桥梁设计中构造优化设计探析

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1、桥梁设计中构造优化设计探析　　摘要：基于可靠度的桥梁结构优化设计将桥梁结构作为一个整体研究，而且能够考虑和处理桥梁结构设计中的随机不确定性因素，比传统的结构优化设计更为合理。本文阐述了基于可靠度的桥梁结构优化设计基本思想以及发展方向。关键词：可靠度;桥梁结构;优化模型;设计研究方向；桩顶；分联墩盖梁Abstract:Basedonthereliabilityoptimizationdesignofbridgestructurewillbeawholeresearchasabridgestructure,butalsorandomuncertaintyfact

2、orsandtreatmentofbridgestructuredesign,thantheconventionaloptimizationdesignismorereasonable.Thispaperdescribesthereliabilityoptimizationdesignofbridgestructureandthedirectionofdevelopmentbasedonthebasicideaof.Keywords:reliability;bridgestructure;optimizationmodel;researchdirection

3、;pile;sectionalpier8中图分类号：TU2文献标识码：文章编号：引言桥梁结构设计的基本原则是安全、适用和经济。传统的桥梁结构设计主要是采用定值设计的方法，既不能描述和处理桥梁结构中客观存在的各种不确定性因素，也不能定量地分析计算安全、适用及经济的各项指标，更无法科学地协调它们之间的矛盾，使它们达到合理的平衡。事实上，传统设计方法追求的是一个满足设计规范条件下的最低水平设计，因而提出新思路、研究新方法是十分必要的。1、桥梁优化设计特点分析结构优化设计在桥梁工程领域日益受到重视，但其应用的范围和程度还很不理想。其原因除了桥梁工程设计取费标准不利于

4、推动优化技术之外，还可归结为桥梁工程结构优化问题的如下特点：1.1桥梁工程结构设计中的大量不确定性。如外部环境(荷载和结构所处场地类型等)的不确定性、结构本身的不确定性(结构材料性能、截面几何参数和计算模式的精度等不确定因素导致的结构构件抗力的不确定性)、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。为了充分考虑所涉及到的各种不确定性因素(目前主要考虑随机性因素)，必须采用结构可靠度理论。81.2桥梁工程结构设计准则的多重性。包括承载能力极限状态设计、正常使用极限状态设计以及与其它特殊功能要求相联系的极限状态。1.3结构优化目标的多样性。对桥梁工程来说

5、，人们既要求在目标方面考虑结构造价，还要考虑不同功能的失效概率和失效损失造成的失效损失期望、结构运行和维修费用等在内的经济指标，还可以以某些特定结构功能为目标。另外，目标函数的性质也很复杂，既有设计变量的显式函数(结构的重量或造价)，又有设计变量的非线性、高度隐式函数(结构的失效损失期望);而且由结构造价和结构损失期望的加权和所构成的统一目标函数不具有对设计变量的单调性。2、桥梁设计中混凝土结构耐久性设计内容2.1桥梁上部结构细部设计①桥面铺装。桥面铺装是桥梁与车辆直接接触的部件，也是桥面排水的第一道防线。桥面铺装一方面承受着汽车的冲击碾压剪切作用，另一方面

6、又承受着主梁传递的反复应力和挠变，经常出现早期损坏，进而破坏桥面防水系统，最终导致主梁受桥面水影响而腐蚀主筋，铺装混凝土逐渐与主梁剥离，削弱了主梁的受力性能，影响了整个结构的安全性和耐久性。②桥面防水层。桥面铺装与主梁之间的防水层是防止桥面水渗入主梁的第二道防线。不少设计中仅单一采用防水混凝土进行防水。8由于防水混凝土属于刚性防水层，一旦开裂后防水性能便大为下降。③主梁。主梁是全桥的主要承力构件，一般在设计当中均要进行整体分析和局部分析，重视程度很高，从理论计算角度均能满足规范要求。可是在实际运营当中，主梁（主要是箱梁）箱体内长期大量积水的现象时有发生，甚至

7、积水灌满箱体的情况也有发生，极大地损伤了主梁的预应力钢筋和普通钢筋，使得主梁安全性大大下降。究其原因，很大程度上是对于主梁细节设计的不到位，主梁排水构造设置不够完善，桥面积水在长时间不能排出桥外时便通过梁顶裂隙进入箱体，进而在箱体内不断积累，最终形成箱体内积水。④伸缩缝。伸缩缝是桥面的重要组成部分，直接影响着桥梁的伸缩性、舒适性。由于对主梁收缩徐变考虑不足，经常出现的问题是型号选择不当，导致梁端或在最高温度时挤压损坏，或在最低温度时拉坏梁体。伸缩缝在保证梁体纵向伸缩的同时，也应重视防水设计。在很多设计中，采用直线式伸缩缝，这样做固然设计比较方便，但在桥梁两端

8、的护栏处成为主要的漏水区域。因此，建议选用横向两端有