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良好橋梁設計指南-結構之外,與項目的其他方面協調(一)

編輯:[清心] 時間:2019-5-8 瀏覽數: 相關欄目:防水涂料招商

良好橋梁設計指南-結構之外,與項目的其他方面協調(一)手機版網址二維碼

    國際預應力聯合會FIB橋梁特別委員會2000年7月發布了《良好橋梁設計指南》(《Guidance for good bridge design》),指南共分為兩部分,第一部分是對如何建設一座良好橋梁的初步解答,主要包括:良好設計的目標、橋梁工程與其他工程的協調、設計過程及項目管理、設計成本、設計流程、概念設計等;第二部分是對如何建設一座良好橋梁的詳細解答,主要包括施工方法總體論述、施工方法對設計的影響、截面選擇的依據等。

    橋梁設計

    (圖片源于網絡,版權歸原作者所有)

    本公眾號上期已經介紹了第一部分第一章節內容,詳見:良好橋梁設計指南—良好設計的目標。本文介紹該指南第一部分第二章節內容——結構之外,與項目的其他方面協調。

    第二章 結構之外,與項目的其他方面協調

    2.1  路線的一般概念、要素‍

    公路或鐵路的路線規劃應被視為一個真正的藝術,項目路線必須滿足相關用戶舒適、速度、安全、和諧融入環境等條件。一個好的路線往往是長期經驗獲得的結果,是時間和經驗教訓的積累。

    在過去,路線是由公共工程工程師規劃的,他們也負責結構工程。因此,路線的布置在很大程度上受到要跨越的障礙物的影響,這就導致了使用大量的過渡曲線來布置垂直于障礙物的路線,以便使用最短的跨徑跨越它們。其他的考慮,通常是更經濟方面,鼓勵了路線在立面上的優化,以平衡填挖,這經常導致凹曲線,這種線形對結構美學是特別不好的。

    目前,這一問題要復雜得多,特別是由于城市活動的密集,切斷了交通路線,地下公共服務管網的多樣性,特別是由于確定路線的標準中的指導哲學和優先次序的改變。用戶舒適度、使用速度、安全性、交通流量、線路的協調性和多樣性、經濟考慮、維護和運行要求,以及環境保護和城市或自然一體化,是決定線路的主要標準。每個學科都變得越來越專業化。而一個項目的研究需要一個由各個領域的專家組成的多學科團隊。這個團隊必須從項目開始就以完美的共生關系合作,因為每個成員的貢獻都受到來自其他學科的約束和限制的影響。

    考慮到所有限制因素的公路路線的系統規劃非常適合計算機化處理,這種處理允許通過路線的三維表示進行直接可視化。這種方法還允許將交通信號控制的位置和優化作為用戶可見性功能,特別是允許成功處理微妙的過渡區,如隧道入口和出口。實際上,規劃人員可以從路線上的任何一點對公路進行可視化設計,從而檢查出影響方案的所有參數。能源消耗計算作為一個路線功能也可以同時進行,并且可以作為變量作為進行選擇的標準之一。

    2.2 橋梁要適應哪些要求‍?

    工程結構是線路的組成部分,因此必須滿足相同的用戶舒適度和安全性標準。橋梁必須以最佳的方式設計,以確保其實用性。它們必須尊重路線的幾何流動特性,這意味著它們常常必須適應路線的曲率、傾斜橋臺和垂直過渡半徑。以這種方式尊重路線的布局,往往有利于建筑的美學,并有助于融入周圍環境。

    圖2.1 林灣高架橋:路線與結構的和諧組合

    然而,跨越障礙的結構不能成為公路幾何形狀的奴隸。橋梁工程師必須是上述專家團隊的一員,并且必須從線路的第一筆草圖開始參與項目。在確定路線的幾何形狀時,應尊重和考慮第2.4.1節中提出的某些基本思想。在任何情況下,橋梁設計者必須對某些濫用權力的行為作出強烈反應,這些行為可能會使項目轉向與橋梁結構邏輯相反的解決方案。

    舉個例子,在瑞士高速公路的規劃中預見了一條大河的幾個交叉點。盡管在土地利用、生態和森林保護等方面存在一定的困難,但這條線路的研究是根據實際情況進行的。然而,在一個工業基地,高速公路的幾何線形要求從12度交角穿過河面,將一個約55米的普通跨徑變成一個驚人的270多米的跨徑!這座橋的位置非常接近現有的地面,負責修建這座橋的地方當局嚴格限制了橋墩在河床上設置的可能性。其結果顯然是非常昂貴的,由于缺乏邏輯,結構沒有很好地集成在已經非常雜亂的山谷景觀中。

    在這個例子中,一個有能力的橋梁設計師的開明干預肯定會允許對路線進行輕微的修改,以避免這些問題,甚至可能會導致造價節省。

    第二個更常見的例子表明,在沒有針對每個案例進行具體分析的情況下,維護某些僵化的思想或概念是危險的。這個例子涉及到一座懸臂橋的建造,它位于一個深谷中,要求很高的橋墩,大約130米。在這種情況下,風荷載是非常關鍵的,特別是在結構的施工階段。為了確保更好地管理和維護這些結構,也為了限制在發生嚴重公路事故時必須關閉橋梁的風險,大多數當局實施了雙橋完全獨立的解決方案。很明顯,在大多數情況下,這是一個合理和明智的解決方案。然而,同樣明顯的是,在這種高橋墩懸臂梁的情況下,可以合理地放棄這種解決方案,采用單墩單幅箱梁,這將提供更大的結構抗風剛度。在目前的情況下,這是不可能的,而且需要特別昂貴的設備,例如臨時的穩定拉索和橋墩之間的橫向梁。不用說,整個結構的美學和視覺平衡都受到了強烈的影響,考慮到它的位置和重要性,這對于一座本應成為杰作的橋梁來說是令人遺憾的。在這里,一個稱職的橋梁設計師的介入將能夠說服決策者放松他們的一些要求。

    橋梁設計

    (圖片源于網絡,版權歸原作者所有)

    圖2.2 法國Nantuo橋:第二座橋梁建造前后對比圖

    很明顯,橋梁工程不是獨立于公路規劃人員的服務之外的一門獨立學科,為了影響基本決策,橋梁工程師必須在項目開始時就納入團隊。

    橋梁設計

    (圖片源于網絡,版權歸原作者所有)

    圖2.3 Chevire大橋美學研究:單柱或雙柱

    image.png

    (圖片源于網絡,版權歸原作者所有)

    橋梁設計

    (圖片源于網絡,版權歸原作者所有)

    橋梁設計

    (圖片源于網絡,版權歸原作者所有)

    2.3  所涉及的不同學科‍

    根據項目的范圍,對路線的全面研究和結構的概念設計需要一個由下列專家組成的重要小組。這個非詳盡的列表應該針對每個具體項目進行調整。在單個結構的建造或更換時,所能容納的專業人員的數量是有限的。

    建設人員:

    業主代表

    運輸系統規劃和管理工程師

    專門從事公路建設的工程師

    橋梁工程師

    承包商

    地質工程師

    負責結構維護和管理的人員

    建筑師及城市規劃師

    機電工程師

    水力學和水文學專業工程師(在渡渡河或海岸建筑物的情況下)

    專門從事環境研究及環境影響分析(建造及最后階段)的公司

    聲學工程師(市區場地環境)

    景觀建筑師

    外部專家:

    警務服務(在交通限制或限制的情況下)

    社會學家(在穿越人口稠密地區或在連接鄰里的情況下)

    林業工程師

    野生動物專家(道路過境特別設施)

    這些不同專家的貢獻各不相同。他們的決策權力和實現其愿望的能力也必須仔細加以衡量,一般來說,在同主要專家協商后,由業主加以管理。

    (由于篇幅有限,本文僅介紹了第二章的部分內容,剩余內容會在下期繼續分享,盡請關注!)

    作者:王昌將陳多董佳霖

    來源:說橋

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