2013年公路監(jiān)理師考試:最優(yōu)橋梁設(shè)計(六)


橋梁為一跨越結(jié)構(gòu),其騰空飛架的梁索讓人感受到了凌空之美,因此較路基有通透感。
橋梁為一帶狀結(jié)構(gòu),長大橋中的豎曲線設(shè)置使橋面看上去連續(xù)流暢、纖細輕快。
橋梁結(jié)構(gòu)兼顧了剛?cè)嶂馈A骸⒐爸w細、親切、委婉,墩塔之雄壯、莊嚴、高昂,斜索之力感、動感、方向感,大纜之起伏、飄動、流暢、張力感等。
[準則17]橋梁與環(huán)境協(xié)調(diào)準則 工程結(jié)構(gòu)的造型與體量應(yīng)與周圍環(huán)境(如河、海、峽谷、房屋建筑、道路、大型雕塑、樹林或曠野等)協(xié)調(diào)。
[準則18]地形與橋式準則 一般來說,山區(qū)地形宜修建拱橋或吊橋;平原地形宜修建梁橋或斜拉橋。
一般來說,橋梁與周圍環(huán)境相比會顯得較小,在人們的視線里,就只看到其輪廓,因此,橋梁以其輪廓美為主。考慮到行人上橋觀光,近距離看橋,因此,橋梁美應(yīng)兼顧細部美。橋梁造型及體量與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)的類型有以下幾種:
①當橋梁規(guī)模較大、氣勢宏偉時,突出橋梁之美;
②當橋梁較小或影響其他重要物體之美時,橋梁順從他物之美;
③當橋梁與周圍景觀相當且協(xié)調(diào)時、選擇橋梁與他物爭奇斗妍。
[準則19]造型與受力準則
筆者以為,當跨度不大時 ,由于橋梁受力不大,其造型發(fā)揮的余地就大,能夠很好地供人觀賞;而當跨度較大時,由于橋梁受力較大,其造型當以結(jié)構(gòu)受力合理為重心進行選擇,而這種造型并不是不美。這是技術(shù)與藝術(shù)的統(tǒng)一。
[準則20]可靠性準則
合理的結(jié)構(gòu)應(yīng)使結(jié)構(gòu)在設(shè)計壽命期內(nèi)安全可靠,即結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性及耐久性均應(yīng)滿足要求。
如果說前面的準則是從力學角度及美學角度等探討結(jié)構(gòu)構(gòu)思的話,那么,本準則20則是驗證構(gòu)思是否成立。如前所述,由于橋梁建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)計算聯(lián)系緊密,因此,在橋梁的實際設(shè)計過程中,方案構(gòu)思與結(jié)構(gòu)計算應(yīng)交叉進行、相互協(xié)作。
3 橋式方案研究
橋式最優(yōu)設(shè)計理論豐富了橋梁科學,為橋式方案設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。橋式方案設(shè)計包括
①平面設(shè)計,即平面線形選取及橋梁平面布置等;
②立面設(shè)計,即孔跨布置及式樣選擇等;
③橫斷面設(shè)計,即橋面布置及橋梁橫向布置等。
橋梁方案設(shè)計主要受橋址工程條件(如地形、地貌、地質(zhì)、地震、水文、氣象、通航或跨線等)、設(shè)計要求(交通量、路線等級、設(shè)計荷載、設(shè)什壽命等)及施工方法的制約,交通量等決定了橋梁寬度;通航凈寬決定橋跨下限;通航凈高、通航孔跨決定橋梁建筑高度;橋面縱坡及起橋高度、橋梁建筑高度三者決定了橋長。一般情況下,地質(zhì)越差或下部結(jié)構(gòu)投資越大,就越宜采用較大的跨度,以減少支承結(jié)構(gòu)的工程量,從而節(jié)省投資。此外,橋式方案設(shè)計尚應(yīng)考慮統(tǒng)一性或標準設(shè)計,以簡化設(shè)計與施工。橋式候選方案應(yīng)以橋式理論為基礎(chǔ),結(jié)合橋址工程條件提出(跨度、橋式及施工方法三者緊密聯(lián)系),對于明顯較差的方案應(yīng)及時舍去。橋式方案比選應(yīng)從以下四個方面進行比較:適用(功能)、安全(可靠性)、經(jīng)濟與美觀;比較的項目應(yīng)包括
①孔跨布置、式樣、建筑高度、橋梁高度、橋長及起橋高度;
②橋梁橫截面形式(包括橋面布置)及主要尺寸;
③工程數(shù)量、施工方法、工期及造價;
④功能及可靠性;
⑤機動分析、靜力平衡、傳力路徑及受力均勻性分析;
⑥韻律與節(jié)奏感、輪廓尺寸比例、體量及造型與地形、地物等的協(xié)調(diào);
⑦其他比較項目及優(yōu)缺點。
等七大項。
4 結(jié)語
橋式最優(yōu)設(shè)計理論是對橋梁各構(gòu)件組成規(guī)律的研究,為橋式方案設(shè)計、乃至橋梁建筑學提供了理論基礎(chǔ),減少了橋式探索中的盲目性。以其為指南,必將對未來大型橋梁的建設(shè)帶來顯著的經(jīng)濟效益及社會效益。
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