国外桥梁设计理念和典型示例介绍
全寿命经济分析、造型设计和组合结构桥梁陈艾荣
同济大学桥梁工程系
摘要:通过对日本多多罗斜拉桥和丹麦的大海带悬索桥等几座桥梁的造型特点的研究,介
绍了使用造型单元设计法、整体造型设计法、拓扑分析等方法如何进行桥梁美的创造;通过对国外几座桥梁所进行的全寿命经济分析,阐述了在桥梁设计和规划阶段进行全寿命经济分析的必要性;通过对一座典型组合结构桥梁的介绍,说明组合结构桥梁的发展和应用。
一、概述
桥梁作为公共建筑物,是人类根据生活和生产发展的需要,利用所掌握的物质技术手段,在科学规律和美学法则支配下,通过精心设计而创造出的人工构造物,是人文科学与工程技术相结合的产物。桥梁以其实用性、巨大性、固定性、永久性和艺术性极大的影响并改变了人类的生活环境。桥梁的美如何进行创造也是人们关心的问题。和其他构造物有所不同,作为一种结构艺术,实际上桥梁的美是可以通过技术的方式来达到的。
目前我国在桥梁建设管理的一些惯例和办法在一定程度上加剧了桥梁工程的病害问题。其中只注重建设初期的成本,而忽视桥梁从规划、建设到运营、破坏整个寿命周期的总体成本。各国桥梁使用实践证明,如果片面追求较低的建造费用而忽视了对结构耐久性的改善,不仅影响运输交通的安全、减少结构使用寿命,同时投入的养护维修费用十分可观,甚至远远超过建造中节省的费用。
全寿命经济分析法的基本思想是,在设计施工阶段,不论是事先采取防护措施还是以后“坏了再修”,都要做出经济预算和比较,设计者和承建者要对工程的“全寿命”负责到底,目前,美国已强制实施基建工程管理中的“全寿命经济分析法”(简称LCCA,即LifeCycleCostA
alyze)。
组合结构桥梁今年来得到了飞速的发展。法国工程界提出的波折腹板组合箱梁桥,是利用波折钢板抗剪强度大、纵向刚度小的特点,将其设置在腹板,达到减轻结构自重、减少腹板承担预应力的目的。同时从抗弯、抗压的角度来看,使用波折腹板后,顶底板单独受力,减少了干燥收束、徐变、温差的影响,实现了主动控制设计。
本文将通过对日本多多罗斜拉桥和丹麦的大海带悬索桥等几座桥梁的造型特点的研究,介绍了使用造型单元设计法、整体造型设计法、拓扑分析等方法如何进行桥梁美的创造;然后通过对国外几座桥梁所进行的全寿命经济分析,阐述在桥梁设计和规划阶段进行全寿命经济分析的必要性和基本原理;最后通过对一座典型组合结构桥梁的介绍,来说明组r