桥梁设计分析模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇桥梁设计分析，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

中图分类号：U441+.4 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）05-（页码）-页数

近年来，我国地震频频发生，但随着我国经济建设的快速发展，抗震防灾越来越重要。公路桥梁是社会重要的交通枢纽，公路桥梁等交通工程在地震中遭到严重破坏，严重影响到抗震救灾的需要。因此，增强桥梁的抗震能力，加强桥梁工程抗震研究的重要性便显得十分重要。而在桥梁的设计与施工中对桥梁的抗震能力有着特殊的要求，做好抗震强度和稳定的设计工作，是目前做好桥梁工程的重中之重。

1 地震对桥梁的破坏原因分析

当地震发生后，桥梁的破坏形式一般表现为以下几种：

（1）桥台。桥台的破坏主要表现为桥台与路基一起向河心滑移，导致桩柱式桥台的桩柱倾斜、折断和开裂；重力式桥台胸墙开裂，台体移动、下沉和转动；桥头引道沉降，翼墙损坏、开裂，施工缝错工、开裂以及因与主梁相撞而损坏。

（2）桥墩。桥墩破坏主要表现为桥墩沉降、倾斜、移位，墩身开裂、剪断，受压缘混凝土崩溃，钢筋屈曲，桥墩与基础连接处开裂、折断等。

（3）支座。在地震力的作用下，由于支座设计没有充分考虑抗震的要求，构造上连接与支挡等构造措施不足，或由于某些支座型式和材料上的缺陷等因素，导致了支座发生过大的位移和变形，从而造成如支座锚固螺栓拔出、剪断、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏等，并由此导致结构力传递形式的变化，进而对结构的其他部位产生不利的影响。

（4）主梁。桥梁最严重的破坏现象是主梁坠落。落梁主要是由于桥台、桥墩倾斜、倒塌，支座破坏，梁体碰撞。

（5）地基与基础。地基与基础的严重破坏是导致桥梁倒塌，并在震后难以修复使用的重要原因。地基破坏主要表现为砂土液化、地基失效、基础沉降和不均匀沉降破坏及由于上承载力和稳定性不够，导致地面产生大变形，地层发生水平滑移、下沉、断裂。

（6）桥梁结构。桥梁结构的破坏表现在如结构构造及连接不当所造成的破坏、桥台台后填土位移过大造成的桥台沉降或斜度过大而造成墩台承受过大的扭矩引起的破坏现象等。

2 桥梁的抗震设计原理

尽管目前的桥梁抗震设计分析的手段在不断提高，分析的理论在不断完善，但由于抗震设计计算原理是建立在一定假设条件基础上的，地震作用的复杂性，地基影响的复杂性和桥梁结构体系本身的复杂性，可能会导致理论计算分析和实际情况相差很大。常见的桥梁抗震设计方法有：设计静力法、反应谱法和动态时程分析法。

（1）静力法

静力法把地震加速度看作是桥梁结构破坏的唯一因素，忽略了结构本身动力特性对结构反应的影响，应用存在较大局限性。事实上只有绝对钢性的物体才能认为在振动过程中各个部分与地震动具有相同的振动，所以只对刚度很大的结构例如重力桥墩、桥台等结构应用静力法近似计算。

（2）反应谱法

目前我国的公路及铁路桥梁均主要采用反应谱方法。反应谱法的思路是对桥梁结构进行动力特性分析（固有频率，主振型），对各主振动应用谱曲线作某强震记录的最大地震反应计算，最后一般通过统计理论对各主振型最大反应值进行组合，近似求得结构的整体最大反应值。

（3）动态时程分析法

动态时程分析法是上世纪六十年代以后伴随有限元法、计算机技术两方面的发展而出现的。该法把大型桥梁结构离散成多节点、多自由度的结构有限元动力计算模型，将地震强迫振动的激振（地震加速度时程）直接输入，借助计算机逐步积分求解结构反应时程。

3 桥梁的抗震设计

3.1对常规的简支桥梁结构应加强桥面的连续构造，以及需提供足够的加固宽度以防止主梁发生位移落梁，另外还应适当的加宽墩台顶盖梁及支座的宽度，并增设防止位移的隔挡装置。对采用橡胶支座而无固定支座的桥跨，应加设防移角钢或设挡轨，作为支座的抗震设计。

3.2在地震区的桥梁结构以采用跨度相等、每联连续跨内下部墩身刚度相等为宜。跨度不均，墩身刚度不等极易发生震害。对各墩高度相差较大的情况可采用调整墩顶支座尺寸和桩顶设允许墩身位移的套筒来调整各墩的刚度，以便使之刚度尽量保持一致。地震区桥跨不宜太长，大跨度意味着墩柱承受的轴向力过大，从而降低墩柱的延性力。

3.3对高烈度区的桥梁设计应在纵向设置一定的消能装置，如采用减、隔震支座，以及在梁体和墩台的连接处增加结构的柔性和阻尼以便共同受力和减小水平桥梁荷载。

3.4由于拱桥对支座水平位移十分敏感，而两边桥台的非同步激振会引起较大的伪静力反应，有时甚至会大于惯性力所引起的动力反应，因此要求震区的拱桥墩台基础务必设置于整体岩盘或同一类型的场址以保证震时各支座的同步激振。

3.5桥梁的基础应尽可能的建在可靠的地基上，应加强基础的整体性和刚度，同时采取减轻上部荷载等相应措施，以防止地震引起动态和永久的不均匀变形。在可能发生地震液化的地基上建桥时，应采用深基础，使桩或沉井穿过可能液化的土层埋人较稳定密实的土层内一定深度。并在桩的上部，离地面1～3m的范围内加强钢筋布设。

3.6墩柱设计中应尽可能的使用螺旋形箍筋，以便为墩柱提供足够的约束。另外墩身及基础的纵向钢盘伸入盖梁和承台应有一定的锚固长度以增强连接点的延性，并且，桥墩基脚处应有足够的抵抗墩柱弯矩与剪切力的能力，不允许有塑性铰接。

3.7采用将桥墩某些部位设计成具有足够的延性，以使在强震作用下使该部位形成稳定的延性塑性铰，并产生弹塑性变形来延长结构的振动周期，耗散地震力。

3.8采用上部结构和桥墩完全连接的刚构体系，并且桩尖穿过可液化层达到坚硬土层上，由于结构的超静定次数增大和坚实的桩尖承载能力的保证，减少了由于土壤变形而失效的可能性。

4 桥梁抗震设计要点

4.1桥梁抗震设计在多级设防标准的要求下，对结构强度、延性变形、结构控制、结构整体稳定也要求在多级设防的原则下进行抗震设计。

4.2对桥梁抗震性加以分析研究，某类结构不能在地震区内修建。在分析研究原有结构抗震性能的基础上，应提出更能适应地震作用的结构型。其次，对结构抗震设计不是被动地作为地震作用时结构强度、变位的验算，而是要从设计角度，提高结构的防震能力，要系统考虑结构的行为能力设计。

4.3针对目前大量高架桥倒塌毁坏的教训，必须开展对抗震支座、各种型式桥墩的延性研究，要利用约束混凝土的概念提高它的延性。不但对钢筋混凝土、预应力混凝土，而且对高强混凝土结构、混合结构的延性都需展开研究。

4.4研究结构控制的有效型式，加强抗震措施。必须采用“以柔克刚”的设想来考虑地震区结构抗震设防的出发点。对地裂、地面锗动、边坡倒塌、沙土液化时桥梁结构如何抗震设防也应该作深入的研究。

结语

虽然目前还没有科学技术来提前预测地震的发生还，但是在地震发生前，我们是可以提前防范，以减少损失的。只要我们通过研究认识地震对结构的破坏规律，对桥梁的设计，根据具体的地质环境条件，同时综合考虑经济因素与安全因素，选择最合理的抗震措施，就能尽量降低地震灾害的影响。

参考文献

篇2

Abstract: this article with the domestic and foreign highway bridge design analysis based on the highway bridge is discussed, analyzed the technical indexes and bridge flat constitute the geometry of the linear, the carriageway width and horizontal arrangement, the safety facilities, environment and other related factors and traffic safety, the relationship of road and bridge built for himself the management, conservation and bridge under construction design construction to provide the technology safety guidelines.

Key words: the highway bridge, design, analysis and study

中图分类号:S611文献标识码：A 文章编号：

国外对桥梁设计强调“3E”，即功效（Efficiency）、经济（Economy）和优美（Elegance）三要素，这和我国实用、经济、美观的原则是一致的。桥梁设计之前，设计师应首先就桥位、桥型方案征求桥位处公众的意见，并说明桥梁的施工可能会对环境和公众带来不便，取得公众的谅解和支持。避免施工中由于公众不理解而出现的安全问题。桥型方案的选择一定要与当地的人文环境协调，使桥梁建成后成为当地一景。桥梁设计能够在安全美，功能美，结构美，经济美，视觉美，环境美等方面做到最优的方案。近年来我国桥梁建设取得了长足的进步，但是，我们在设计中对桥梁的美学要求不够高，缺少建筑师的参与和进行各种比例的多方案比较，留下了不少遗憾。许多缆索承重桥梁的桥塔缺少美学处理，给人以笨拙、呆板和粗糙的感觉。

一、桥梁纵断面设计

1.1纵坡坡度

1.1.1纵坡坡度上限

纵坡过大，对于保持车辆的合理速度，维持连惯的驾驶状态有负面影响，从而对安全不利。为从安全角度以确定纵坡上限的取值，本文研究了较大的纵坡与事故的关系，建议避免1.5度以上的纵坡。

1.1.2纵坡坡度下限

最小纵坡是依据排水的需求而确定的，纵坡过小，排水不畅，雨天导致桥面积水，危及车辆安全。以本次研究的数据为基础，可以得到小于0.5%的纵坡，是较显著的(雨天)事故多发段，建议多雨地区桥梁除了做好横向排水设计外，在设计中要尽量避免小于0.5%的纵坡。

1.1.3纵坡坡度推荐值

桥梁纵坡的选定，一般在上下限之间取值，但是具体设计中根据特定的线形组合、特定的环境而确定。桥梁在平曲线里面且设超高的、跨线桥下等特殊的不利于排水的区段，应控制纵坡相对下限有较高取值。在非机动车交通量较大的桥梁上，则可根据实际情况纵坡适当放缓，以不大于2%为宜。

1.2纵坡坡长

1.2.1最小坡长

纵坡长度过短，出现锯齿形纵断面，这种线形使行车频繁颠簸，甚至可能产业颠簸的叠加与共震，危及安全。视觉上，这种线形使驾车者有路线不连续，线形破碎的感觉。因此，坡长的最小值应予以控制，桥梁最小坡长的规定值可参见下表。

1.2.2坡长上限

坡长过大，下坡时车辆速度渐增，不利于安全。而坡长对于车辆的影响是与坡度共同作用的。以前分析可知，坡度增加，坡长增加，将共同作用产生叠加效果，带动区段事故数的增长。

1.3竖曲线

经研究，桥梁上的竖曲线长度要大于5倍的行车速度，安全行车视觉上所需的竖曲线最小半径和最小长度，桥梁竖曲线指标建议如下表所示。

二、平纵线形组合与衔接设计

2.1平面直线与曲线联接

以往，桥梁设计中由于迁就地形，造成了许多长直线与小半径曲线衔接，安全分析表明，长直线与小半径曲线衔接处常常由于车辆惯性的高速行驶，从而引起安全隐患。具体适当的直线长度与衔接曲线的半径取值，应根据桥梁的设计车速和桥位的地形，确定安全的设计区

间。.

2.2弯坡叠加的桥梁

在平面曲线段，同时有纵坡存在，即形成弯坡叠加情况，这是高速公路桥梁中常见的形式。从直观分析，该种形式是不利于行车的。本文针对弯与坡的组合进行了安全特性研究，首先，利用设计指标求得DC值，再利用经验公式得到预测事故值。对预测事故值相对较大的区段，可以采取工程改造，增设标志等各种措施减少隐患。

2.3纵坡与平曲线的衔接

长下坡，接小半曲线是有危险倾向的设计，易造成车辆在不自觉的高速情况下驶入平曲线，事故隐患大为增加。

纵坡与平曲线衔接时，坡长越大、坡度越陡、所衔接的平曲线半径越小，事故发生概率就越大。根据这一规律，可以在桥梁设计中计算具有相同衔接方式的区段，再加以改进。

2.4桥梁上平面曲线与竖曲线的平衡

当桥梁位于小半径(2000m以下)平曲线上且与竖曲线部分或全部重叠时，应考虑平竖曲线半径的大小平衡，以利于行车的安全。根据己有的研究成果，综合考虑安全和成本之后，得到平竖曲线平衡的半径推荐值，其

三、桥孔布置

3.1通航河流

在通航河流上，桥下通航孔的位置和孔数往往决定桥梁的规模和设计难度。在设计中，要根据船运、筏运的不同特点和要求，充分考虑河床演变所引起的航道变化，将通航孔布设在稳定的航道上，必要时可预留通航孔上。

对于象长江一类的特大型河流，应就通航孔的位置、孔数作专题研究报告并报航道主管部门批准。

3.2流冰及漂浮物河流

位于有封冻及流冰的河段，应首先调查冰厚、冰块最大尺寸、冰块的密度、流冰的速度等基础资料，桥孔布设应充分考虑冰块的排泻，桥梁墩台应设计有破冰和防撞设施。

在有大量飘浮物或有冲积物的河流中，桥孔布设应保证桥梁能顺畅渲泄洪水和泥砂。桥梁墩台的设计应保证遭受撞击时的安全性。

四、桥面横向布置

4.1行车道数

根据我国现有公路行车安全营运调查比较，高速公路桥梁采用四个车道比较符合安全经济的原则。当行车速度为120km/h，交通量超过四车道的饱和交通量时可选择六车道或八车道，行车速度小于12Okm/h时，采用六车道或八车道须进行技术经济论证。

二、三级公路基本采用双车道，四级公路一般采用单车道。二级公路当混合交通量大，可采用两个快车道和两个慢车道组成的四个车道。

城市桥梁一般可选择六车道或八车道，个别采用两个快车道和两个慢车道组成的四个车道。交通事故调查表明，不宜采用三车道的断面布置形式。

4.2行车道宽度

高速公路、一级公路桥梁采用3.75m的车道宽度，四级公路桥梁采用3.5m的车道宽。其余桥梁双向车道取值建议采用下表：

4.3残疾人通道

对于城市桥梁人行道，要专门考虑残疾人轮椅车上、下行走的要求。为满足残疾人自己推行，则人行道的宽度、坡度要考虑便于残疾人轮椅上、下走。

五、桥梁安全设施

5.1交通标志

桥梁交通标志设置场所的选择，首先要考虑到标志的易识别性，标志应设置在容易被发现的地方。其次，要桥梁与接线的几何线形、交通流量、流向和交通组成，道路沿线的状况等对标志设置位置的影响。

交通标志的设置应确保行车的安全、快捷的通畅。标志的布设应以完全不熟悉周围路网的外地司机为对象，使其能够通过标志的警示和指引安全、快捷地到达目的地。道路交通标志所提供的信息应及时、正确，同时避免信息过载，并对重要的信息给予重复显示的机会。

交通标志的照明分为内部照明和外部照明两种，无论是内部照明还是外部照明都要求能够使交通标志在夜间具有至少150m的视认距离，同时外部照明光源不能给路上司机造成眩光而且其灯具和阴影不能影响标志的认读。

5.2防眩设施

高速公路上无照明的大桥、高架桥都应设置防眩设施。对于夜间交通量较大和大型车混入率较高的桥梁、竖曲线上对驾驶员有严重眩光影响的桥梁、长直线桥梁等也要设置防眩设施。

篇3

体外预应力混凝土桥梁设计推动了桥梁工程行业的迅速发展，这种桥梁技术不仅仅能够减轻桥梁施工的难度，并且有效的提高了建设企业的经济效益，加强减少建设成本的力度，并且建筑物的安全系数较高，所以在建筑行业被广泛的应用。体外预应力的应用是非常广泛的，其技术原理是把木条一一围成桶的形状，然后用竹篾拉紧，让木条呈现出一个挤压的现象，这样就会形成了一个水桶，并且不会漏水，随着科学技术的进步，人类把这项技术应用在了桥梁设计中，大大提高了桥梁施工的便利程度，也加强了桥梁建筑物的安全性和稳定性，是一项优秀的施工技术。

1应用体外预应力混凝土桥梁设计的意义

体外预应力混凝土桥梁设计能够加强桥梁建筑物的硬度，并且这种预应力能够有效的应用在桥梁的截面外，这样不仅仅能够有效的减弱桥梁建筑物的重量，并且也能够提高工程的进度，这种桥梁技术还能够实现养护，以往的桥梁技术在于养护工作上有很大的难度，而体外预应力混凝土桥梁设计中能够对受到了腐蚀的建筑物进行替换，这样不仅仅提高了桥梁建筑物的安全性，也有效的减少了施工实践的次数，从而缩小了施工的难度，有效的改善了桥梁的结构性能，但是此桥梁技术也存在很多不足的地方，例如，桥梁建筑中的混凝土比较容易遭到损坏，并且这种桥梁技术的计算方法非常复杂，加工的费用也很高，所以要不断的优化桥梁技术的设计，这样才能有效的提高工作效率和质量，建筑企业提交高质量的桥梁建筑物。

2体外预应力混凝土桥梁设计的优缺点

2．1体外预应力混凝土桥梁设计的优点

体外预应力设计模式主要是呈现一种折现的状态，这样能够有效的减弱摩擦带来的损失，提高企业的经济效益，防止出现材料资源浪费的现象。其次是因为预应力筋是在腹板的外面，这样能够减少腹板的振动频率，并且这样更加容易去检查预应力筋的工作状态，阻止发生补拉应力的损失，有效的减少了施工难度，也更加加强了建筑施工的精确性。因为体外预应力是能够在结构的截面上进行施工，这样有效的提高了建筑物的承载力，施工也比较容易，提高了施工的进度，因为可以在截面上进行施工，所以截面的尺寸可以妥善的控制，有效的为建筑企业节约了原材料的支出，提高了跨越能力。

2．2体外预应力混凝土桥梁设计的缺点

因为体外预应力混凝土桥梁设计技术在不断的更新，得到完善，人们对其中存在的缺陷也就越加的重视，此技术也存在众多的缺点，其中包括:体外的预应力结构的锚固是在建筑物端部，这就形成了锚固端部与转向块两个方位需要和配筋有很好的配合程度，这就导致在施工中发现问题，必须改变易性和水灰比才能解决问题，并且此项技术不具备预警功能，使得在极限状态下也不容易发现。在体外预应力的计算中也比较复杂，需要非常的精确的计算结果才能进行施工。

3体外预应力混凝土桥梁设计的方法

在体外预应力混凝土桥梁设计工作中要考虑很多因素，包括桥梁建筑物的重量、载重量等，如果一个环节出现了问题会影响整个工程的顺利运行，还会加大建筑物工程存在很大安全隐患，所以不管是在施工前还是在施工中都要详细的进行分析与计算，最大程度的提高建筑工程的安全性和稳定性，提高工程的质量和效率。

3．1结合计算机技术完成技术分析工作

因为体外预应力混凝土桥梁设计需要很精确的计算结果才能顺利的开始施工，所以在此项技术中结合计算机技术来完成工作是非常有必要的，包括桥梁的截面、承载力、摩擦阻力等都要应用相关的方程式进行分析和计算，这样能够有效的提高计算结果的质量和效率，充分的缩短了设计的时间，虽然此类方法比较复杂，工序较多，但是结果的精确度非常的高。

3．2有限元的技术分析

这种方法是把桥梁的实验数据和混凝土钢筋非线性的集合分析原理相互结合起来，这样就能够对桥梁工程进行简单的单元划分，计算出桥梁的受力情况和状态，虽然此类方法的计算精确度不高，但是能够把受力情况较为仔细的呈现出来。

3．3把有限元与计算机技术相互结合

如果把有限元方法和计算机技术相互结合起来，不仅仅能够提供精确的信息，还能够把仔细的原理过程体现出来，既提高了工作效率，也提高了工作质量，是很好的应用方案，把混凝土钢筋非线性集合分析原理和桥梁的数据结合起来，在利用计算机进行计算，较大的提高了分析的效率。

4总结

体外预应力混凝土桥梁设计被较为广泛的应用着，所以要不断的提高该项技术的水平，这样才能使得建筑企业提交出高质量的桥梁工程，提高桥梁建筑物的安全性和稳定性，有效的促进桥梁企业的可持续性、健康的发展之路。体外预应力混凝土桥梁设计相较于传统的桥梁设计技术有着很大的优势，不管是在准确性还是效率上，都是非常好的一项技术，所以要加大此项技术的创新工作，尤其是在施工过程中要重视每一个细节问题，做到及时发现问题和解决问题，从而更好的促进桥梁建筑业的发展。

参考文献

［1］许武．整浇装配式体外预应力桥梁设计方案分析［J］．城市建设理论研究(电子版)，2012，(18)．

［2］齐林，王宗林，赵庭耀．铁岭河体外预应力混凝土连续梁桥设计与施工［A］．中国公路学会桥梁和结构工程学会2002年全国桥梁学术会议论文集［C］．2002．

［3］张雷，杨欣然，窦建军等．呼准铁路黄河特大桥主桥设计［J］．桥梁建设，2013，43(4)．

篇4

[中图分类号] TU352.1+2 [文献码] B [文章编号]1000-405X（2015）-9-361-1

市政桥梁工程比较特殊，属于公共建设项目，其在应用中面临着安全性的压力。由于市政桥梁工程的承载比较大，需深化隔震设计的应用，改善市政桥梁的基本性能，预防安全事故的发生。隔震设计是市政桥梁工程中最为关键的一项内容，保障市政桥梁的整体性，通过隔震设计实现了高效率的安全控制，保障市政桥梁设计的安全价值。

1市政桥梁设计中的隔震设计

市政桥梁设计中的隔震设计，主要体现在三个方面，结合市政桥梁设计的案例，重点分析隔震设计。

1.1隔震设计

隔震设计提高了市政桥梁的抗震水平，优化了市政桥梁的质量控制的条件。综合分析市政桥梁设计中的环境因素及需求，确保隔震设计的合理性，完善市政桥梁工程的隔震设计[1]。首先考察市政桥梁工程，规划隔震设计的周期，尽量结合地震对桥梁的影响，确定隔震的周期，用于吸收地震产生的震动能量，保护桥梁工程；然后是隔震施工技术的设计，促使其符合市政桥梁的实际要求，规避震后桥梁的位移、变形风险，同时降低震后修复的难度，落实隔震技术的功能性；最后是隔震的方法设计，隔震方法决定了市政桥梁抗震的能力，分析市政桥梁所处的地理环境，尤其是地质信息，为隔震方法的设计提供基础，依照市政桥梁的受力状态，维持隔震方法的相符性。

1.2装置设计

隔震装置是市政桥梁中的主要构件，保障隔震设计的稳定性。隔震装置具有一定的设计要求，目的是达到市政桥梁隔震的需求，积极应用到市政桥梁工程设计中。隔震装置应用时，需要严格计算刚度、阻尼等，一般在大型的市政桥梁中，还要引入弹性反应谱，致力于降低隔震装置计算中的难度，确保隔震装置达到一定的设计标准，利用隔震装置消除市政桥梁工程中潜在的变形风险，维护市政桥梁工程的整体性。近几年，市政桥梁设计的规范性及难度越来越高，增加了隔震装置的设计压力，隔震装置设计中应考虑桥梁施工的实际情况，评估市政桥梁的基本性能后，才能引入隔震装置，即使市政桥梁工程中出现地震风险，也能在隔震装置的作用下控制风险的破坏等级。

1.3细节设计

市政桥梁隔震设计中的细节部分，是指部分细化的构件，此类构件是市政桥梁设计中不可缺少的一部分，应用在隔震设计的特定位置。市政桥梁隔震设计中的细节部分，在抗震保护方面发挥重要的作用，其可应用到隔震设计的限位、伸缩位置，强化市政桥梁的基础性能[2]。市政桥梁设计的规模越大，隔震设计中越容易忽视细节部分，过度追究隔震设计的主体项目，进而引起了细节缺陷，因此，严谨控制隔震设计中的细节部分，强调细节设计的重要性，充分发挥细化构件在隔震设计中的优势，维护市政桥梁设计的质量。

2市政桥梁隔震设计的优势分析

隔震设计在市政桥梁中具有显著的优势，符合市政桥梁抗震设计的需要。根据市政桥梁隔震设计的应用，分析具体的优势表现。

首先是干预市政桥梁的整体刚度，特别是水平方向的受力，提高桥梁水平受力的稳定性能，而且隔震设计可以在桥梁抗震设计中起到保护作用，促使桥梁能够承较大的震动，维持安全的状态。隔震设计在市政桥梁中的应用，不仅改善了桥梁本身的稳固性能，最重要的是控制了桥梁的造价，不需要投入过度的成本。

然后是加强市政桥梁基础性控制的力度，维护桥梁工程的承载受力，促使桥梁在地震的冲击下，能够迅速通过衰减的方法消化作用力，降低地震作用力对桥梁工程底座的影响，体现隔震设计的防护作用。

最后是利用隔震设计规避市政桥梁工程中潜在的弹性受力，促使桥梁工程的弹性受力可以维持在正常的标准以内，规避弹性受力造成的坍塌风险。隔震设计的弹性保护，常用于上下结构内，有利于提高市政桥梁防变形的能力，确保隔震设计在市政桥梁设计中的优势。

3市政桥梁隔震设计的安全性控制

市政桥梁隔震设计中的安全性控制，用于强调隔震设计的作用，积极体现出隔震设计的优势，优化市政桥梁工程中的隔震设计。分析隔震设计中的安全性控制。

3.1防变形控制

变形是市政桥梁隔震设计中一项重点的控制项目，目的是消除桥梁变形的安全风险[3]。隔震设计在市政桥梁中，需要引入隔震的构件或装置，促使桥梁整体之间的关联性减少，关联性少可以防止地震对桥梁整体的干扰，但是容易引发变形问题，增加桥梁损坏的机率，所以需要在隔震设计中注重防变形控制，解决桥梁关联中的变形问题，既可以保护市政桥梁的安全性，又可以维持桥梁的稳定状态，促进了隔震设计的积极性，明确其在市政桥梁设计中的目的。

3.2防破坏控制

地震对市政桥梁的影响比较大，隔震设计中还要做好防破坏的工作，实现隔震设计的抗震效益。在防破坏控制中，需要考察市政桥梁的施工环境，评估隔震设计在市政桥梁设计中防破坏的潜能，进而才能落实防破坏控制的应用，完善市政桥梁设计的应用，规范隔震设计的具体实施，保障市政桥梁的安全与稳定。

3.3防偏移处理

防偏移也是安全性控制中的一项重点，防止市政桥梁在地震发生时出现偏移，属于隔震设计中最基本的安全性控制[4]。偏移对桥梁结构的破坏性非常大，严重影响了桥梁运营的性能，因此，针对市政桥梁设计中的隔震设计，采取防偏移处理，保持隔震设计的科学状态。

4结束语

隔震设计是市政桥梁设计的核心项目，保障市政桥梁的安全性与稳固性，我国市政桥梁设计中积极推行隔震设计，促使其朝向成熟化的方向发展，以此来完善市政桥梁的实践设计。隔震设计强调了市政桥梁工程中的安全性能，通过隔震设计降低市政桥梁的风险力度，确保市政桥梁工程的安全应用，规避潜在的风险隐患。

参考文献

[1]尹凯.市政桥梁设计中隔震设计的探讨[J].城市建筑，2014，02：260+268.

篇5

Abstract: with the development of economy, the construction of the bridge engineering in China enjoy unprecedented development. For bridge pile foundation for design, appear soft soil baseband to hazards role is very extensive. If the improper design will directly affect the stability of the foundation, serious, it is too large or uneven settlement of athletic settlement and lead to the destruction of the bridge was huge, affecting the normal use of the bridge performance. In view of this, this article the author on the land bridge pile foundation weak design in this paper.

Keywords: weak soil area; Bridge; Pile foundation; Design analysis;

中图分类号：K928文献标识码： A 文章编号：

软弱土地区主要是抗剪强度较低、压缩性较高的不良性质的地基土，例如淤泥与淤泥质土。软土地基的桥梁地基基础设计，应充分考虑软土地基的变形特征，防止其对建筑物的危害。近年来，我国路桥建设规模不断扩大，其建设规模与速度前所未有，因而愈来愈多地遇到大量而复杂的不良地基及地基处理问题，地基处理日益得到人们重视。地基基础设计与施工是否恰当关系到整个工程质量、进度和投资，合理地选择地基设计方法，避免工程质量遭到破坏。

一、软弱土地区桥梁桩基础设计原则及要求 1、基本设计要求 对桥梁地基的要求主要是以最短的施工工期达到设计安全运行标准。同时符合最少投资计划。即包括三个方面：1)预定功能要求；2)安全性和耐久件要求；3)投资和工期的经济性要求。 2、注意场地条件，防治灾害应充分搜集场地的地形、地质、水文、水文地质等资料，作为设计的依据。场地可能的自然灾害，如暴雨、洪水、地震、滑坡、泥石流等；由于工程建设引起的灾害，如采空塌陷、抽水塌陷、边坡失稳、管涌、交水等；均应在堪察、预测和评价的基础上，采取有效防治措施。 3、合理选用岩土参数选用岩土参数时，应注意其非均质性与参数测定方法、测定条件与工程原型之间的差异、参数随时间和环境的改变，以及出于工程建设而可能产生的变化等。由于土体参数是随机变量与模糊量，故在划分工程地质单元的基础上，应进行统计分析，算出各项参数的平均值、标准差、变异系数；确定其特征值和设计值。在选定测试方法时，应注意其适用性。 4、定性分析与定量分析结合定性分析是岩土工程分析的首要步骤和定量分析的基础。对于下列问题一般只作定性分析：1)工程选址和场地适宜件评价；2)场地地质背景和地质稳定性评价；3)土体性质的直观鉴定。定量分析可采用解析法、图解法或数值法性。考虑安全储备时，可用定值法或概率法。都应有足够的安全储备以保证工程的可靠定性分析和定量分析，都市在详细占有资料的基础上，运用较为成熟的理论和类似工程的经验，进行论证，并宜提出多个方案进行比较。 二、软弱土层中桥梁桩基础负摩阻力的计算

当桩侧软弱土层上有较大竖向荷载作用(如桥头土或路基填土)，且土层的压缩下沉量大于桩的竖向位移值时，该下沉压缩土层会对桩产生一种摩阻力，该力是向下的，从而增大桩所能承受的荷载。当土层中地下水位下降引起地面下沉及土层的压缩下沉速度大于桩身的下沉速度时，也会产生负摩擦力。负摩阻力的大小与土的性质、强度、压缩性、软土层的厚度、桩底持力层的刚性，以及桩长、横断面形状有关系。特别当桩基位于湿陷性黄土和软土地基中，应计算由此而产生对桩受力的不利影响，负摩阻力的计算主要是确定产生负摩阻力的深度范围及负摩阻力的强度大小。

1、负摩阻力的深度计算

桥梁桩身产生负摩阻力的深度，是桩侧土层对桩产生相对下沉的范围，它与桩侧土层的压缩、桩身压缩以及桩尖下沉等有直接关系。一般情况下，并不是在整个土层中产生负摩阻力。比如说打入桩，在桩开始打入时，桩的下沉速度远大于桩侧土层的下沉速度，因此桩周全部出现正摩擦力。经过一定时间后，若桩侧土层逐渐下沉，则以地面起正摩擦力慢慢减少，同时产生负摩阻力。此时会出现桩身上部为负摩阻力，下部为正摩擦力的情况。摩擦力为零的位置即为中性点，此点为桩在该处的变位置与周围土的下沉量相等点，中性点不太容易确定。

设hl为负摩阻力的厚度，即桩侧土压缩下沉曲线与桩的沉降变形交点到地面土层厚度，其值可按下式估算：h1=yh2。h2-软弱土层的厚度；y-深度修正系0.8。

2、负摩阻力强度及桩身总的极限摩阻力的计算

负摩阻力强度与桩的沉降、桩侧土压缩沉降、沉降速率等因素有关，从工程观点出发．最大的安全值是忽略其时间效应取得的。故最大负摩阻力强度的计算公式为。f=l/2qu，qu-软土层的无侧限抗压强度。对位于软弱土层上，由于软弱土层的下沉，也将对桩产生向下作用的负摩阻力。该土层的负摩阻力强度最大值为：fl=rhktgcp，式中r-土的容重；h-计算处深度；k-土的侧压系数，一般取0.5；桩基础极限负摩阻力的计算公式为：Nf=fANf或Nf=（f1+f）Anf

式中: ,r1-桩基础半径。

三、软弱土地区桥梁桩基础设计

软弱土主要分为湿陷性和非湿陷性两种，这两种软土的特性有很大的差异，当湿陷性软土地区放入桩基础在浸水后，不仅正摩阻力完全消失，其湿陷性也会消失，而且还会产生过大的负摩阻力，桩端土承担了该部分负摩阻力，从而导致桩长度增加，也增加了施工难度及工程造价。因此，计算并分析软弱土地区桥梁桩基长度及桩的截面形状是十分必要的。

1、软弱土湿陷性和非湿陷性的判断

黄粘土的湿陷性，主要根据室内浸水有侧限压缩试验所求得的湿陷系数&来判断，黄土地区的湿陷性系数按下式计算：＆=(hp-hp)／ho或&=(ep-ep’)／(1+eo)，式中&一湿陷系数，hp、ep—保持天然湿度和天然结构的土样，在有侧限条件下加压至一定压力时，压缩稳定后的高度和孔隙比；hp’、ep’一分别为上述加压稳定后的土样，在浸水作用下下沉稳定后的高度和孔隙比；ho、eo一分别为土样的原始厚度和孔隙比。测定湿陷系数的压力，一般采用300kpa，但对压缩较高的新近堆积黄土。可采用150kpa。当&0.02时，为湿陷性土质。

2、软土层中桥梁桩基础设计的几点注意事项

位于非湿陷性软土层中的桥梁桩基础和一般土层的桩基础设计相同。位于湿陷性土层中的桥梁墩台桩基础，设计时应穿过湿陷性土层深入非湿陷性土层内的一定的深度。保证地下水位不可能上升到桩底以上，且桩侧湿陷性土层不应该出现局部浸水现象，一般情况下，应按桩侧湿陷性土层可能因地下水位上升或因偶然性的原因出现桩侧整个深度完全浸水的情况进行设计。桩侧极限摩阻力f和桩侧土抗力地基系数的比例系数m，均应根据桩侧湿陷性土层为完全浸水时的液性指数IL来确定，IL=[(0.9eyw／ys-wp]/(wL-wp)，式中IL-液性指数；wp-土的塑限；wL-土的液限；yw-水的容重；rs土颗粒的容重。当IL≤0.4时，取0.4。如果桩侧了发生局部浸水情况，则该部分按上述见确定其f值和m值。桩底位于非湿陷性土层中，则按非湿陷性土层确定桩底极限承载力。因此，桥梁桩基础以下的地下水不会上升到桩底以上，位于桩侧的湿陷性土层不发生浸水现象，则桩侧极限摩阻力、桩底极限承载力和桩侧土抗力地基比例系数米均按天然状态下的实际情况确定。

结束语

软土地质条件下的桩基础，在桥梁设计过程中是经常会遇到的，上文只对桩基础设计的部分内容进行阐述，然而，软弱地质条件下的桥梁桩基础设计中还有许多问题有待解决。

参考文献：

篇6

前言

山区地质条件复杂恶劣，导致桥梁基础设计繁杂。优质的桥梁设计，可以为山区高速公路的施工提供便利，因此加强对山区高速公路桥梁设计分析是非常必要的。

是非常必要的。

1 山区高速公路桥梁设计原则

1.1使用舒适

山区高速公路桥梁在满足承载力的同时，还应尽量减少伸缩缝，加长连续段长度，同时还要充分考虑构件具有充足的刚度，以满足乘车舒适性的要求。

1.2经济性好、施工养护容易：

山岭地区地形起伏大，路线布设困难，高速公路桥梁结构物多，导致造价远远高于平原区高速公路，所以桥梁的设计要考虑其技术的可行性以及经济性指标是否达到最佳范围。山岭地区地形起伏复杂，施工场地布设十分困难，在有预制条件时，中小跨径桥梁尽量采用预制结构，大跨径桥梁由于施工场地受限，尽量采用现浇结构，在材料的选择上应缩短运距，就地取材。处在不良自然条件的桥梁必须具有良好的耐候性，而且便于养护管理。造型优美与自然相协调：桥梁修建应避免对自然环境的破坏，尽量减少对自然界平衡的破坏，确保植被的恢复，在施工期间还应注意减少对河流的污染，使其降低到最小程度。

2 高架桥与高路堤的比较

山区由于地形起伏大，纵横坡陡，桥梁多受地形控制而不受水文控制设置为高架桥，山区高速公路通过“V”形谷地或“U”形山间平原时形成高路堤。高架桥最大优势在于能与山区特有的地形、地貌特征相融合，减少对自然环境的干扰与破坏，防洪抗灾能力也优于高路堤方案，但山区桥梁施工场地比较狭窄，材料和构件的运输较为困难；高路堤设计方案的最大优点在于能充分利用前后路段的挖余废方，减少弃方困难，但路堤方案占用土地多，在环境保护、自然景观等问题上也造成很大的破坏，此外高路堤的稳定性受基底地质条件、路堤填料性质影响较大，工程可靠度低。路基规范规定，“路基中心填方高度超过 20m 时，宜结合路线方案与桥梁作方案比选。”，高架桥与高路堤方案的论证比选涉及面广，比选因素多，要从路线总体布局的角度审视方案是否合理，环境保护、自然景观、工程可靠度、工程造价等因素进行论证。

3 半边桥与挡墙的比较

山区高速公路路线不可避免的沿半坡布设，当地形横向陡峭时，处在半填半挖的路段非常多。对于中心填挖不高，但路基边缘填方很大，填方坡脚无法收敛的情况下，主要通过设置挡墙收缩坡脚和半边桥方案来处理。采用挡墙方案征地较多，运营阶段影响路基稳定性的因素较多，半边桥方案可以节约用地，降低工程风险，但造价较高。当最大填土高度 15m 附近时，应结合地形、地物、地貌、工程地质等因素进行论证后确定。

4 桥梁结构体系

山岭地区山高谷深，地形复杂，坡陡流急，路线布设要么顺山沿水，要么横越山岭，山区桥梁不可避免的出现平面曲线半径小，纵、横坡大，桥长较长。为保证桥梁在运营使用阶段的安全、舒适、耐久性，桥梁多设计为预应力连续结构，预应力砼曲线连续梁桥的特点是弯扭耦合作用，在弯扭耦合作用下，曲线梁桥会沿着某一不动点变形；而对于大长纵坡桥梁，在汽车制动力频繁、反复作用下，上部结构具有沿着下坡方向滑移的趋势，而且梁体的下滑很难恢复。当桥梁上下构间采用支座连接时，梁体的错动将导致支座受力不平衡，甚至脱空、破坏，而采用墩梁固结的连续—刚构混合体系可避免这种情况引起的梁体开裂现象。当纵坡较大、墩高较高时，为防止梁体的纵向滑移，增强桥梁的整体刚度，联内取较高的中墩作墩梁固结。对于连续刚构桥，一联中主墩刚度相差较大，可通过边跨合拢前后加卸载、中跨合拢前顶推主梁的方法来调整墩身的受力。

5 桥梁上部结构设计

山区高速公路，桥梁所占比重大，种类繁多，几乎囊括了所有的桥型，从缩短设计周期、加快施工进度、节约工程造价来讲，多数宜采用预制结构。高墩大跨桥梁因地形、地质、地貌等不同，因此采用的方案也不尽相同，本文不在阐述，重点介绍预制装配式桥梁结构。5. 1 跨径选择山区高速公路桥梁多采用标准跨径 20、30、40m，从桥梁上、下部协调一致美观角度来讲，20m 跨径一般适用墩高 25m以下的桥梁，30m 跨径一般适用墩高 40m 以下的桥梁，40m 跨径一般适用墩高 40m 以上的桥梁，这样可以减少跨径的种类，以使设计、施工标准化。同一标段的结构物应尽量采用相同跨径，保证施工方便，节约造价。部颁标准预制结构断面有 T 梁、装配箱梁以及空心板。相同跨径，采用哪种横断面形式更合理，本文以路基宽 24. 5m 的桥梁进行比较。跨径 20m 时，装配箱梁造价比空心板高 10%左右，T 梁造价比空心板高 20%左右。本文还对跨径 20m、30m、40m 的装配箱梁与 T 梁进行对比，结果表明：同跨径 T 梁的经济性均比箱梁略差，但两者造价相差不大，跨径 20、30、40m 的 T 梁比装配箱梁造价高 10% ～14%。装配箱梁的安装重量较大，运输、施工场地布设极其困难，后期维修养护困难，T 梁安装重量较轻，施工简单、便捷安全，对施工场地要求较低，曲线上横桥向可通过调整边梁外翼缘板长来适用曲线变化，先简支后结构连续的设置及施工较装配箱梁简单，可以更好的适应山区高速公路弯道多、半径小、桥墩高的特点。对于净空受限制的通道、天桥等中小跨径桥梁可优先选用空心板，装配箱梁吊装重量大，经济性介于空心板和 T 梁之间。总之，高速公路桥梁跨径和断面的选择，应考虑路线平曲线对桥梁设计及施工的影响，同时考虑施工预制场地、模板、施工工艺和造价经济。

6 桥梁下部结构设计

6. 1 桥墩

山区桥梁因地形条件的限制往往采用高桥墩，桥墩形式的选择多从桥梁的整体刚度和构件稳定性来考虑。桥墩的种类主要有柱式墩、薄壁墩及空心墩。高度较矮的桥墩（h < 40m）多采用施工方便、结构轻巧的圆柱桥墩，墩柱直径可以随墩高阶梯变化，既适应高墩受力特点，又节约工程造价。对于矮桥墩，设计由强度控制，但当墩高较高时，设计应考虑其稳定性以及墩顶因活载或温度荷载产生过大水平位移对上部结构产生不利影响。根据桥梁设计规范，L0/h >30 时，构件已由材料破坏变为失稳坡。当墩高大于 40m 时，应考虑采用薄壁墩，对于空心薄壁墩应注意预留通气孔，已调节内外温差，改善受力性能。6. 2 桥台山区桥梁桥台的设计往往受山区地形的限制，桥台型式的选择直接影响到两侧山体开挖和台前填土是否可以实施。桥台常用的型式有重力式 U 型台、肋式台、桩柱式台。位于倾角较大的山体斜坡上的桥台不宜采用台前设有填土锥坡的桥台类型，如肋板台，避免台前锥坡的不稳定性，只有在地形较为平缓的地段可以采用填土锥坡桥台，如桩柱式桥台；对边坡稳定性有十分的把握可采用 U 型台，扩大基础外，一般应采用桩式桥台或组合式桥台较安全。根据《墩台与基础》规定，U 台的高度宜控制在 10m 以内，由于纵横坡较陡，根据地形、地质、地貌做成台阶状，节省台身材料数量。当山体较为平缓，填土高度小于 5m 时，可以采用桩主式桥台。

6.2 基础

山区高速公路桥梁由于地形条件复杂，两侧的地质岩性差异较大，往往将一侧设置成扩大基础而另一侧则采用桩基础，扩大基础与桩基础是山区桥梁最常用的基础类型。由于山区一般地质情况较好，桩基础多为嵌岩桩，地质情况较差地段采用摩擦桩。根据桥梁纵、横断面地形变化以及岩性差异情况，基础可采用台阶式。

7 结束语

高速公路桥梁由于地形条件复杂，岩性差异大，设计人员需要先收集完整的资料，并根据具体地段的实际情况，进行充分的对比分析和论证，选取最佳的山区高速公路桥梁设计方案确保高速公路桥梁的安全、舒适、经济性。

参考文献：

篇7

中图分类号：U445 文献标识码：A

前言

国际预应力协会(FIP) 1996年定义体外预应力为预应力筋布置于截面之外的预应力。作为后张法预应力体系的重要分支之一的体外预应力结构因其施工方便、节省材料、减轻自重、降低造价、方便检修维护更换等优点,已越来越受到工程界的重视。

一、体外预应力的特点和构成

1、体外预应力混凝土结构的主要优点

由于在构件中不设预埋孔道,可使腹板厚度减薄从而减轻结构自重;梁体混凝土灌注无管道阻碍,易保证质量,从而可提高结构的耐久性;可方便地检测预应力筋的腐蚀程度,必要时可更换预应力筋;无制孔、压浆等工序,结合逐跨施工法及悬臂施工法,施工速度快,综合效益好;当体外预应力用于既有桥梁加固时,可以较明显地提高结构的承载能力和改善结构的使用性能,同时对桥下净空几乎无影响,并且施工时可最大限度地减少对车辆交通的干扰。正是由于体外预应力具有的上述诸多优点,国际结构混凝土协会前主席、著名桥梁工程师在“预应力混凝土桥梁的新趋势”一文中指出:“预应力混凝土桥梁发展的一个主要趋势是逐渐增加采用体外预应力”。促使预应力混凝土桥梁中更多地采用体外预应力的一个现实原因是结构安全性和耐久性的要求。

2、体外预应力混凝土结构的基本组成部分如图1，包括以下几方面。

图1 体外预应力混凝土结构的基本组成

(1)体外预应力索、管道和灌浆材料；

(2)体外预应力索的锚固系统；

(3)体外预应力索的转向装置；

(4)体外预应力索的防腐系统。

体外预应力索与混凝土结构可能有粘结联系的地方只是在锚固区域和设有转向装置的部分。

二、体外预应力索、管道和灌浆材料

体外预应力混凝土结构所采用的预应力索一般由钢绞线组成，包括与体内预应力混凝土结构完全相同的普通钢绞线以及镀锌钢绞线或外表涂层和外包PE防护的单根无粘结钢绞线。体外预应力索的管道主要起防腐作用，它通常有两种形式：一是全部采用钢管道；二是钢管与高密度聚乙烯管道相结合的方式，即除了在锚固段及转向弯曲段采用钢管外，在其他直线段均采用HDPE管道。

体外预应力索管道的灌浆材料可分为刚性灌浆材料和非剐性灌浆材料。剐性灌浆材料通常是指水泥，非刚性灌浆材料主要是指油脂和石蜡。

水泥灌浆是最简单和常用的，它可以适用于与结构有离散粘结的体外预应力结构，也适用于与结构完全无粘结的体外预应力结构。而油脂和石腊通常用在由普通钢绞线和钢制管道组成的预应力系统中，以达到钢索与结构无粘结的目的。图2和图3分别为两种典型的体外索形式。

图2 普通钢绞线外包HDPE防护体的体外索

图3 单根无粘结钢绞线外包HDPE防护体的体外索

体外预应力索及管道和灌浆材料的选择标准主要基于以下几个方面的考虑――

1、环境条件和钢索的暴露程度

当结构构件通常处于干燥、潮湿、长期湿润或干湿交变的环境中时，可用如图2的钢索，当结构构件在严重侵蚀性的恶劣环境中时，可用图3中防护能力较强的钢索形式。管道和灌浆材料选择受环境的影响不大。

2、钢索索力调整和钢索的调换

通常是指体外预应力索的多次张拉以及在施工期或使用期的拆卸和调换。不管管道和灌浆材料如何选择，只要采用单根无粘结钢绞线组成的钢索，就能够满足多次张拉的要求。如在锚固和转向位置处采用双层管道，不管钢索是何种类型，均能达到拆卸或调换的要求。而当体外预应力索在锚固及转向位置采用单层管道时，则只能采用无粘结钢索和非刚性灌浆材料，才能保证钢索的拆卸和调换。

3、钢索张拉时的摩擦力

钢索与管道之间的摩阻力会引起预应力损失，该项损失与管道不平整系数k是和钢索与管道间的摩擦系数μ相关。体外无粘结钢索k是和μ值非常小，所以往往在特别长或弯道很多的情况下采用。

三、实例分析

某快速环线工程全线采用立交高架桥的设计方案，其中跨越津塘路部分称为快速环路工程津塘路高架桥，其中 R 线 20#-25#墩结构设计为五跨一联连续预应力混凝土单箱单室箱梁，且部分预应力束采用体外预应力技术。

1、体外预应力箱梁的设计

作为试验联的跨径布置为 28m+28m+28m+27m+27m。横向布置为 0.5m 防撞护栏+15.5m 车行道+0.5 米防撞护栏，全宽 16.5m。结构形式为连续箱梁，截面形式为单箱单室，梁高为 2.0m，采用单箱单室截面，箱梁两侧悬臂为 3.75m，采用斜腹板形式。腹板正常段厚度为 0.5m，加厚段厚度为 1m，与高架桥的截面形式统一。桥面铺装采用 6cm 混凝土铺装+9cm 沥青混凝土铺装，截面形式如图4所示。

图4

由于本次研究的实际工程为单箱单室大悬臂结构，为整体工程外观及安全考虑并没有减小截面腹板尺寸，因为结构所选取的腹板厚度已经是接近结构剪力要求的最小厚度了，两边墩处的加厚段长度为 3.3m，中墩处两侧加厚段 5m，加厚段和正常段之间为 3m 的渐变段。

2、体外预应力束的设计拟定

该体系属于无灌浆、可拆卸替换的无粘结体外预应力体系，其主要组成为：体外预应力钢索：选用以高强钢绞线为原料进行强化防腐处理的环氧全喷涂无粘结筋作为预应力钢筋。体外预应力钢索的防护系统：选用的环氧全喷涂钢绞线由环氧层、油脂层、PE 层形成三层防腐，防护效果极好。

3、体外预应力的转向装置：

体外预应力钢索的锚固系统：采用双层喇叭管结构，并在内层喇叭管内灌注水泥砂浆、环氧砂浆或油脂。这种结构，既可方便换索，又可借助砂浆的握裹力提高整个体系锚固的可靠性，且对露的钢绞线起到加强防腐的作用。

4、体外预应力减振器：

为使索体自由段的振动频率不同于整个结构的振动频率，必须在适当的距离安装减振装置使索体自由段的振动区间变短并给索体适当的减振，以避免索体产生有害的振动。对于体外束部分，参考有关文献和体外束的已有研究成果，体内预应力束的数量的增加能增加结构的延性，分散裂缝的发展，减少二次效应的影响，破坏时体内束的应力将达到其极限应力，大大的提高了其极限应力。因此采用体内束、体外束结合的思路来进行预应力设计，即体内、体外束各占一半。体外、体内预应力束数量的估算不再详述。体外束采用环氧全喷涂钢绞线。为了充分的发挥体外预应力体系的可更换，可调节应力的优点，本次设计对预应力锚具采用了可更换的体外束专用锚具，要能够在未来进行更换。由于工程实际的一些限制因素，此联的前后联箱梁均已浇筑完毕，在梁体外面已经没有空间进行体外预应力束的张拉，因此此联的体外束的锚具全部设计在箱梁的内部，采用了在第三跨跨中对穿进行单向张拉，在梁端设置锚块进行锚固的体外束张拉方法。在正常情况下还是应该将预应力束穿过梁端，并采用两端张拉的方法。按照上述的原则，在箱梁内部设置有转向块和锚固块，转向块的布置位于腹板正常段的两端，此位置基本位于正负弯矩交替范围内，是较为合理的。

结论

在桥梁加固方面,体外预应力技术已被广泛使用,而且体外预应力技术的再发展本身也得益于其在加固方面的完善。特别是将斜拉索的防护技术应用于体外预应力束之后,体外预应力筋的防腐蚀问题得到根本解决,作为一种主动的结构加固技术,体外预应力有着体内预应力所无法比拟的优势而倍受青睐。随着新材料的发展和在工程中的应用,体外预应力混凝土桥梁有着强大的生命力和广阔的应用前景。

【参考文献】

篇8

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（a）-0073-02

桥梁的造价、质量及施工工期等往往都深受桥梁下部结构的影响，桥梁发生的事故大多与下部结构设计有着直接的关系，如沉降不均均匀会导致的桥面开裂和桥体倾斜等。在整个桥梁工程的设计中，下部结构设是整体设计的重点，下部结构设计的合理与否关系的整个桥梁工程的安全和成本的控制。目前桥梁的下部结构设计应更注重合理性的设计，而非可行性设计，可行性设计仅考虑了暂时桥梁工程的稳定性，对后期影响后期桥梁工程整体以稳定性的因素较为模糊，合理性设计更注重后期结构的稳定，更趋于安全。对此，笔者通过对比中外桥梁下部结构的设计形式及下部结构的与缺点，针对我国桥梁下部结构设计时应注意的问题和要点进行了分析阐述，对桥梁的下部结构的合理性设计提出一些建议和看法。

1 桥梁下部结构形式

1.1 国外的桥梁下部结构形式

早期的桥梁建设中，国外的大桥的基础以气压沉箱基础为主。随着建设的发展，20世纪40年代，沉井基础得到广泛的推广，成为桥梁下部结构的优选基础类型。随着科学技术的飞速发展，20世纪70年代中期左右，各个国家对桥梁基础都有自己成熟的技术，因此出现了多种类型风格的基础。

在美国，早期桥梁建设中，桥梁的下部基础主要采用气压沉箱，修筑了纽约布鲁克林大桥、Eads大桥。但这种基础基础结构造价高、劳动力需求大、施工较为危险。鉴于以上缺点，美国的工程技术人员对其在基础上进行了改进，发明了沉井基础，如美国旧金山的奥克兰大桥、金门大桥都采用了此基础。二战过后，美国桥梁基础的类型日益增多：1955年，查蒙德・圣莱弗尔（RlchmondSanRafael）首创钟形基础；1957年，美国庞加川湖桥模仿我国武汉长江大桥试验采用了管柱基础；1966年的美国班尼西亚马丁尼兹桥（BeniciaMartinez）采用了钢筋混凝土沉井和钢管桩的组合基础；1983年，俄勒冈桥（Oregon）采用双曲线钟形基础。1994年，切萨比克一特拉华运河大桥采用预应力钢筋混凝土方桩基础；同年，休斯顿航道桥使用钢筋混凝土方桩做为桥下部结构的梁基础[1]。

在桥梁大国丹麦，1935年丹麦小海带桥（TheLittleBelt）采用了钢筋混凝土沉箱基础；到了1937年，斯托司脱隆桥（storstrom）采用了较为成熟的沉井基础；1970年，新小海带桥亦采用了混凝土沉井结构基础；1998年，大海带桥（GreatBeltBridge）的主桥主塔基础采用了高重力的设置基础；2000年，厄勒海峡大桥亦全部采用设置基础装的方案进行。目前丹麦的大桥下部结构设计和施工技术已经处于世界领先地位。

桥梁大国日本，1970年，广岛大桥、神户的波特彼河大桥、歧阜县大桥、早漱大桥、新木曾川桥、日本港大桥等均采用了沉箱基础；1998年，日本建成了世界上跨度第一的明石海峡大桥，此桥采用了圆形设置基础。同时，钟形基础、多柱式基础、锁口钢管桩基础在日本桥梁基础亦有所涉及和发展。

1.2 国内的桥梁下部结构形式

在我国，解放后桥梁建设才陆续开始，桥梁基础形式主要为沉井基础、管柱基础及钻孔灌注桩基础。例如：杭州钱塘江大桥采用了气压沉箱基础；长江上第一座桥梁，武汉长江大桥首创了管柱基础，鉴于其结构的优越性，国外亦先后把管柱基础应用于实际工程；南京长江大桥采用了沉井基础；襄樊汉江桥、枝城长江大桥和重庆长江大桥等均采用了沉井基础；北镇黄河大桥首次采用了灌注桩基础，随后这种基础类型在我国桥梁广泛采用[2]。

20世纪80年代，我国开始建设跨海大桥。厦门大桥首次采用以嵌岩钻孔灌注桩为桥梁下部结构基础；广东虎门大桥采用的基础形式亦是钻孔灌注桩基础，成为了我国连接珠江三角洲的重要交通工程；我国第一座具有国际影响力的东海大桥，其主通航跨基础采用钻孔灌注桩基础，对于非通航段采用了钢管桩基础，这种类型的基础充分考虑了适用性与耐久性，使造价与工期相互协调，是我国桥梁建设的典范。

世界上第三长的的桥梁和第二长跨海大桥――杭州湾大桥，开创了国内外大直径超长整桩螺旋钢管桩；上海长江大桥是世界最大的桥隧结合工程，采用了钢-混凝土组合结构作为桥下基础。随着我国跨海大桥工程项目的不断开工建设，积累的经验也会越来越丰富，下部结构的设计和施工也会越来越成熟。

2 桥梁下部结构设计内容

桥梁下部结构的设计大致分为：桥台的设计、桥墩的设计、高墩的设计、防撞结构设计、及耐久性等设计。桥梁下部结构设计的好坏，关系着整个工程的质量，下部结构的设计需要做到“合理”，而不是可行。为此，针对上述设计内用予以合理性的分析。

2.1 桥墩与桥台的设计与计算

对于墩台的设计，首先应确定作用在墩台上的荷载，各荷载和外力的计算值，应采用墩台在正常情况下结构上有可能出现的最大荷载值。土压力计算一般采用库伦主动土压力公式，而不是郎肯土压力计算，这在设计中应给与重视，不要用错计算方法，这两种计算方法有着本质的区别：垦理论是根据土体中各点处于平衡状态的应力条件直接求墙背上各点的土压力.要求墙背光滑，填土表面水平，计算结果偏大.而库仑理论是根据墙背与滑动面间的楔块型处于极限平衡状态的静力平衡条件求总土压力.墙背可以倾斜，粗糙填土表面可倾斜，计算结果主动压力满足要求，而被动压力误差较大.朗肯理论是考虑墙后填土每点破坏，达极限状态；库仑理论则考虑滑动土体的刚体的极限平衡。活载土侧压力的计算，铁路桥台要考虑其沿横桥向的分布宽度，而公路桥台则按横桥向全宽均匀分布处理。墩台所受的各项荷载中，除恒载外，其他各项荷载的数值是变化的且不一定同时发生。因此在设计墩台时，就需要针对不同的验算项目，确定各种可能的最不利荷载组合，对墩台加以验算，确保设计安全。在荷载组合当中，车辆活载起着支配作用。重力式桥墩计算中，一般需验算墩身截面的强度、墩身截面的合力偏心距及桥墩的纵向及横向稳定性[3]。

2.2 高墩的设计

在桥梁设计中，对于较矮的桥墩，设计中预先考虑的是桥墩的强度，而对于高墩的桥梁，设计的重点集中于桥墩的具体高度、稳定性及墩顶弹性水平位移的验算。其设计方法与桥墩的设计方法大致相同。

2.3 防撞结构设计

防撞结构的设计主要应对的大面积流水对桥墩的撞击力、大面积流冰堆积现象、流水对桥墩的磨损以及过往船只的撞击力等对桥墩的危害。针对流水及流冰的撞击，在中等以上流冰河道（冰厚大于0.5m，流水速度大于1m/s）及有大量漂流物的河道，应在迎水方向设置破冰棱体；航宇繁忙的河道，船只的过往及船体的失控或能见度较低都会造成传播与桥墩相撞，为此桥墩设计中不但要有一定的抗船舶冲击荷载的能力，还应进行缓冲和保护设计，预防或改变船只冲击荷载的方向或减少对桥墩的冲击荷载，不使其破坏。以东海大桥为例，其主墩的防撞设计为钢筋混凝土防撞墩的形式，采用钢管桩基础，位于主墩的东西两侧设有防撞墩，护舷牛腿设在防撞墩与主墩承台之间用以将强整体稳定性，每个防撞墩内采用壁厚20mm，直径1300mm的螺旋焊缝钢管作为防撞桩，以应对流水、流冰及船舶的撞击。

2.4 耐久性设计

桥梁下部结构的耐久性设计分为：承台与墩柱的耐久性设计、管桩的耐久性设计、钻孔桩的耐久性设计等。不同地域、不同环境会引起桥梁下部结构的不同腐蚀，腐蚀严重与否直接关系到整个桥梁的安全。承台与墩柱的耐久性设计采用富裕余量、被覆防护材料和涂料、阴极保护等；管桩的耐久性设计可采用包覆层保护、选用高耐久性混凝土提高密实度，减少孔隙率、增加混凝土保护层厚度等方法；钻孔灌注桩的混凝土靠自重压密，因此其密实性难以与经过振捣密实的混凝土相比，为增加钻孔灌注桩的防腐性能，可适当增大钢筋保护层的厚度（至少为75mm），并在灌注桩上部采用掺合料混凝土提高混凝土的密实度[4]。根据腐蚀区域的划分，承台及墩柱结构主要位于浪溅区，将遭受比较强烈的腐蚀作用。采用适当的混凝土保护层厚度，保护层厚度可参考交通部（（海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》中的有关规定，并根据高性能混凝土的设计模型FICK定律来确定一个合适实际需要的保护层厚度。

3 结语

总体讲，在建桥梁工程，其下部结构设计得是否良好关系着桥梁的成本、质量及工期。故设计人员进行桥梁下部结构设计是，要从实际情况出发，注重对桥梁下部结构的合理性设计和概念设计，以保障桥梁质量以及后期的使用安全。

参考文献

[1] 吉亚祥.桥梁的下部结构设计讨论[J].江西建材，2015（2）：132.

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1 工程基本情况

某大桥的桥位处于平原区蜿蜒型河段，其中左岸是河漫滩，已经建有人工的江堤，右岸则为高漫滩，河床坡降小，河床土质为低液限粘土、细砂、中砂。该处河段左岸修有围堤，经建国以来多年的治理，围堤已具备抵御100年一遇洪水的防洪能力。

桥位区属于吉黑褶皱系松辽中断陷中央凹陷，与东南隆起相临。桥址区地层主要为三层：第一层为第四系全新统的冲积层，以粉细砂、中砂为主，厚度20～22m，第二层为上第三系的半成岩内陆湖盆相沉积层，以粉质粘土层及砂层呈互层状产出，厚度25～30m，第三层为白垩系泥岩，埋深46～54m，全风化层3～10m厚，其下为弱风化泥岩。

主要技术指标：

1)荷载标准：汽车―超20级，挂车―120。

2)设计洪水频率：特大桥为1/300。

3)桥面宽度：特大桥采用上、下行分离式断面，单幅桥面宽度为12.70m(0.50＋净-11.75＋0.45)。

4)桥面采用单向横坡2%。

5)护栏防撞等级：特大桥行车道内侧护栏防撞等级为Sm级，外侧护栏防撞等级为PL3级。

2 桥型方案总体设计原则

桥型方案的研究是桥梁设计最为关键的环节。桥型方案研究不仅仅是对桥梁方案本身的研究，事实上应首先考虑桥梁总体设计，即桥位处所在区域政治、经济、文化及历史背景，桥位处的自然、人文、景观、地形、地貌、地质、水文、气象条件等因素，提出可供比选的桥型方案。

桥型方案的选择在满足使用功能和经济适用的前提下，力求技术先进，结构新颖，行车舒适安全，同时考虑泄洪、通航、地质、地震条件以及城市交通发展的要求，富有时代气息，考虑和地形、地貌和周围环境景观的协调配合，充分体现现代化桥梁建设新水平。

通过对各比选方案就桥长、跨径组合、结构体系、施工工艺、工程造价、桥梁美学等方面进行综合技术经济分析比较，提出桥型推荐方案。

结合该大桥工程实际，桥型方案构思原则如下：

1）该大桥在满足使用要求的前提下，结构形式的确定以符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求。标准化、系列化、因地制宜、方便施工和养护为原则，注重环保设计，并考虑美观，使其富有时代气息。

2）桥孔划分考虑因素，一般为桥位处地形、地质、水文以及通航要求等，诸如地质条件、水面宽度、水深、流速、河床断面变化及堤防、通航净空等。充分考虑桥孔的合理配置，尽量达到结构受力和理、造型美观。

3）尽量使桥梁上、下部结构工程造价总和最小，全寿命造价最小。

3 方案比较

3.1 方案提出

该大桥为该段的控制性工程，在桥型方案选择上，根据地质、地震、通航、水文等要求，对主桥提出了5个方案桥梁结构型式进行比较。

第一方案：装配式预应力混凝土简支转连续T梁，桥孔布置33×40+（12×50）+6×40，桥长2160m。

第二方案：100m变截面预应力混凝土连续箱梁，桥孔布置32×40+（65+5×100+65）+6×40，桥长2150m。

第三方案：368m双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，桥孔布置30×40+（39.4+160+368+160+39.4）+4×40，桥长2126.8m。

第四方案：107m中承式钢管混凝土拱，桥孔布置34×40+（36.5+5×107+36.5）+4×40，桥长2128m。

第五方案：648m连续钢箱梁悬索桥，桥孔布置26×40+（230+648+230），桥长2128m。引桥采用跨径40m装配式预应力混凝土简支转连续T梁，联孔长度为4孔一联和5孔一联，简支T梁现场预制，在桥上现浇连续段接头，完成体系转换，形成连续结构。

结构型式详见表1。

表1 结构型式

项目 第一方案 第二方案 第三方案 第四方案 第五方案

平桥上部结构型式 装配式预应力棍凝土简支转连续T梁 预应力混凝土连续箱形梁 双塔双索而预应力混凝土斜拉桥 中承式钢管混凝土拱 三跨连续钢箱梁悬索桥

上部 主桥桥孔布置(孔×m) 12×50 65+5×100+65 160+368+160 36.5+5×107

+36.5 230+648+230

雅达虹岸引桥(m) 33×40 32×40 30×40+39.4 34×40 25×40

炼油厂岸引桥(m) 6×40 6×40 39.4+4×40 4×40

下部 主桥主墩结构型式 圆柱式墩 矩形墩倒 Y形塔 重力式墩 H形塔

主桥边墩结构型式 矩形柱式墩 圆柱式墩 矩形柱式墩 圆柱式墩

引桥桥墩结构型式 圆柱式墩

引桥桥台结构型式肋 板式桥台

基础 主桥主墩结构型式 钻孔灌注桩基础 沉井基础

其它墩台结构型式钻 孔灌注桩基础

3.2 方案必选

各方案从结构受力、施工养护难易程度、使用舒适性、桥梁美观等方面进行如下的比较。

第一方案：该种结构形式采用较普遍，主梁集中预制，双导梁安装，在桥上完成体系转换，形成连续结构，施工工艺简单，施工工期短，造价低，可以满足使用功能和通航要求，但桥型单调、呆板，孔径小，桥墩多，由于航道在桥位处为弯道，通航条件差。

第二方案：造型简洁、线条明快，结构刚度较大，对固接墩下部的抗震性能要求高，为了满足桥梁的抗震要求，主桥需采用两个固接桥墩，由于桥墩高度不高，因此由于温度变形对主梁及桥墩受力均不利，中孔合拢前需对两侧主梁进行顶压，以降低收缩、徐变、降温与升温的不对称程度。主梁截面采用分离式单箱单室断面，三向预应力结构，主梁采用悬臂浇筑方法施工，设计及施工技术成熟，造价略高。

第三方案：该方案跨径大、主塔高，造型宏伟美观，景观效果好，技术先进，体现时代精神和现代气息，结构采用全飘浮体系，抗震性能大大提高。主塔采用倒Y型或A型，拉索为空间双索面，主梁采用双主肋断面，主塔采用爬模施工，主梁采用悬臂浇筑施工，设计、施工及控制复杂、要求高，造价高。

第四方案：该方案桥型新颖，主桥主梁高度小，与桥高配合协调，但结构抗震性能较差，设计及施工工艺复杂，且引道路基需加宽；桥位处地质情况差，沉井基础工程量大，使该方案造价较高。

第五方案：该方案跨径较大，造型宏伟，技术先进，主梁采用混凝土主梁，自重较重，造价较高，主桥锚碇采用重力式锚，施工复杂，该方案造价最高。

通过论证可以看出：第三方案双塔双索面斜拉桥、第四方案中承式钢管拱、第五方案三跨悬索桥均较美观，但造价较高，施工困难，桥面以下的高度较矮，较难发挥这几种桥的立面美观的特点。第一方案结构简单，但下部多，总造价虽较低，但对通航不利。综合考虑各方面因素，采用第二方案体系较合理，主桥为预应力混凝土半刚构-连续箱形梁，引桥为装配式预应力混凝土简支转连续T梁。

4 结束语

桥型方案设计本身就是一项复杂和灵活的工作，特别是对于一些桥位比较复杂的桥梁，具有曲线、大超高、大纵坡、高墩和长桥等特征的桥型方案设计，还处于摸索阶段，有很多新的问题需要进一步的探讨和研究。随着社会经济和公路事业的日益发展，大力发展高速公路将成为必然，因而高速公路桥型方案设计必将日趋成熟。

参考文献：

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1前言

随着我国现代桥梁结构设计理论的发展，由容许应力法发展到基于可靠度理论的半概率设计法、近似概率设计法及全概率设计法等，基于可靠度的桥梁结构优化设计开始快速的发展了起来，这无疑是设计思想和设计理论的一大进步。

由于大部分桥梁是超静定甚至是高次超静定结构，结构复杂，而且设计变量多（如几何尺寸、材料参数等），使得进行整体优化依然存在困难。因此，桥梁结构的优化设计多以局部优化为主，但对桥梁的评价是以整体效果为主，局部优化对整体改善的效果难以评定，各个构件独立优化后构成的结构体系并不一定就是最优。随着体系可命度理论的发展，桥梁结构优化设计可以以可靠度为约束条件，以整体经济指标、整体结构功能或整体动力性能最优为目标进行优化。

2 结构体系可靠度的基本理论

对于单个构件或截面的可靠度，其极限状态一般定义为单一的失效模式（如拉坏、剪坏、失稳等），但在实际中，同一个结构往往涉及多种或多个失效模式，若其中任意一个失效模式出现，则会造成构件或结构体系的失效。另一方面，结构体系的系统组成方式有串联、并联和混联（由串联、并联组合而成），对于一个复杂结构体系，某个构件的失效未必会造成整个结构体系的破坏。因此，体系可靠度的研究可认为是多个功能函数的可靠度问题。

2.1 结构体系可靠度的一般计算式

设结构体系A由n个构件单元A1、A2 …An组成，单元Ai（i=1，2…n）的荷载效应Si和抗力Ri分别有分布函数Fi（x）和Gi（x），密度函数fi（x）和gi（x）。

构件单元Ai的可靠概率为

（1）

结构体系A的可靠概率为

（2）

式中，pA（x1， x2，…，xn）为在指定荷载效应水平（x1， x2，…，xn）下A的可靠概率；fs（x1， x2，…，xn）为荷载效应（S1， S2，…，Sn）的联合密度函数。然而这是一个复杂的多重积分，涉及到构件或失效模式间的相关性质，在实际工程中难以精确求解，在实践中往往采用近似估算的方法。

2.2 串联、并联体系的可靠度估算

在结构体系可靠度分析中，根据构件失效与体系失效之间的关系，可将实际结构理想化为串联、并联和这两种体系的组合。

串联体系是指结构体系A中任意一个构件单元（或失效模式）Ai（i=1，2…n）失效就导致结构体系A失效。A的可靠概率为

（3）

按一般界限法，有

（4）

当构件单元A1、A2 …An相互独立时取左边等号；当单元完全相关时取右边等号。

并联体系是指结构体系A中全部构件单元（或失效模式）失效才导致结构体系A失效。A的可靠概率为

（5）

按一般界限法，有

（6）

当构件单元A1、A2 …An完全相关时取左边等号；当单元相互独立时取右边等号。

一般界限法取两种极端情况作为上下界，易于理解和运用，但其估算范围较宽，于是学者们提出了精度更高的窄界限估算法、PNET法、β约界法和蒙特卡罗法等近似计算方法，但这些方法较为复杂，在由体系可靠度求解构件可靠度的逆运算存在着较大困难，可作为结构优化后的体系可靠度验算。

3 桥梁结构体系可靠度的优化分析

桥梁结构体系可靠度的优化，就是在给定的整体可靠度指标条件下，根据一定的目标函数，从整体到局部，分析构件的合理可靠度，最后再从构件到体系验算整体可靠度及目标函数的过程。

3.1 优化模型

假设桥梁结构A由n个构件单元A1、A2 …An组成，以整体经济费用为目标函数，整体可靠度为约束条件建立数学规划：

（7）

式中，W和Wi分别为桥梁整体和构件的经济费用；PA和P*分别为桥梁整体可靠概率和整体可靠概率要求。

该模型实际上就是在保证整体可靠度的条件下寻求总的经济费用最低。各构件的经济费用与尺寸和材料有关，尺寸和材料又影响其可靠度，因此假设构件的经济费用为其可靠度的函数。当然，除了整体经济费用，还可以以整体动力性能作为目标函数，或以效能-费用比作为指标，把美观等方面的评价通过权重也纳入效能的表达式里，甚至可以使用多目标优化，以达到安全、经济、适用和美观的统一。

3.2 优化分析

式（7）的优化模型可以说是属于概念模型，具体分析要视其第二式目标函数的具体表达。假设构件的经济费用与其可靠度在一定范围内承线性关系，并考虑其失效造成的经济损失，式（7）第二式可表达为

（8）

式中，Ci为构件i的造价系数，则Cipi为其造价；Li为构件i失效时的经济损失。该表达式为。

若使用效能-费用比作为指标，式（7）中第二式可改为

（9）

式中，M为桥梁整体美观的评价；α、β为衡量整体可靠度PA和美观度M的权重。

对于式（8），Ci不一定大于Li，根据不等式定理有

（10）

当且仅当

时取等号。

因此，当所有构件的经济费用期望值相等时结构体系的总经济费用期望值最低。通常有Ci

对于式（9），由于其难以展开成关于pi的显式表达，对于类似表达的优化则往往需要寻求数值解。随着电子计算机硬件的发展，大型计算的耗时越来越少，可靠度的分析可使用响应面法、蒙特卡罗法甚至仿生学（如神经网络）等方法结合有限元、有限差分和边界元等方法进行，这样可得到更精确的数值解，甚至可以同时进行多目标优化。

当结构体系较为复杂时，可将结构分成若干个子结构，作为总体结构的“子构件”，每个子结构可以再往下分级，直到基本构件。每一级的优化同样可以应用上述模型及步骤，从整体到局部逐级分析每层子结构或构件的合理可靠度。尽管如此，在已知上层可靠度求解当前层的合理可靠度时，往往需要下一层的信息（如费用等），这便增加了方程的未知数，方程需联立到底层构件才能求解，另一种方法是按经验给出下一层信息求解当前层，然后进行验算调整。

3.3 整体可靠度验算

虽然由根据带可靠度约束的优化模型求解出可能最优目标函数值及各构件的可靠概率，但其结果是在一定的假设或简化的基础上求得，忽略了一些细节如结构间的关联性质和荷载信息等，而且由整体可靠概率往往难以精确反算出各构件的可靠概率，由此求出的结果较为粗糙，并不一定最优甚至不满足要求，因此必须进行更高精度的整体可靠度验算，并逐步调整到最优解。在调整过程中还应注意到当构件可靠概率改变时，材料或尺寸等参数相应改变，而构件的刚度及内力也会随之改变，即构件的抗力和荷载效应均产生了变化，构件的可靠度需重新计算。