在同一平面上,通常要将箱梁同一端支点相对高差控制在2mm以内,为达到质量控制要求,在箱梁架设前,应进行梁体验收,检查梁体外形尺寸偏差,计算砂浆厚度,利用千斤顶支点反力进行微调,在支座砂浆强度达到20MPa后,方可进行梁的架设,并注意对支座砂浆的养护,尤其是在冬季施工时,应做好保温处理工作;其二是安全控制,应以预防为主,结合施工实际情况以及工程具体特点,按照相关要求及设计标准建立安全保障体系,有专人负责管理,明确各级人员、各工作岗位的职责,严格按照施工作业程序进行生产,各环节施工人员均能够独立完成本岗位的工作内容,在搬运机作业时,应严格按照主机指令执行相应任务,切不可擅自动作,平时要做好搬运机的日常保养和检查工作,在外界环境不允许情况下,如施工现场风力达到6级以上,不得强行作业,正在进行的架梁作业也必须停止;其三是环保控制,严格执行ISO9001环境保护体系标准,对粉尘、噪声等客观存在的环境因素进行全过程污染预防控制,尽量降低其对环境产生的影响,避免夜间施工,影响周围居民生活,对于产生的废弃物,应进行分类处理,回收再次利用[4]。

结论

综上所述,轮胎式搬运机跨桥装车施工工法可有效解决因地形条件限制而出现的施工问题,通过设计高位轮胎式搬运机,在施工中又解决了以往跨桥装车存在的诸多困扰,打破了狭小施工作业场地对施工的限制,同时也有效降低了施工对周围环境造成的影响,在高速铁路建设中,采用该种施工工法,能够同时兼顾经济效果和社会效益,值得进一步推广应用。

参考文献:

[1]仉传兴,于芬超.高位900t轮胎式搬运机的设计[J].起重运输机械,2012,10(1):51-53.

[2]韩兴旭.基于ANSYS的900t轮胎式搬运机结构分析[J].铁道工程学报,2010,12(5):26-29.

[3]贺海洋.900吨轮胎式提梁机转向系统设计分析与研究[D].河南科技大学,2012.

[4]陶辉,陈振国.DLT16轮胎式搬运机行走控制系统[J].建筑机械,2014,12(1):81-83.

作者:张强