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關鍵詞：橋梁鋼結構整體設計
引言
中國鋼結構橋梁的發展，近年來取得了驕人的成績，南京三橋、蘇通大橋、昂船洲大橋的建造，表明在大跨徑橋梁上鋼結構的優勢越來越明顯。橋梁是為滿通功能的建筑物，現代橋梁鋼結構由結構鋼加上單元經焊(栓)連接組成為復雜的受力系統，有明確的承載安全和服役耐久性要求。
一、鋼結構橋梁整體設計理念概述
鋼結構的特點是質量輕，強度高，并且具備其抗壓以及抗拉等相關優點，對于混凝土結構而言，其外觀更為直觀，強度等級更高。在我國，鋼結構橋梁應用十分廣泛。因為作為鋼結構的施工而言，其施工周期短。鋼結構橋梁主要應用在：①城市立交橋段，尤其是交通要道處，如果采用混凝土橋，必然增加施工周期，對于現場交通不能較好地維護。②大跨徑海、江、河橋梁（長江大橋、杭州灣大橋等），因為大跨徑的要求下，只能考慮鋼結構，因為如果采用混凝土結構，根本滿足不了大跨徑要求。
1.1鋼結構整體設計目標我國橋梁鋼結構的設計使用年限為100年，與國際標準(BS5400，EUROCODE)基本一致。完整性設計的目標是確保結構在使用年限內的可靠與安全。橋梁鋼結構的完整性設計由荷載、材料性能、結構細節構造、制造工藝、安裝方法、使用環境及維護方式等多種因素所確定。設計除對結構、構件連接及構造細節按常規考慮強度、剛度要求外，尚需對損傷與損傷容限、斷裂與抗斷裂作出評定。
1.2鋼結構損傷及損傷容限鋼結構從材料加工過程到服役期不可避免的會在內部和表面形成和發生微小缺陷，在一定外部因素(荷載、溫度、腐蝕等)作用下，這些缺陷不斷擴展與合并形成宏觀裂紋，導致材料和結構力學性能劣化。對橋梁鋼結構而言，完整性和損傷是相對應的，損傷程度將會對結構的完整性帶來影響，損傷極限則是結構的失效。而損傷容限是指鋼結構在規定的使用周期內抵抗由缺陷、裂紋或其他損傷而導致破壞的能力。損傷容限概念的使用是承認鋼結構在使用前存在有初始缺陷，但可通過結構完整性設計方法評判帶缺陷或損傷的鋼結構在服役期限內的安全性。
國內橋梁鋼結構因損傷導致局部破壞的實例近幾年時有發生，結構損傷構成了對橋梁安全與耐久最大的威脅。在引起設計者對焊接結構損傷、損傷擴展以及結構系統失效過程關注的同時，也引發了人們對如何保證橋梁鋼結構系統整體完整性的思考。
二、橋梁鋼結構整體設計策略
2.1橫向抗傾覆穩定設計鋼結構的橋梁普遍比較輕而且強度非常高，然而，在小半徑以及多車道設計時，其橫向抗傾覆是當前研究的熱點內容。早前的橋梁施工中，由于設計原因，導致在施工過程中或者橋梁使用過程中發生橋體傾覆。因為連續鋼梁的半徑比較小，所以相對而言，其跨度顯得較大，如果再加上橋面寬于鋼梁，這一必定顯得活載不是最優，弄不好橫梁外側支座受力增大，而內側支座出現不受力，這樣橫梁受力極其不均勻，發生梁體的傾覆。在設計過程中，通過合理的計算，來設計橫梁的偏心受力情況，這樣即可滿足橋梁的荷載要求，也能似的橋體均勻受力。在橫梁處采取灌砂措施，并在滿足規范的條件下，增加多車道時的橋梁整體穩定度。
2.2焊接結構完整性設計要點橋焊接結構的完整性設計是保障橋梁整體穩定性的重要因素，其焊接的接頭形式因受力的不同而各有差異，其接頭部位的應力作用導致了母材結構以及受力性能的不同，同時，在焊接過程中不能100%消除應力，焊接應力通常導致焊接接頭的變形，造成焊接接頭形成大量缺陷，不能滿足橋梁整體性設計要求。所以在橋梁整體設計中，必須考慮焊接接頭的設計，在滿足相干規范的前提下，必須做到：①因地制宜地選擇形式，并通過焊接性檢測要求來獲取靜力和疲勞等級，來決定焊縫相關形式。②在焊接設計中，必須詳細設計其關鍵細節，達到焊接中受力均勻，盡可能降低應力。③在設計中必須考慮焊接檢測相關要求，必須以無損檢測等相關控制指標來檢測焊縫質量。2.3加勁肋設置加勁肋是在支座或有集中荷載處，為保證構件局部穩定并傳遞集中力所設置的條狀加強件。加勁肋的設計，通常很多人都認為這方面是可有可無的，實際上必須通過設計計算才能決定是否加勁肋。加勁肋與否，是有腹板的h0/δ的值來決定。如果確定需要加勁肋，則優先考慮豎向加勁肋，并且其設置距離由腹板厚度以及相關剪應力來決定。當豎向加勁肋仍然不能滿足要求時，可設置水平加勁肋，水平加勁肋是豎向加勁肋的補充形式。加勁肋的設置是因為原有構件截面的不足而用來增強抵抗彎矩和剪力的，因為設置加勁肋可以縮小原構件截面大小，從而有效的降低用鋼量，壓縮成本，所以在工程中，一般設置在原有構件上起到增強抵抗彎矩和剪力的作用。
2.4鋼箱梁橫梁設計當橋梁主道設計過寬時，必須優化車道鋼結構寬箱梁，在設計中，重點滿足其豎向計算要求，對于橫梁的跨徑，需要從支座間雙懸臂簡支梁的計算中得知，在支座處可采取豎向加勁肋相關措施，當豎向加勁肋不能滿足要求時，考慮橫向加勁肋，其計算措施與縱向計算措施相仿。
2.5施工人孔的設置橋梁的整體設計中，其不可忽視的一環是人孔的設置，通常情況下，人孔是為了方便施工，在橋梁箱梁頂板和腹板上開設。頂板施工人孔的具置可設置在1.5跨徑處，而腹板的施工人孔的具置必須設置在應力相對薄弱的地方，比如簡支梁，其腹板施工人孔可設置在跨中，而連續梁，必須精確計算剪力，選取剪力最小處。有時候人孔的設計不止一個，不能將所有人孔分布在相同斷面，采取錯開設置。當應力較大的地方必須加設施工人孔，必須采取加強措施。
2.6結構內力計算結構內力計算是以邊孔采用單懸臂，中孔采用簡支掛梁作為結構的計算模式。將橋梁縱向劃分為多個單元，并對每個單元截面進行編號，然后進行項目原始數據輸入。輸入的數據信息有：項目總體信息、單元特征信息、預應力鋼束信息、施工階段和使用階段信息。按全預應力構件對全橋結構安全性進行驗算，計算的內容包括預應力、收縮徐變及活載計算。橋臺處滑動設支座，橋墩處設固定支座，碇梁與掛梁間存在主從約束，掛梁一端設置固定支座，另一端設滑動支座。牛腿計算是對預先設計好的牛腿尺寸和配筋分4個步驟進行驗算：①牛腿的截面內力。求出截面內力后對各種危險截面進行強度校核；②豎截面驗算。按偏心受壓桿件驗算抗彎和抗剪強度或按受彎桿件驗算強度；③最弱斜截面驗算。求得最弱斜截面位置后，按偏心受拉構件驗算此斜截面的強度；④45°斜截面的抗拉驗算。:
三、結語
我國基礎建設的加快，帶動了橋梁技術的長足發展，在當前形勢下，橋梁鋼結構的整體應用也十分廣泛，主要是在設計過程中的優化，才能確保橋梁鋼結構的整體性、穩定性。必須從整體性角度出發，全面分析橋梁受力情況，加強焊接形式的優化設計，才能保障橋梁鋼結構的整體質量。
參考文獻：
[1]中華人民共和國鐵道行業標準.鐵路橋梁鋼結構設計規范(TB10002.2-2005).北京.中國鐵道出版社.2005.
關鍵詞：導線；布線；燈具；開關；插座
一、導線的選擇
導線的選擇應根據住戶用電負荷的大小而定，應滿足供電能力和供電質量的要求，并滿足防火的要求。用電設備的負荷電流不能超過導線額定安全載流量。
一般按每戶住宅的用電量在4～10KW的水平，每戶進戶線宜采用截面積為10mm2的銅芯絕緣線，分支回路導線截面不應小于2.5mm2銅芯絕緣導線。對特殊用戶則應特別配線。為使所有的用電裝置都能夠可靠接地，應將接地線引入每戶居民住宅，接地線采用不小于2.5mm2的銅芯絕緣線。在房屋裝修中，所有線路都應采用銅芯絕緣線穿管暗敷設方式。
特別需要注意的一點是，許多住戶在裝修時將室內的線路、開關等都更換一新并加大容量，往往忽略了進戶線，這將影響居室的供電能力并帶來不安全的因素。
二、室內布線
室內布線不僅要安全可靠的輸送電能，而且要布置整齊、安裝合理、固定牢靠，符合相關技術規范的要求。內線工程的開展應以不能降低建筑物的強度和影響建筑物的美觀為前提。室內布線的施工設計要對給排水管道、熱力管道、風管道以及通訊線路布線等位置關系給予充分考慮。
室內配線技術要求：①室內布線根據絕緣皮的顏色分清火線、中性線和地線。②選用的絕緣導線其額定電壓應大于線路工作電壓，導線的絕緣應符合線路的安裝方式和敷設的環境條件。③配線時應盡量避免導線有接頭。因為往往接頭由于工藝不良等原因而使接觸電阻太大，發熱量較大而引起事故。必須有接頭時，可采用壓接和焊接，務必使其接觸良好，不應松動，接頭處不應受到機械力的作用。④當導線互相交叉時，為避免碰線，在每根導線上應套上塑料管或絕緣管，并需將套管固定。⑤若導線所穿的管為鋼管時，鋼管應接地。當幾個回路的導線穿同一根管時，管內的絕緣導線數不得多于8根。穿管敷設的絕緣導線的絕緣電壓等級不應小于500V，穿管導線的總截面積(包括外護套)應不大于管內凈面積的40%。
三、燈具的設計安裝
燈具的高度：室內燈具懸掛要適當，如果懸掛過高，不利于維修，而且降低了照度；如果懸掛過低，會產生眩光，降低人的視力，而且容易與人碰撞，不安全。燈具懸掛的高度應考慮：便于維護管理；保證電氣安全；限制直接眩光；與建筑尺寸配合；提高經濟性。
燈具布置前，應先了解建筑的高度及是否做吊頂等問題，燈具的基本功能是提供照明。在設計中應注意熒光燈比白熾燈光照度高，直接照明比間接照明燈具效率高，吸頂安裝比嵌入安裝燈具效率高。燈具遮光材料的透射率及老化問題也應在設計考慮范圍之內，選擇光效高、壽命長、功率因數高的光源，高效率的燈具和合理的安裝使用方法，可以保證照度并節約用電。
燈具現一般推薦采用節能電燈，如稀土熒光燈、三基色高效細熒光燈、緊湊型熒光燈(雙D型H型)、小容量鹵、鎢燈等。燈具的選擇視具體房間功能而定，如起居室、臥室可用升降燈，起居室、客廳設置一般照明、燈飾臺燈、壁燈、落地燈等。廚房的燈具應選用玻璃或陶瓷制品燈罩配以防潮燈口，并且宜與餐廳用的照明光顯色一致。浴室燈應選用防潮燈口的防爆燈。衛生間、浴室的燈具應采用防潮防水型面板開關。
安裝燈具時，安裝高度低于2.4m時，金屬燈具應作接零或接地保護，開關距門框0.15～0.2m，燈頭距離易燃物不得小于0.3m；在潮濕有腐蝕性氣體的場所，應采用防潮、防爆、防雨的燈頭和開關；燈具安裝時應牢固可靠，質量超過1kg時，要加裝金屬吊鏈或預埋吊鉤；燈架和管內的導線不應有接頭；燈具配件應齊全，燈具的各種金屬配件應進行防腐處理。
四、開關的設計安裝
安裝開關時，應注意開關的額定電壓與供電電壓是否相符；開關的額定電流應大于所控制燈具的額定電流；開關結構應適應安裝場所的環境；明裝時可選用拉線開關，拉線開關距地2.8m，拉線可采用絕緣繩，長度不應小于1.5m；成排安裝開關時，高度應一致；開關位置與燈位相對應，同一室內開關的開、閉方向應一致；開關應串聯在通往燈頭的相線上；安裝開關時，無論明裝還是暗裝，均應安裝成往下扳動接通電源，往上扳動切斷電源。
五、插座的設計安裝
安裝插座時，應注意插座的額定電壓必須與受電電壓相符，額定電流大于所控電器是額定電流；插座的型號應根據所控電器的防觸電類別來選用；雙孔插座應水平并列安裝，不可以垂直安裝，三孔或四孔插座的接地孔應置于頂部，不許倒裝或橫裝；一般居室、學校，明裝不應低于1.8m，車間和實驗室距地距離不應低于0.3m。
插座宜固定安裝，切忌吊掛使用。插座吊掛會使電線受擺動，造成壓線螺絲松動，并使插頭與插座接觸不良。對于單相雙線或三線的插座，接線時必須按照左中性線、右相(火)線，上接地線的方法進行，與所有家用電器的三線插頭配合。
布置插座要充分考慮家庭現有的和未來5～10年可能要添置的家用電器，盡可能多安排一些插座，避免因后期發現插座不夠用而重新改造電氣線路，將電氣事故隱患的概率降到最低。同時住宅內的插座應全部設置為安全型插座，在廚房、衛生間燈比較潮濕的地方應加上防潮蓋。
客廳、臥室、廚房、餐廳，衛生間插座的安裝高度及容量選擇：
客廳：客廳插座底邊距地1.0m較為合適。既使用方便，也能與墻裙裝修協調，即使有的住戶不搞墻裙裝修，又能保持統一。另外，小于20m2的客廳，空調機一般采用壁掛式，那么這個空調機插座底邊距地為1.8m。如客廳大于20m2，采用柜機插座高度為1.0m，客廳插座容量選擇是：壁掛式空調機選用10A三孔插座，柜式空調機選用16A三孔插座，其余選用10A的多用插座。
臥室：住戶在臥室裝修中，用裝飾板搞墻裙的比較少，故建議空調電源插座底邊距地為1.8m，其余強、弱電插座底邊距地0.3m。空調機電源選用10A三孔插座，其余選用10A二、三孔多用插座。
廚房：廚房是人們制作飯菜的地方，家用電器比較多。主要有冰箱、電飯煲、排氣扇、消毒柜、電烤箱、微波爐、洗碗機、壁掛式電話機等。根據給排水設計圖及建筑廚房布置大樣圖，確定污水池、爐臺及切菜臺的位置。在爐臺側面布置一組多用插座，供排氣扇用，在切菜臺上方及其它位置均勻布置6組三孔插座，容量均為10A。廚房門邊布置電話插座一個，以上插座底邊距地均為1.4m。
餐廳：餐廳是人們吃飯的地方，家用電器很少，冬天有電火鍋，夏天有落地風扇等，沿墻均勻布置2組(二、三孔)多用插座即可，安裝高度底邊距地0.3m，容量為10A。裝一個電話插座，安裝高度底邊距地1.4m。
衛生間：衛生間是人們洗澡、方便的地方。家用電器有排氣扇、電熱水器、電話機等。一個10A多用插座供排氣扇用，1個16A三孔插座供電熱水器用，底邊距地均為1.8m，盡量遠離淋浴器，必須采用防濺型插座。電話機插座底邊距地1.4m。裝電話機的原因是人們在洗澡或方便時，仍然能與外界保持聯系，使用方便。
參考文獻
顏色背景的設計是最為簡單的，但同時也是最為常用和最為重要的，因為相對于圖片背景來說，它有無與倫比的顯示速度上的優勢。在網頁文件中，一般通過＜body＞標簽來指定頁面的顏色背景，其HTML語法為：
＜bodybgcolor="color"＞
其中的"color"表示不同的顏色，可以用各種不同的顏色表示方法，比較常用的有直接用顏色的英文名稱，如blue、yellow、black等等，還可以用顏色的十六進制表示方法，如#0000FF、#FFFF00、#000000等等，此外還可以用百分比值法和整數法，其效果都是一樣的。
顏色背景雖然比較簡單，但也有不少地方需要注意，如要根據不同的頁面內容設計背景顏色的冷暖狀態，要根據頁面的編排設計背景顏色與頁面內容的最佳視覺搭配等等。
2.沙紋背景
沙紋背景其實屬于圖片背景的范疇，它的主要特點是整個頁面的背景可以看作是局部背景的反復重排，在這類背景中以沙紋狀的背景是為常見，所以我們將其統稱為沙紋背景。
初學主頁制作者都有這樣的經歷，當試圖把自己的照片作為頁面的背景是，卻發現瀏覽器上顯示出來的不僅僅是一個照片，而是同一照片在水平和豎直方向上的反復排列。這就是瀏覽器處理圖片背景時的規律方法，利用這一規律我們可以用一小塊圖片作為頁面背景，讓它自動在頁面上重復排列，鋪滿整個頁面，從而使網頁的體積大大減小。
讀者到現在恐怕都已經知道了沙紋背景的原理和實現方法，就是找一個小的圖片，越小越好，但注意要使最后的背景看起來要像一個整體，而不是若干圖片的堆砌。其實現的HTML語法如下：
＜bodybackground="picture"＞
其中的"picture"表示背景圖片的URL路徑。
3.條狀背景
條狀背景與沙紋背景是比較相似的，它適用于頁面背景在水平或豎直方向上看是重復排列的，而在另一方向上看則是沒有規律的。它也是利用瀏覽器對圖片背景的自動重復排列，與沙紋背景所不同的是它只讓圖片在一個方向上重復排列。
以在豎直方向上排列為例，首先用圖像處理軟件做一個從左到右為藍白漸變的水平條狀圖片，其長度與頁面的寬度相當。也通過
＜bodybackground="picture"＞
將其設為頁面背景，經瀏覽器顯示后，就成為整個頁面從左到右藍白漸變的分欄顏色背景。當然，也可以用類似的方法實現條狀背景在水平方向上的重復排列。
4.照片背景
把自己或朋友的照片作為頁面的背景讓大家看到，是有點令人激動的事情，但瀏覽器對圖片的自動重復排列卻使這一愿望難以實現。怎么辦呢？只有想不到的，沒有做不到的，這里我們用上一點簡單的CSS。在網頁文件的＜head＞……＜/head＞之間加入下面的CSS語句:
＜styletype="text/css"＞＜!--body{background-image:url(myphoto.jpg);background-repeat:no-repeat;background-attachment:fixed;background-position:50%50%}--＞＜/style＞
這樣，在網頁頁面中，就可以看到你的照片位于頁面的正中間，而且在拉動瀏覽器窗口的滾動條時，照片仍然位于頁面的正中間而不隨頁面內容一起滾動。如果你覺得照片位于頁面的正中間不滿意，你也可以隨意地調整它在頁面中的位置，只需要調整"background-position"的值就可以了。5.復合背景
如果你在練習上面的“照片背景”時“不小心”也設置了＜body＞標簽里的顏色背景，那么你看到了什么？顏色背景還起作用嗎？對，你能看到你的照片浮于你設的顏色背景之上，二者能夠同時正常地顯示出來。這就是復合背景的魅力，更為吸引人的是，當你所設置的圖片背景因為某種不可知的因素而不能正常顯示的時候，瀏覽器能夠自動用你所設置的顏色背景取而代之。它的設計方法，就不用我再多說了吧！
6.局部背景
前面我們所說的背景都是整個頁面的背景，能不能在頁面上為某個局部的內容設置屬于它自己的背景呢？回答是肯定的。
最為常見的是在表格的設計當中，我們可以為表格設置一個不同于頁面的背景，甚至在不同的表格單元中，我們也可以設置各個表格單元自己的背景。請看下面這個表格例子：
＜tableborder="1"width="240"height="101"bgcolor="#C0C0C0"＞
＜tr＞
＜tdwidth="80"height="46"bgcolor="#00FFFF"＞＜/td＞
＜tdwidth="80"height="46"＞＜/td＞＜tdwidth="80"height="46"bgcolor="#00FF00"＞＜/td＞
＜/tr＞
＜tr＞
＜tdwidth="80"height="47"bgcolor="#FFFF00"＞＜/td＞
＜tdwidth="80"height="47"bgcolor="#FF0000"＞＜/td＞
＜tdwidth="80"height="47"bgcolor="#FF00FF"＞＜/td＞
＜/tr＞
＜/table＞
在瀏覽器中的顯示效果如圖所示,可以看到,不但對于表格整個來說有不同于頁面的背景,就是每一個單元格也可以設置各不相同的背景。
除此之外，我們還可以單獨為某個文字段落設置背景，甚至為這個文字段落中的某幾個文字設置自己的背景，是不是有點相當不錯，這也需要用上一些CSS。請先看一下下面的這個例子：
＜HTML＞＜HEAD＞＜TITLE＞不僅僅是頁面的背景＜/TITLE＞＜STYLETYPE="text/css"＞＜!--BODY{BACKGROUND:#FFFFDD;COLOR:red}div{BACKGROUND:red;COLOR:white}--＞＜/STYLE＞＜/HEAD＞＜BODY＞＜PSTYLE="BACKGROUND:blackurl(../images/bg.jpg);COLOR:black}"＞
記得有這么一首詩："＜div＞坐地日行八萬里，巡于遙看一千河。＜/div＞"偉人就是了不起，……幾萬里就出去了。＜/P＞＜/BODY＞＜/HTML＞
合理選擇輸電線路路徑
受地形、土質、氣候狀況的影響,某些地區極易成為雷擊的多發區,所以在輸電線路設計時必須避開這些地區,降低雷擊概率。通常情況下,雷擊區包括以下幾個類型地段:(1)地下富含導電性礦藏的地區,以及地下水位較高的地區;(2)土質電阻率低的地區,以及土質電阻率發生驟變的地區,如田地、土壤、巖石等擁有不同類型地貌的地區和山坡斷層帶、交接地帶、山谷地帶等;(3)順風的河谷地帶和山區的風口等雷暴走廊區;(4)周圍布滿山丘的濕潤盆地,如包圍著湖、水塘、沼澤、水庫、樹林的地區;5.土質條件較好、植被覆蓋良好的山丘頂部區域以及向陽面區域。
搭設避雷線
避雷線是當前使用最為廣泛的防雷技術,具有防雷效率高、分流、耦合、屏蔽等作用。分流作用是指避雷線能夠減少鐵塔的雷電流,以使塔頂的電位降低,減輕雷擊破壞程度;耦合作用是指通過耦合導線降低輸電線路中絕緣子的電壓;屏蔽作用是指直接降低雷擊后產生的感應過電壓。應當根據輸電線路的電壓級別選擇避雷線,20kV的輸電線路不需要裝設避雷線,200kV以上的輸電線路需要全程搭設避雷線,500kV的高壓線應當搭設兩個避雷線,以提高避雷線的屏蔽功能。為了提高避雷線的保護能力,應確保每個鐵塔區的避雷線能夠接地,并保證兩個避雷線之間設置一個間隙。當前,我國在設計高壓和超高壓輸電線路時通常搭設絕緣避雷線,以降低功率損耗。
安裝線路避雷器
避雷器是在避雷線基礎上施加的一種防雷措施,以徹底防止絕緣導線上產生過電壓。當雷擊產生的電壓過大時,避雷器通過利用低阻抗的通路將雷電流泄于地面,以保證輸電線路電壓在安全的范圍內。在安設避雷器時,可選擇如下類型的鐵塔:環境惡劣的山區線路中的鐵塔、跨越大的鐵塔、水電站和升壓站等出口線路處接地電阻較大的鐵塔、出現過閃絡的鐵塔等。
架設耦合地線
在無法實現降低接地電阻的情況下,可在導線的周圍或下方敷設一條底線,以使雷電流可以分流,降低絕緣子串兩端的感應程度,減小反擊電壓間的分量。通過架設耦合地線,能夠降低雷擊時電力系統的跳閘率。
降低鐵塔接地電阻
當合理匹配塔腳電阻和避雷線時,可以實現降壓的功能。針對小于65kV大于40kV的輸電線路不需要增設避雷線,但是必須做好鐵塔接地措施。降低鐵塔接地電阻的主要方法包括以下幾種:(1)對于規模較小、較為集中的接地網,應當使用接地電阻降阻劑。在接地極四周鋪設降阻劑,增大接地的面積,以降低鐵塔與地面的電阻。由于此種方法具備較好的導電性能,所以應當將該方法推廣使用;(2)爆破接地技術。該技術的運用方式是利用爆破來制造破裂,而后將電阻率低的材料通過壓力機的作用導入到裂縫中,從而增強土壤的導電性能;(3)加大水平接地體的長度,由于電感效用與水平接地體的長度成正比關系,當接地體的長度達到55m時,其電阻率為500,當長度達到80m時,其電阻率為2000,所以當接地體達到一定長度后,沖擊系數會逐步穩定,不再有所下降。
安裝自動重合閘裝置
電力系統在遭遇雷擊時通過自動跳閘可以發揮自我保護作用,在自動跳閘后,此前所產生的部分系統故障便會自動消除。根據資料統計,在安裝自動重合閘裝置的輸電線線路中,70kV以上的線路其重合閘的成功率為80%以上,30kV以下的輸電線路重合閘成功率也可以達到60%,這說明自動重合閘裝置是當前極為有效的防雷措施之一,各等級電壓線路應當積極安裝該裝置。
作者：吳靜秋 王竹 唐方清 單位：中國公路工程咨詢集團有限公司
斜拉橋：柔性體系、自振周期長，對結構抗震較為有利；由于主跨不大、主塔較高、拉索布設較密，因而成橋結構具有較高的抗扭剛度，抗風穩定性好，但施工階段最大雙伸臂狀態抗風穩定性一般；斜拉橋采用對稱懸臂現澆，航道適應性好，且橋塔標志性強，利于船舶導向。連續剛構橋：施工、運營期間在地震作用下均較為不利，施工期間最大雙伸臂狀態在兩側不同方向風力作用下雙臂墩受力不利；從已建大跨度連續剛構來看，運營期間混凝土開裂、跨中下撓較大等問題較為明顯；連續剛構橋景觀一般，雙臂墩防船撞的問題較突出。矮塔斜拉橋是介于梁式橋和斜拉橋之間的半柔性橋梁，因而它兼有梁式橋與斜拉橋的共同優點。初步設計通過對設計與施工技術難度、航道適應性、抗風抗震性能、結構耐久性、后期維護工作量、景觀效果等幾方面進行綜合比選后，推薦采用矮塔斜拉橋。 結構體系比選初步設計通航孔橋采用跨徑布置為126m＋238m＋126m的矮塔斜拉橋，為主梁與塔墩分離的半漂浮體系，主塔墩采用“門”形結構，兩個主塔墩分別設縱向活動的豎向支座、橫向抗風支座、縱向阻尼器，邊墩設縱向活動的豎向支座、橫向抗震擋塊。半漂浮體系從構造上解決了大跨徑混凝土結構后期收縮徐變及溫度作用內力的問題，從概念設計上解決了抗震設計的問題，達到了現代橋梁設計對地震以防為主、抗為輔的目的；同時，阻尼器在地震的瞬間作用下具有明顯的耗能作用，傳遞到墩底的縱向地震作用力顯著減小。但半漂浮體系也存在施工期間體系轉換、大噸位支座的后期養護與更換等問題，如采用固接體系可滿足受力要求，則可減少施工工序及養護工作量。因此，設計提出了半漂浮體系、柱式墩固接體系、雙臂墩固接體系三種方案進行對比計算，以分析采用固接體系的可行性。
對比計算采用相同的橋型，主塔、主梁、承臺、樁基基本一致，在其橫向受力的主要控制要素方面，風力由迎風面積決定、波浪力由基礎尺寸決定、地震力由參與震動質量決定，而結構體系不同則主要影響結構的縱向體系剛度，故本橋的橫向受力與采用何種結構體系關系不大，不是體系選擇的決定因素，本文限于篇幅不予列舉其計算結果。對三種結構體系分別進行靜力分析和動力分析，由于不同結構體系對主梁受力影響較小，通過調整預應力鋼束配置均可使之滿足規范要求，故本文僅列舉基礎計算情況。柱式墩固接體系靜力計算和動力計算均不能滿足規范要求，雙臂墩固接體系在動力作用下不能滿足規范要求，而半漂浮體系則均能滿足規范要求，較為明晰地體現了三種結構體系之間的剛度關系：柱式墩固接體系＞雙臂墩固接體系＞半漂浮體系。在地震作用下，三種結構體系下承臺底的剪力和彎矩均大幅增加，半漂浮體系在阻尼器的作用下，增加的幅度相對最小。在特定的結構體系和地震作用下，由于地震力只與參與震動質量有關，因此，要達到使固接體系成立的目的，就必須從減小靜力作用下所產生的內力入手，而由于本橋樁身自由長度達39m（考慮水深及沖刷），樁頂剪力就成了基礎設計的控制性因素。從三種結構體系在靜力和動力作用下所對應的剪力比（63．9％、66．6％、61．6％）可以看出，靜力作用下所產生的基礎剪力為其主因，而固接體系在靜力作用下的剪力遠大于半漂浮體系，也直觀地反映在表1的計算結論中；通過對靜力作用下的剪力組合進行分析，成橋后體系溫度作用下所產生的基礎剪力為主因；因此，設計采用中跨合龍前于中跨合龍段向兩側施加反向頂推力的方式，抵消體系溫度力以達到固接體系成立的目的。在固接體系成立的前提下，由于雙臂墩固接體系在梁體以上為橫向雙塔、梁體以下為縱向雙臂，構造處理及傳力途徑均較為復雜，且橫向抗風及抗震受力尤為不利，而柱式墩固接體系構造簡單、施工方便，因此本橋最終采用柱式墩固接體系。合龍前頂推力的確定以運營時基礎內力正負相當為原則進行試算，確定本橋合龍前頂推力為640t，于兩側分別設置4個頂推點同步進行。所采用體系在地震作用下樁基均處于彈性狀態，且承載能力有一定富余。
主梁主梁采用單箱單室斷面，箱梁結構頂寬14．4m，設置雙向2％橫坡；兩側各懸臂1．1m，懸臂端部厚60cm、根部厚100cm，為斜拉索錨固區；腹板斜度1∶3．275，梁底寬度8m～10．443m，隨梁高變化；箱梁支點梁高8m、跨中梁高4m，分別為中跨的1／29．75和1／59．5，梁底曲線為二次拋物線；主梁近中支點43m為無索區，有索區長度60m，其余為無索區。主梁采用C60海工耐久混凝土；箱梁頂板厚度28cm；底板厚度30～80cm，按二次拋物線變化；腹板厚度分兩次變化，近支點無索區腹板厚度為75cm、有索區為60cm、其他無索區為45cm；0號塊頂板厚度80cm、底板厚度120cm，設兩道1m厚橫隔板；邊支點橫隔梁厚度2m；為減小工程量及施工難度，將斜拉索錨固斷面處橫隔梁優化成為1．5m高、0．5m厚肋板式橫梁。主梁標準斷面如圖2所示。主梁采用三向預應力體系，縱向預應力分頂板懸臂預應力束（筋）、腹板預應力束，中跨合龍預應力束及邊跨合龍預應力束；箱梁腹板豎向預應力筋采用JL32精軋螺紋粗鋼筋；橋面板、拉索橫梁、0號塊橫隔板、端橫梁均設置橫向預應力束。所有的預應力鋼束均采用真空注漿施工工藝。 斜拉索斜拉索采用37－s 15．2環氧涂層鋼絞線索，拉索群錨錨固體系錨固。全橋共48根斜拉索，以雙面索的形式分別布置在兩個塔柱上，梁上索距5m、塔上索距1m，斜拉索在塔頂通過分絲管貫通，分絲管為多組鋼管組焊而成，塔端設置抗滑錨筒，抗滑錨筒內灌注環氧砂漿，抗滑錨在斜拉索張拉完后安裝。 主塔墩及基礎主塔墩為“門”形結構，總高度69．415m。上塔柱高30m，為順橋向5m、橫橋向2m的矩形實體截面，兩塔柱間凈距11．4m，于塔頂下2m處設置橫梁。下塔柱高31．415m，兩塔柱間凈距8．4m，塔柱順橋向5m、橫橋向由3．5m漸變至5m，承臺以上5m范圍內塔柱為實體、其余為壁厚80cm的箱形截面。基礎采用13根直徑2．8m鉆孔灌注樁，梅花形布置；為增強樁基的抗船撞能力，樁身上段將護筒內壁清理干凈后增設外層鋼筋籠全截面澆筑，充分利用施工鋼護筒將其設計為上段直徑3．1m、下段直徑2．8m的變截面樁（鋼護筒內徑3．1m）。承臺為六邊形承臺，橫橋向中心長度28．2m、順橋向寬度15．2m、厚度5m，承臺六角為半徑2．4m圓角。結構計算全橋總體靜力計算采用QJX windows版平面桿系分析程序進行，并采用空間有限元程序進行校核；主塔橫向按平面剛架進行分析計算；全橋動力設計算及局部分析采用空間有限元程序進行。計算過程考慮恒載、預應力、混凝土收縮及徐變、基礎變位、汽車活載、汽車沖擊力、汽車制動力、風荷載、溫度作用、支座剛度、波浪力、基礎沖刷、地震、船舶撞擊、施工荷載等。計算時，通過修正拉索彈性模量的方式計入拉索的幾何非線形效應。主要計算內容及結論如下。（1）對橋梁各施工階段、成橋階段均進行了靜力計算，并對成橋狀態下主梁剛度、斜拉索應力進行了檢算；主梁運營狀態正截面抗裂驗算上下緣均未出現拉應力、持久狀況正截面壓應力最大值16．89MPa、斜拉索最大應力0．56fpk，計算結果均滿足規范要求。（2）采用魚骨梁模型對橋梁最大單伸臂、最大雙伸臂及成橋狀態下動力性能進行了分析，并對最大雙伸臂狀態下的各種最不利工況進行了靜力抗風分析。成橋狀態下彎扭耦合顫振臨界風速、離流扭轉顫振臨界風速分別為342．7m／s、127．9m／s，遠大于顫振檢驗風速（82．8m／s），橋梁具有良好的抗風性能。（3）分別對0號塊及塔、梁索錨區進行了局部應力分析，應力分布情況良好。
概念設計概論。概論當中，首先整合了橋梁工程的知識體系，介紹了橋梁的基本組成和分類；然后介紹國內外橋梁的最新發展動態。并從中國橋梁建設當中出現的問題的角度，說明概念設計的目的、意義和重要性。最后介紹了《橋梁概念設計》中安全、適用、經濟、美觀、耐久、環保的原則及其含義，并詳細闡述了如何建立創新理念。
橋梁美學設計。美學是人們對于美和丑的認識，雖然不同人擁有不同的看法，但是美學還是有其一般性的規律。在橋梁美學設計當中，首先介紹了東西方美學的哲學基礎，提出了橋梁美學的五個基本原則———“多樣與統一”“、比例與勻稱”“、平衡和和諧”以及“韻律與協調”。并針對橋梁，提出了概念設計中的美學考慮和處理方法。最后，介紹了橋梁美學設計的實例。
設計構思和總體布置。設計構思和總體布置是《橋梁概念設計》中最為關鍵的環節，是生成概念方案所必須有的過程。設計構思主要是分析橋位處的自然條件、技術條件、人文條件、社會條件，進而對橋梁總體設計進行設計。①自然條件。自然條件主要包括河勢、水文、氣象氣候、地形地貌、地質水質和地震這七個方面。在概念設計階段，這些資料的應用一般有兩個方面：一方面，在理解消化這些資料的基礎上，抓住核心要素和控制條件，形成構思和布局的雛形；另一方面，用于總體和關鍵構件的宏觀、控制性的計算和分析，來驗證和調整先前的構思和布置。②技術條件。經過近200年的發展，橋梁的上部結構和下部結構已發展形成了一些較為成熟的形式，在當今技術條件下，這些不同類型的上部結構和下部基礎都有著各自的適用范圍，在橋梁概念設計的初始階段，我們應當盡可能地根據橋梁所處的自然條件，選擇最為合適的上部結構和下部基礎。③人文條件。人文條件主要是指橋梁所處地區的歷史文化背景和該區域的橋梁使用者對于美的訴求。橋梁作為一種永久建筑物，除了跨越功能之外，其景觀功能也是其功能的一個重要方面，在某些情況下，尤其是城市橋梁當中，橋梁的景觀功能可能是其最為重要的一個方面。只有在這些準備工作做好之后，才能夠根據“變化與統一”、“比例與勻稱”、“平衡與和諧”，“韻律與協調”這些基本的美學基本原則，設計出滿足人們人文訴求和美學要求的美的橋梁。④社會條件。社會條件主要是指橋梁的使用功能、橋梁的經濟性。使用功能包括交通功能、航運功能。交通功能方面，對于公路橋梁、鐵路橋梁和城市橋梁，其荷載標準和建筑界限不同；不同的航道等級和通航標準對應的通航凈空也不相同。經濟性方面，不同的橋型、總體布置、基礎方案和施工方案對于橋梁的經濟性能均有影響。
4.結構安全驗證。在結構安全驗證中，介紹了橋梁的荷載，講解了結構分析的一般方法和結構的強度、剛度、穩定性、動力特性的驗算，然后介紹了橋梁耐久性設計的一般原則和耐久性驗算的方法。5.工程案例分析。通過分析《橋梁概念設計》的工程實例，來完整的介紹橋梁概念設計的流程，以及各個步驟當中應當注意的問題，使學生在掌握全局的同時不忽略細節。
概念設計教學特色
同濟大學橋梁系在國內土木工程專業首先開展了概念設計的課程，作為橋梁工程教學改革的一部分，這門課程嘗試了一些新的教學方法。具有以下幾個方面的特點。
1.強調橋梁創新和美學設計。通過概論，首先強調《橋梁概念設計》中創新的重要性，從總體布局、結構體系和局部構造三個層次引入創新理念。并分別配以工程實例，深入淺出，強化了創新和美學設計在橋梁設計中的重要性，引導學生在創新和美學方面進行思考。如在講解從總體布局的角度創新橋梁設計時，列舉了某高新區中央島的橋梁概念設計。由于該區域是交通道路上的重要視覺節點，連島的兩座橋梁需要表現出磅礴的氣勢和很好的視覺沖擊力，常規橋梁無法表現這一特征。雖然可以通過大跨度懸索橋、斜拉橋凸顯氣勢，但是橋位處沒有大跨度斜拉橋的要求，同時，大跨度橋梁經濟上也不合理。通過總體布局的創新，采用建筑學上借勢造景的技法，將一座常規大跨度橋梁一分為二，分別放在南北兩個河道處，中間道路形成虛擬的橋梁中跨，遠處觀看，如同一座十分宏偉的大跨度懸索橋，既凸顯了氣勢，又滿足了經濟合理的要求。
2.注重講解概念性的原理。傳統的橋梁工程注重從力學計算方面推導出一些公式，通過公式里的參數分析來講解橋梁工程中的基本力學原理。在《橋梁概念設計》的教學當中，復雜的力學計算不是重點，因為其與概念設計注重概念的理念背道而馳。相反，概念性的原理才是重中之重，一方面，概念性的原理便于理解性記憶；另一方面，如果概念設計不合理，將直接導致后續力學計算結果出現問題，進而需要返工或者通過額外措施解決出現的問題。例如，在講解橋梁結構體系對于橋梁受力性能的影響時，列舉了作者設計的昆山玉峰大橋的外部約束、內部鏈接和剛度分配處理方法的例子。%%昆山某區域需建立一座城市橋梁，通過概念分析，擬建立一座斜靠拱橋。由于該區域為軟土地基，無法承擔水平推力。因此，主拱圈采用無水平推力的系桿拱（外部連接），主拱圈承擔主要的恒載，主拱圈斜靠拱共同承擔活載（剛度分配），進而解決了軟土地基的問題。在講解主拱圈和主梁之間的內部連接方式時，同樣也采用了重視概念、簡化計算的教學思路。由于主梁為雙邊箱鋼箱梁主梁，在縱橫梁上搭設混凝土預制橋面板，橋面板之間通過現澆段和橫縱梁上的剪力釘連接，因此在拱梁交接處存在著負彎矩區段，會導致橋面板開裂。為了解決這個問題，主拱圈和主梁之間采用鉸接的連接方式，釋放了負彎矩；同時，等主梁支架拆除后再澆筑現澆段，通過讓混凝土橋面板和鋼主梁在不同的階段參與受力，也減小了拱梁連接處的橋面板拉應力，防止了橋面板開裂。由于一般的系桿拱橋主梁為混凝土箱梁，可以張拉預應力，因此拱梁交接處主梁拉應力不是設計的關鍵因素，但是在玉峰橋中，在混凝土橋面板中張拉預應力較為困難，因此采用了釋放拱梁之間彎矩的鉸接的連接方式。
3.教學結合工程實際。以上兩個例子，只是《橋梁概念設計》課程教學當中所舉的眾多例子的一個縮影。為了改變傳統橋梁工程教學時，學生只知其然，不知其所以然的狀況，在《橋梁概念設計》教學中加入了眾多的工程實例，講解出原因，讓學生加深理解，加深印象。例如，在介紹懸索橋抗風問題時，列舉了著名的“塔科馬大橋風毀”事故，并從懸索橋的計算理論發展的角度，解釋了塔科馬大橋發生風毀的背景。在線彈性理論當中，不考慮結構變形對于平衡的影響，因此主梁高度很大；隨著撓度理論的誕生，人們發現主梁的剛度對于懸索橋的整體剛度貢獻不大，最終，從曼哈頓橋到金門大橋，懸索橋主梁高度越來越小。到塔科馬大橋時，主梁高跨比只有1/350，主梁形式為抗扭性能差的雙邊主梁開口斷面，最終導致主梁發生風致顫振破壞。這種結合工程事故發生的理論發展背景的講解思路，讓學生的理解更為深入。
4.整合知識體系。通過一個完整的橋梁概念設計流程，學生明白了本科所學課程在橋梁概念設計中的作用以及各個課程之間的關系，進而達到了整合學生的知識體系的目的；同時，概念設計當中歷史文化、美學訴求方面的人文內涵需要學生提高綜合素質，耐久性、環保以及全壽命設計思想要求學生進一步學習相關知識，從這個角度來說，概念設計也起到了引導學生學習方向的目的。
5.注重學習與實踐相結合。讓學生更深入地理解《橋梁概念設計》，最好的方式是讓學生參與到真實的橋梁概念設計當中。在教師指導下，學生參加橋梁方案競賽是一個很好的方式。從同濟大學橋梁系開設《橋梁概念設計》課程以來，歷屆學生分別參加了廣東省虎門二橋、北京長安街西延永定河橋、北京通州運河區北運河橋和通惠河橋的國際方案競賽。在參與競賽的過程中，學生對橋梁概念設計的流程有了更深入地理解，同時也增強了實踐能力。下面介紹了長安街西延永定河橋梁的概念設計。橋位位于首鋼工業改造區，該區域規劃功能定位為北京西部綜合服務中心和后工業文化創業產業區。橋位北部為被譽為“燕都第一仙山”的石景山，西岸為門頭溝濱水商務區，功能以商業服務，文化娛樂為主。
大橋跨越永定河蓮石湖，該湖注水后，形成湖濱綠色生態走廊。概念設計當中，石景山、永定河和首鋼是不可或缺的三個元素，橋梁應當與這三個元素相互融合，構建出“一山、一水、一橋，一部鋼鐵史”的和諧篇章。①跨徑布置。橋位處控制橋梁跨徑的主要因素有：路線與河道及兩側道路斜交53度；東側跨越豐沙鐵路和東濱河路（紅線寬度40米）；西側跨越河堤路（紅線寬度30米）；河堤處不能設置橋墩。因此，采用東側一跨跨越豐沙鐵路、東濱河路和東河堤，西側采用一跨跨越西河堤及西河堤路，最小跨徑均為120米。河道中橋墩設置不受通航影響，但需要考慮排洪的作用，橋位處上下游橋梁跨徑均為40米左右。②橋型選擇。
橋型選擇考慮結構的外形與周邊環境相符，控制結構的高度，是的結構與石景山和山下的首鋼廠區高度協調，不遮擋永定河自南向北的視覺走廊。根據跨徑布置，梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋都是可行的。③橫斷面布置。橋位處道路規劃紅線寬度為80米，若采用單層橋面布置，橋面寬度約為60米；若采用雙幅橋面布置，橋型選擇限制較多，如采用橫向四片拱肋的拱橋，景觀效果不佳；如采用雙層橋邊，可以使橋寬變為30米左右，同時具有許多優點。非機動車道、人行道和車行道分離，為互通立交的實現提供了很好的條件；雙層橋面的下層人行道、非機動車道可以與東濱河路實現平交，方便了行人。④概念生成圖3創新總體布局的懸索橋效果
（a）效果圖
（b）結構簡圖
圖4玉峰橋與選擇。梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋都是可選橋型，根據上述分析，概念生成了十四個比選方案。從安全適用、結構布置的合理性與經濟性、與環境的協調和美觀、可設計性和可施工性、耐久環保五個方面進行綜合比選打分，最終概念選擇了五跨連續桁架拱橋方案、斜拉橋和梁橋組合方案、斜拉橋和拱橋組合方案，進行下一步的設計。以下為三個方案———錦繡河山（五跨連續桁架拱橋方案）、日月同輝（斜拉橋和梁橋組合方案）、龍鳳呈祥（斜拉橋和拱橋組合方案）的效果圖。⑤概念設計。下面簡略介紹錦繡河山方案極其概念設計。
美學處理方面，五跨連續桁架拱橋方案主梁和拱肋均采用鋼桁架形式，厚實的金屬質感讓人們感受到首鋼改造區曾經輝煌的鋼鐵文化。橋面以上主拱圈的高度近似按照黃金分割比設計，猶如連綿起伏的山巒，突出了錦繡河山的主題。橋頭堡外形也同樣進行了美學優化，參照石景山上寶塔的形象進行了處理。主橋為采用雙層橋面的梁拱組合體系，各跨拱腳均采用固定鉸支座約束。主梁寬度為32.6m，高度為6.5m。上下橋面每隔6m設置一道橫梁，梁高1.5m。采用正交異性鋼橋面板，主梁上吊桿間距為6m。除拱肋的風撐與弦桿，腹桿與弦桿采用高強螺栓連接外，其他鋼構件采用焊接連接。基礎采用鉆孔灌注樁。
永定河大橋概念設計是國際方案競賽，有六家國際知名設計單位的十八個方案參加競爭，最終有六個方案入圍。作者指導學生所完成的三個方案均得以入選。部分競爭者的方案因采用大跨、奇異的造型來標新立異而被淘汰，而學生們所完成的方案思路清晰、考慮的因素較為全面，創新性、經濟性均較好，設計方案外形也比較優美，因此得以入圍。在前面提到的另外兩個國際比賽中，學生們的方案也獲得了第二和第一名。參加比賽既提高了學生的學習積極性，也達到了《橋梁概念設計》的教學目的。
學生反應
本文第二作者作為《橋梁概念設計基礎》課程的學生，也切身體會到了《橋梁概念設計》不同于傳統的灌輸式教學。傳統的橋梁教學思路只重視結構計算，而《橋梁概念設計》重概念、重視原理、重視講解思路，重視用實例說明抽象的問題。這些教學思路對于學生的理解十分有益。同時，提高了創新和美學考慮在橋梁設計中地位，讓聽課的學生認識到，新的橋梁設計理念需要工程師從傳統的橋梁計算工程師轉變到橋梁創新設計工程師甚至是橋梁建筑師，讓其更為重視自身的人文修養和綜合素質發展。
山區公路橋梁是橋梁設計方面最全面的，只有通過計算分析成果和完善的結構設計措施才能確保橋梁結構的質量可靠。山區公路橋梁在計算中用到的恒載、活載、施工荷載等，基本采用平原公路橋梁的數據，它們幾乎相同。但是山區的特殊地質條件和自然條件，是的與平原公路橋梁不同的是還受到風荷載、凍脹力、水力等荷載對橋梁的作用。對于一些受破壞的地形則還應采用高墩大跨結構，在這種路段要嚴格注意其下部結構的剛度分配是否均勻，其穩定性是否可靠等必要條件。山區公路橋梁的施工由于受地形起伏、溝壑錯綜等因素而很難實施，大型機具也無法順利運用施工現場，施工十分困難。提供大型的施工現場是很難做到的，山路彎曲運輸問題就很難解決，大跨徑的預制構件不能用作山區公路橋梁設計之中。使用中、小跨徑預制結構更有利于施工，并且節省機具的造價，把它運用到山區公路橋梁施工現場會是很好的抉擇。山區公路橋梁由于受很多因素影響，有些是無法使用標準跨徑結構的橋梁，還有無法采用互通式立交中的匝道橋梁，只能運用鋼筋混凝土現澆結構和預應力混凝土現澆結構橋梁。山區公路橋梁并非一成不變的，有時使用一些小型結構，就很好地對公路設計起著重要作用。與平原公路相比較，由于山區的障礙物很多，致使山區公路橋梁施工難度增高，造價昂貴。對于山區公路橋梁的設計應充分考慮，所選擇的橋型的經濟是否實惠，不但要在技術上達到要求，而且要在經濟上也顯示合理性。所以對于山區公路橋梁的建造要充分考慮所處的地理環境和施工條件，列出多種方案進行比較，找出經濟技術指標最合理的方案，可以最大限度節省公路橋梁施工費用。山區公路橋梁建設最受地形條件的限制，在山區公路橋梁設計和施工過程中要加大環保力度，與周圍環境協調一致。對路段階段要做好防護措施，對山體不應大填大挖，更不應破壞周圍環境，造成植被死亡，河流污染等境地。山區公路橋梁設計原則如下：橋梁結構安全可靠，質量有保證，經濟合理有效，施工有安全措施保證，造型美觀，環境不受破壞。
2山區公路橋梁與其他建設工程的關系
2.1山區公路橋梁與隧道的關系
山區地形多變，地質復雜，水文特征多變，地面溝壑很多，并且坡度很陡，時而也會有泥石流等地質災害發生。山區公路受以上條件影響橫坡較陡，易受山谷水流沖刷，在U型山谷必須轉彎。山區公路橋梁與隧道連接起來是跨越河流，在U型山谷轉彎所做的必要措施，也是最好的解決辦法，被稱為“兩橋一遂”方案，設計這種方案需要橋梁和隧道緊密結合。在地形平緩，變化不大的地質條件下可以調整橋臺側墻的高度和長度完成連接，對于地形復雜，隧道明洞無法延伸的情況下，需要增添樁柱式臺以及橋梁主梁放置于隧道明洞完成對接。
2.2山區公路橋梁建設與路基的關系
山區公路要適應地形多變環境，需使用錯臺路基（兩端路基不等高）。但是錯臺路基在需設置轉向車道時，很難運用到施工中。由于兩端路基不等高需設計半幅橋來進行銜接。當路基一側要求填土的高度15m左右時，必須綜合考慮地質、水文等條件，把加筋擋墻、棄土方案與半幅橋進行比對，來決定最合理的方案。
3山區公路橋梁設計要點
公路橋梁是交通運輸領域中不可或缺的重要部分，隨著人們生活水平的提高，公路橋梁的設計和管理也應該提高，有一個好的施工質量對公路橋梁的使用和維護起著非常大的作用。山區公路特點地形起伏，地質復雜。山區路線布置的平面、縱向、橫向三個方面都被限制，對于山區公路橋梁的設計，考慮到山區的特點，從上部結構設計、下部結構設計來說明。
3.1山區公路橋梁上部結構設計
山區公路橋梁多采用施工容易，造價低廉的標準化，預制裝配化結構，而大跨徑橋梁方案比較少。山區公路橋梁常采用標準化、裝配化橋梁，標準化、裝配化跨徑一般有16m、20m、25m、30m、40m、50m。當跨徑小于30m時，有三種構造分別是空心板、小箱梁、T梁。當跨徑為40m、50m時，由于梁的受力特點適于采用T梁。山區公路橋梁沒有嚴格的空間限制，且平面較小的山區公路，會把較高緩和的路段出現在橋上，使用空心板和小箱梁時，架梁的四個支點調平困難，會引起支座脫空，質量無法保證。對于山區公路橋梁標準橫斷面需采用T梁。當跨徑在50m時，山區公路交通運輸條件差，場地不能擴大，很難使大型機具進入，50mT梁單片重達150噸，而且架設設備要求很高，難以控制它的運輸和安裝過程，50mT梁一般不被使用。山區公路橋梁常用標準跨徑為20m、25m、30m、40m。
3.2山區公路橋梁下部結構設計
海沽道規劃為城市主干路，規劃道路紅線寬50m。本次工程范圍為外環南路～東文南路，總長度約10．3km。沿線需跨越現狀河道4處，新建4座橋梁跨越，分別為外環河中橋、洪泥河中橋、幸福河中橋、衛津河中橋。由于規劃地鐵1號線線位與海沽道主線重合，受地鐵盾構影響的有洪泥河中橋、幸福河中橋、衛津河中橋3座橋梁。因此橋梁下部結構設計中應充分考慮與軌道交通1號線之間的相對關系，滿足地鐵盾構施工過程中要求的最小安全距離；同時對橋梁樁基采取有效的防護措施，在施工過程中進行必要的施工監測，以保障本工程的安全實施和使用。本文以洪泥河中橋為例，介紹海沽道工程受地鐵盾構影響下橋梁下部結構設計及防護措施。
2水文地質情況
洪泥河全長25．8km，設計流量50m3／s，為區管二級河道，六級航道，性質為排水，規劃上河口寬度為50m、下河口寬度為25m。現狀洪泥河上河口寬度為45m、下河口寬度為25m、兩側放坡各10m；堤岸為土質邊坡，邊坡系數為1∶2．5。河底高程為－2．7m，堤頂標高為3．2～3．6m，洪泥河常水位為1．4m，洪水位為2．5m。根據區域地質資料和勘察，本工程所在場地為第四系全新統（Q4）海相、陸相及海陸交互沉積地層。從上而下地層呈層狀分布，按成因分為8層，按力學性質可進一步分成15個亞層。該區域主要由雜填土、素填土、粘土、淤泥質土、粉質粘土、粉土組成，各層土水平方向上總體分布穩定，從上而下土質漸好。本工程特殊性巖土主要為人工填土及淤泥質土，填土土質松散，淤泥質土土質軟對橋梁樁基施工有一定影響。
3地鐵與海沽道線位相對位置關系及安全要求
3．1位置關系
海沽道道路紅線寬50m，線位與洪泥河河道斜交，角度為17°。1號線地鐵線位分為左右雙線，在洪泥河處線位間距為14．8m，每條線位地鐵盾構區間寬為6．2m，地鐵盾構區間凈距為8．6m，地鐵盾構頂埋深標高為－9～－15m之間。洪泥河中橋處地鐵與海沽道平面位置關系詳見圖1。
3．2地鐵盾構安全距離要求
地鐵1號線盾構隧道與跨河橋梁樁基相距較近，二者之間安全間距要求以及附近土層是否需要加固與施工工序有很大關系。為了盡量減小本工程擬建橋梁與地鐵1號線之間的相互影響確保工程實施的可行性，經與地鐵1號線設計單位多次溝通，由地鐵1號線設計單位對地鐵盾構施工與橋梁樁基施工之間的安全距離提出具體要求。
（1）樁基先于盾構隧道施工（方案Ⅰ）：①在此工況下，橋梁樁基礎外邊緣距離盾構結構外邊緣的距離不得小于1．5m，隧道穿越時，周邊土體不需要加固；但樁基設計應考慮樁側摩阻局部損失。②為了保證橋梁樁基達到其設計強度，橋梁承臺及樁基施工完成至盾構側穿樁基的時間間隔應至少保證1個月。
（2）盾構隧道先于樁基施工（方案Ⅱ）。當盾構區間先行推進，樁基后施工，此種工況對區間隧道影響較大，橋梁樁基外邊緣至盾構結構外邊緣的最小距離不得小于4m，且周邊土體需要加固。方案Ⅰ對本工程樁基影響最小；方案Ⅱ對本工程樁基影響非常大，由于安全距離要求大，周邊土體需要加固，直接導致橋梁工程樁基不能實施。由于地鐵規劃1號線線位與海沽道線位已定，不能調整。最終經各方面溝通協調確定橋梁工程按先于地鐵盾構施工進行設計和施工，即滿足方案Ⅰ中的要求即可。
4橋梁下部結構設計
4．1橋梁下部結構設計方案的確定
洪泥河中橋橋梁中心樁號為K2＋946．274，位于直線上，斜交角度為17°，采用分離式雙幅橋，左幅橋寬為25．5m，右幅橋寬為23．5m，跨徑為3×25m，梁高1．40m，結構形式采用預應力混凝土簡支變連續小箱梁結構。橋梁下部結構的設計為了盡量減少對河道的影響，減少阻水效果，通常采用排架墩。由于地鐵盾構的影響，與樁位有沖突，此橋不能采用排架墩，需特殊設計。經設計計算，采用較大跨徑蓋梁，蓋梁下設雙柱墩，墩底設承臺及樁基，樁基之間預留地鐵盾構空間，可以確保與地鐵盾構之間安全距離大于1．5m的要求，以此保證后期地鐵施工的安全性。地鐵盾構間距內樁基1．5m，地鐵盾構外側樁基1．2m，立柱采用1．8m的圓柱墩，以減少河流阻力。由于橋位與河道斜交角度較大為17°，立柱間距較大為19．425m／cos17°＝20．313m，導致蓋梁截面較大，蓋梁梁高2．5m，順橋向寬度為2．0m，普通的鋼筋混凝土結構已經不能滿足計算要求，需要采用預應力混凝土結構進行設計。
4．2橋梁下部結構設計的特殊性及處理方法
由于地鐵盾構的影響，通過下部結構特殊設計，可滿足樁基邊緣距盾構邊緣距離大于1．5m安全距離的要求；但地鐵盾構施工過程中對周圍土體產生擾動，引起土體水平位移和豎向位移以及樁基受力及變形發生變化，仍有可能對橋梁樁基造成影響，因此設計及施工中采取以下措施：
（1）設計中不考慮盾構施工影響區域內土的樁側正摩阻力，對樁長進行加長設計。
（2）設計中在位于地鐵上下行之間的橋梁樁基盾構施工影響區域以上采用鋼護筒進行防護，該鋼護筒不拔出，作為永久性結構使用。
（3）根據地質報告本場地埋深約10．00m以上主要為欠固結軟土，軟土在自重及其它外荷載作用下將產生固結沉降，對樁側產生負摩阻力。設計中在驗算樁基承載力時，要充分考慮樁側負摩阻力的影響。
（4）場地分布人工填土及淤泥質軟土，填土土質松散，淤泥質土土質軟，鉆孔灌注樁樁身穿越填土及淤泥質軟土時，須注意孔壁坍塌及縮頸現象，可采取埋設護筒、合理調配泥漿比重等措施。
（5）鉆孔灌注樁樁身穿越厚層粉土、粉砂時，因鉆進速度慢，鉆孔施工時間長，易產生塌孔、樁身夾泥等不良現象，施工時應采取調節泥漿比重、成孔后加強清孔等措施防止塌孔、樁身夾泥等不良現象發生，確保成樁質量。
（6）在施工過程中，尚應進行必要的施工監測。檢查施工引起的地表沉降是否超過允許范圍，決定是否需要采取保護措施，并為確定經濟、合理的保護措施提供依據，對橋梁的沉降及傾斜變形應進行相應的實時的監測。一旦發現實測位移超過警戒值應立即對樁周土體進行注漿加固。
（7）盾構施工至少應在樁基施工完成一個月后進行，樁基施工結束后，應對樁身完整性進行檢測，在盾構頂進結束后，應重新對地鐵上下行之間的樁基完整性進行檢測，在檢測結果滿足規范要求后，方可施工承臺。
5盾構施工注意事項
（1）合理安排盾構推進順序。盾構施工至少應在樁基施工完成一個月后進行，先掘進左線，后掘進右線，為了減少對土的擾動，左右線盾構始發時間間隔為一個月。
（2）橋區段穿越前做好準備工作。在盾構到達橋區段30m界限前，檢查刀具磨損量，有磨損立即更換滾刀；確保管片防水和拼裝質量；選用質量優良的盾尾油脂。
（3）合理安排施工工序，安排專人負責掘進出土與管片拼裝等主要工序，盡量縮短測量、管片、渣土車等待時間，提高運輸效率，維持作業面連續施工，加快管片拼裝作業，減少對周邊土體的影響。
（4）控制施工進度，嚴格控制盾構糾偏量，穩步前進。增加刀盤轉速，降低盾構推進速度，控制油缸推進力，減小盾構推進過程中對周邊土體的剪切擠壓作用，及時有效的糾正推進偏差。
（5）同步注漿。嚴格控制同步注漿量和漿液質量，通過同步注漿及時填充建筑空隙，減少施工過程中的土體變形，同步注漿量增加到建筑空隙的200％～250％左右。
（6）二次注漿。為減少同步注漿液早期強度低、隧道受側向分力影響大、效果不佳等問題，在管片出盾尾5環后，需要進行二次注漿。漿液為瞬凝性好、具有較高的早期強度的雙液漿。注漿量根據變形監測情況確定。
（7）根據施工進程和監測結果，及時調整同步注漿和二次注漿的配合比。
6結束語
關鍵詞：組合小箱梁橋高架橋預應力蓋梁挖孔灌注樁
一、項目概況
靈山高架橋是龍(游)-麗(水)高速公路龍游改建段上的一座高架橋，位于龍游縣靈山鄉。龍麗高速公路是在龍麗一級公路的基礎上改建。由于一級公路改高速后，對一級公路實施時占用的50省道靈山段必須恢復。通過多種方案論證比較后決定采用全線高架橋跨越50省道，橋下的50省道按二級公路標準修建。高架橋上部構造為(45×25)m部分預應力砼組合小箱梁，先簡支后連續，全橋分8聯。該橋左右幅分離，單幅橋梁寬度為11.75m，全橋長1130m。橋址處地質巖層較淺，巖性單一，屬片麻巖。橋位處屬亞熱帶季風氣候，極端最高氣溫41.8℃，極端最低氣溫-11.4℃，年平均氣溫在16.3～17.3℃。
二、設計標準
1．公路等級：高速公路；
2．設計荷載：公路-I級；
3．計算行車速度：80km/h；
4．橋梁橫斷面：整體式路基寬24.5m，橋梁比路基兩邊窄0.25m，橋梁左右幅分離，單幅橋梁寬度為11.75m，橫斷面布置為0.5m(鋼筋砼防撞護欄)+10.5m(行車道)+0.75m(波形鋼護欄)；
5．地震動峰值加速度系數：0.05g，重要性修正系數1.3，抗震構造措施按七度設防。
三、總體設計
橋址處地形平坦，兩邊為靈山鄉村民居住區，人員比較密集。已建成的龍麗一級公路為雙向四車道，交通量較大。要求施工過程中不能中斷龍麗一級公路、50省道的通行，因而橋梁規模、施工難度都比較大。橋型方案設計，力求做到技術可靠、經濟合理、施工方便、施工周期短、維護費用低，并且盡量減少對相關工程正常運營的影響。結合初步設計專家評審意見，上部構造選擇預制的預應力砼組合小箱梁，先簡支后連續。
橋跨布置為：(6×25+5×25+3×(6×25)+2×(5×25)+6×25)m，墩臺均按法向布置。全橋分為8聯，左右幅布跨相同。下部構造為：矩形墩、肋式臺，矩形挖孔灌注樁基礎。
四、上、下部結構設計
1．上部結構
本橋上部結構采用25m部分預應力(A類)混凝土組合小箱梁，5～6孔為一聯，采用多箱單獨預制，簡支安裝，現澆連續接頭的先簡支后連續的結構體系。梁高140cm，頂板厚18cm，底板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm，腹板厚從跨中至根部由18cm變化為25cm。半幅橋每孔布置4片箱梁，箱梁梁間距為285cm，懸臂長160cm，箱梁之間設18cm厚橫向濕接縫。箱梁連續處設1道厚35cm的中橫梁，邊跨梁端設1道厚25cm的端橫梁。小箱梁采用C50混凝土預制。
2．下部結構
下部結構的特點是橋墩類型多，是本橋設計的難點，也是本文要重點介紹的內容。為了保證橋下50省道的通行凈空要求，本橋采用二柱或者三柱式橋墩。二柱式墩有37個，其中柱間距為14m的有35個，柱間距為12.4m的有1個，柱間距為15.2m的有1個；三柱式墩有7個。全橋合計有10種不同類型的橋墩。
橋墩蓋梁統一采用矩形截面，高為200cm，寬為180cm。其中預應力蓋梁設計又是本橋最復雜的部分。蓋梁采用C50混凝土，按全預應力砼構件設計。采用ASTMA416/A416M－98標準的低松馳鋼鉸線，其標準強度1860MPa，直徑15.24mm，公稱面積140mm2，彈性模量Ey=1.95×105MPa，所使用的預應力錨具應符合國家標準GB/T14370—2000中規定的I類錨具要求。管道采用預埋金屬波紋管成型。
橋墩墩身采用等截面矩形實心墩，墩高為600～700cm。兩柱式和三柱式中墩的墩身截面尺寸為：180cm(橫)×150cm(縱)；三柱式邊墩為：150cm(橫)×150cm(縱)。墩柱按普通鋼筋砼構件設計，采用C30混凝土。
為了加快施工進度和減少施工過程中對龍麗一級公路、50省道正常運營的影響，建設單位要求設計單位對橋墩下部樁基進行優化設計。橋址處弱風化巖層比較淺，如果按嵌巖樁設計，樁長只有15～25米，完全可以采用人工開挖。采用這種施工方法每個橋墩之間互相獨立不受影響，作業面廣，可以同時大面積施工。經過綜合分析比較，橋墩下部樁基并沒有采用以往通常的做法：群樁加承臺；而是采用等截面大尺寸矩形挖孔灌注樁。兩柱式和三柱式中墩的樁基截面尺寸為：240cm(橫)×180cm(縱)，三柱式邊墩為：180cm(橫)×180cm(縱)；采用C25混凝土。橋墩構造見圖1和圖2。
圖1二柱式橋墩一般構造
圖2三柱式橋墩一般構造
五、結構計算
1．組合小箱梁
小箱梁內力計算采用平面桿系有限元程序橋梁博士3.0進行計算，荷載橫向分配系數采用剛接板(梁)法計算，并用梁格法進行檢算，橋面板計算按單向板和懸臂板計算。本設計為部分預應力(A類)混凝土結構，故跨中底板和支點處頂板根據承載能力極限狀態設置受力鋼筋。此種結構在高速公路上比較常用，有較成熟的設計、施工方法，本文不再贅述。
2．蓋梁橋墩蓋梁施工及運營階段的內力計算采用橋梁博士3.0進行計算。預應力混凝土現澆蓋梁施工工藝流程為：下部樁基、立柱施工完成后，搭設支架澆筑蓋梁砼；蓋梁砼達到設計強度后張拉第一批鋼束；然后進行上部小箱梁的架設，再張拉第二批鋼束；最后進行橋面系施工。按此流程分4個主要工況計算結構各截面內力、應力和位移。成橋運營計算包括恒載、活載、支點沉降和溫度等工況，按規范進行最不利荷載組合。溫度荷載按體系升溫5°C及降溫5°C計算；不均勻沉降按10mm計算。
計算結果：在最不利荷載組合下，蓋梁上緣最小應力為壓應力1.2MPa，蓋梁上緣最大應力為壓應力5.5MPa，蓋梁下緣最小應力為壓應力0.5MPa，蓋梁下緣最大應力為壓應力6.6MPa，均滿足規范要求。
3．蓋梁與墩柱連接方式對比計算
一般橋墩蓋梁與墩柱都是采取直接固結的連接方式，本橋設計中兩柱式橋墩也是采用這種方式，見圖1。但是在三柱式橋墩蓋梁計算中，發現離中柱距離比較大的邊柱如果采用梁柱固結，計算很難滿足規范要求，因此采取蓋梁與墩柱之間設置單向活動盆式支座，見圖2。
為弄清2種連接方式對蓋梁的影響，在設計中，針對梁柱設置支座和固結2種情況進行對比計算。取5號墩蓋梁靠邊墩的部分單元在運營階段的截面應力進行比較，其結果見表1。
單元號
截面號
下緣應力(MPa)
表1說明梁柱之間設置支座可有效增加截面下緣的壓應力，對預防蓋梁下緣開裂有明顯的作用。因此，在該橋設計中，對三柱式橋墩蓋梁均設置有盆式支座。其中3、4、39和40號墩兩側邊柱設盆式支座，5、6和38號墩單側邊柱設盆式支座。
六、結語
靈山高架是龍麗高速公路上的控制性工程之一，施工工期短、施工場地受限制、下部橋墩構造復雜是該橋的特點也是設計和施工的難點。通過精心設計，努力創新，大膽采用新技術、新工藝，使該橋上下部結構尺寸合理、比例協調，全橋氣勢宏大，莊重沉穩又不失輕盈美觀，符合安全、經濟、適用、美觀的原則。本工程對類似高架橋工程日后的設計和施工具有一定的參考價值。
參考文獻
[1]JTGD60-2004．公路橋涵設計通用規范[S]．
