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良好桥梁设计指南-结构之外,与项目的其他方面协调(一)

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    国际预应力联合会FIB桥梁特别委员会2000年7月发布了《良好桥梁设计指南》(《Guidance for good bridge design》),指南共分为两部分,第一部分是对如何建设一座良好桥梁的初步解答,主要包括:良好设计的目标、桥梁工程与其他工程的协调、设计过程及项目管理、设计成本、设计流程、概念设计等;第二部分是对如何建设一座良好桥梁?#21335;?#32454;解答,主要包括施工方法总体论述、施工方法对设计的影响、截面选择的依据等。

    桥梁设计

    (?#35745;?#28304;于网络,版权归原作者所有)

    本公众号上期已经介绍了第一部分第一章节内容,详见:良好桥梁设计指南—良好设计的目标。本文介绍该指南第一部分第二章节内容——结构之外,与项目的其他方面协调。

    第二章 结构之外,与项目的其他方面协调

    2.1  路线的一般概念、要素‍

    公路或铁路的路线规划应被视为一个真正的艺术,项目路线必须满足相关用户舒适、速度、安全、和谐融入环境等条件。一个好的路线往往是长期经验获得的结果,是时间和经验教训的积累。

    在过去,路线是由公共工程工程师规划的,他们也负责结构工程。因此,路线的布置在很大程度上受到要跨越的障碍物的影响,这就导致了使用大量的过渡曲线来布置垂直于障碍物的路线,?#21592;?#20351;用最短?#30446;?#24452;跨越它们。其他?#30446;?#34385;,通常是更经济方面,鼓励了路线在立面上的优化,?#20113;胶?#22635;挖,这经常导致凹曲线,这种线形对结构美学是特别不好的。

    目前,这一问题要复杂得多,特别是由于城市活动的密集,切断了交通路线,地下公共服务管网的多样性,特别是由于确定路线的标准中的指导哲学和优先次序的改变。用户舒适度、使用速度、安全性、交通流量、线路的协调性和多样性、经济考虑、维护和运行要求,以及环境保护和城市或自然一体化,是决定线路的主要标准。每个学科都变得越来越专业化。而一个项目的研究需要一个由各个领域的专家组成的多学科团队。这个团队必须从项目开始就以完美的共生关系合作,因为每个成员的贡献?#38469;?#21040;来自其他学科的?#38469;?#21644;限制的影响。

    考虑到所有限制因素的公路路线?#21335;?#32479;规划非常适合计算机化处理,这种处理?#24066;?#36890;过路线的三维表示进行直接可视化。这种方法还?#24066;?#23558;交通信号控制的位置和优化作为用户可见性功能,特别是?#24066;?#25104;功处理微妙的过渡区,如隧道入口和出口。实际上,规划人员可?#28304;?#36335;线上的任何一点对公?#26041;?#34892;可视化设计,从而检查出影响方案的所有?#38382;?#33021;源消耗计算作为一个路线功能?#37096;?#20197;同时进行,并且可以作为变量作为进行选择的标准之一。

    2.2 桥梁要适应哪些要求‍?

    工程结构是线路的组成部分,因此必须满足相同的用户舒适?#32676;?#23433;全?#21592;?#20934;。桥梁必须以最佳的方式设计,以确保其实用性。它们必须尊重路线的几何流动特性,这意味着它们常常必须适应路线的曲率、倾斜桥台和垂直过渡半径。以这种方式尊重路线的布局,往往有利于建筑的美学,并有助于融入周围环境。

    图2.1 林湾高架桥:路线与结构的和谐组合

    ?#27426;?#36328;越障碍的结构不能成为公路几何形状的奴隶。桥梁工程师必须是上述专家团队的一员,并且必须从线路的第一笔草图开始参与项目。在确定路线的几何形状时,应尊重?#28034;?#34385;第2.4.1节中提出的某些基本思想。在任何情况下,桥梁设计者必须对某些滥用权力的行为作出强烈反应,这些行为可能会使项目转向与桥梁结构逻辑相反的解决方案。

    举个例子,在瑞士高速公路的规划中预见了一条大河的几个交叉点。尽管在土地利用、生态和森林保护等方面存在一定的困难,但这条线路的研究是根据实际情况进行的。?#27426;?#22312;一个工业基地,高速公路的几何线形要求从12度交角穿过河面,将一个约55米的普通跨径变成一个惊人的270多米?#30446;?#24452;!这座桥的位置非常接近现有的地面,负责修建这座桥的地方?#26412;盅细?#38480;制了桥墩在河床上设置?#30446;?#33021;性。其结果显然是非常昂贵的,由于缺乏逻辑,结构没有很好地集成在已经非常杂乱的山谷景观中。

    在这个例子中,一个有能力的桥梁设计师?#30446;?#26126;干预肯定会?#24066;磯月?#32447;进行轻微的修改,?#21592;?#20813;这些问题,甚?#37327;?#33021;会导致造价节省。

    第二个更常见的例子表明,在没有针对每个案例进行具体分析的情况下,维护某些僵化的思想或概念是危险的。这个例?#30001;?#21450;到一座悬臂桥的建造,它位于一个深谷中,要求很高的桥墩,大约130米。在这种情况下,风荷载是非常关键的,特别是在结构的施工阶段。为了确保更好地管理和维护这些结构,也为了限制在发生严重公路事?#36866;北?#39035;关闭桥梁的风险,大多数?#26412;?#23454;施了双桥完全独立的解决方案。很明显,在大多数情况下,这是一个合理和明智的解决方案。?#27426;?#21516;样明显的是,在这?#25351;?#26725;?#25307;?#33218;梁的情况下,可以合理地?#29260;?#36825;种解决方?#31119;?#37319;用单墩单幅箱梁,这将提供更大的结构抗风刚度。在目前的情况下,这是不可能的,而且需要特别昂贵的设备,例如临时的稳定拉索和桥墩之间的横向梁。不用说,整个结构的美学和视觉?#33014;舛际?#21040;了强烈的影响,考虑到它的位置和重要性,这对于一座本应成为杰作的桥梁来说是令人遗憾的。在这里,一个称职的桥梁设计师的介入将能够说服决策者放松他们的一些要求。

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    (?#35745;?#28304;于网络,版权归原作者所有)

    图2.2 法国Nantuo桥:第二座桥梁建造前后?#21592;?#22270;

    很明显,桥梁工程不是独立于公路规划人员的服务之外的一门独立学科,为了影响基本决策,桥梁工程师必须在项目开?#38469;本?#32435;入团队。

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    (?#35745;?#28304;于网络,版权归原作者所有)

    图2.3 Chevire大桥美学研究:单柱或双柱

    image.png

    (?#35745;?#28304;于网络,版权归原作者所有)

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    (?#35745;?#28304;于网络,版权归原作者所有)

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    (?#35745;?#28304;于网络,版权归原作者所有)

    2.3  所涉及的不同学科‍

    根据项目的范围,?#26376;?#32447;的全面研究和结构的概念设计需要一个?#19978;?#21015;专家组成的重要小组。这个非详尽的列表应该针对每个具体项目进行调整。在单个结构的建造或更换时,所能容纳的专?#31561;?#21592;的数量是有限的。

    建设人员:

    业主代表

    运输系统规划和管理工程师

    专门从事公?#26041;?#35774;的工程师

    桥梁工程师

    承包商

    地质工程师

    负责结构维护和管理的人员

    建筑师及城市规划师

    机电工程师

    水力学和水文学专业工程师(在渡渡河或海岸建筑物的情况下)

    专门从事环境研究及环境影响分析(建造及最后阶段)的公司

    声学工程师(市区场地环境)

    景观建筑师

    外部专家:

    警务服务(在交通限制或限制的情况下)

    社会学家(在穿越人口稠密地区或在连接邻里的情况下)

    林业工程师

    野生动物专家(道路过?#31243;?#21035;设施)

    这些不同专家的贡献各不相同。他们的决策权力和实现其愿望的能力也必须仔细加以衡量,一般来说,在同主要专家协商后,由业主加以管理。

    (由于篇幅有限,本文仅介绍了第二章的部分内容,剩余内容会在下期继续分享,尽请关注!)

    作者:王昌将陈多董佳霖

    来源:说桥

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