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桥梁建设结构的环保设计分析

来源:中国职称论文咨询网作者:kaiting时间:2018-05-23 14:13

  这篇桥梁工程师论文发表了桥梁建设结构的环保设计分析,桥梁作为重要的交通枢纽, 在我国交通事业中起到了重要作用。桥梁建设作为重要的枢纽, 要确保其质量与寿命, 技术人员在设计施工中也采用了大量的先进手段, 论文提出了环境保护的桥梁结构设计方法,落实环保设计理念。

桥梁工程师论文

  关键词:桥梁工程师论文,公路桥梁,下部结构,设计方法

  引言

  随着我国桥梁建设技术的发展以及生态环保理念的贯彻,未来的桥梁建设中不仅仅要考虑可施工性和结构的安全性,还需要兼顾环保和生态等新理念,使得桥梁设计与周边环境能够融合协调,形成生态链系统的和谐共处发展。在桥梁的建设过程中,必然会对周边环境产生影响。从建设初期而言,因为施工过程中粉层污染、施工机械噪声影响、临时占地等,不可避免地对周边环境和生态系统产生破坏;从运营过程而言,桥梁的建设又会带动区域经济发展,方便人员与货物运输,提高社会经济发展,从而带动区域经济的增长;从运营寿命中后期来说,与环境协调性不好的设计方案不仅会影响区域规划,还会对道路桥梁本身产生影响,造成路桥使用性能不佳、寿命折减乃至结构安全等问题。

  因此,从桥梁与周边环境友好协调的发展来看,需要考虑环境保护对桥梁进行系统而全面的设计。桥梁下部结构包含基础、桥墩和桥台等,这些是桥梁受力承载的重要构造,同时又是桥梁建设中的主体工程,特别是在目前桥梁上部结构预制装配式工艺大力发展的情势下,下部结构的建设往往对环境产生直接而且显著的影响。本文首先分析桥梁建设对环境的影响特点,通过分析并明确其产生的破坏和危害,对桥梁下部结构进行详细的阐述,可提供考虑环境保护的设计方法和要点,以形成桥梁与周边环境友好共处的生态系统。

  1桥梁建设对环境影响分析

  桥梁建设完成后的使用寿命达到100年以上,这意味着桥梁将作为永久性建筑物深入地影响到周边的环境设施,特别是对于桥梁下部结构而言,其建设过程中需要进行开挖、填筑、钻孔,需要大型机械设备配合使用,需要石料、水、水泥等建筑材料作为支撑。因此,桥梁的整个建设过程必然对周边环境产生各种程度的影响,这里分别从生态系统、地质地形、水与大气、社会环境等方面进行分析[3]。

  1.1生态系统

  桥梁建设对生态系统具有重要影响:首先,基础和桥塔的建设需要进行开挖,往往采用钻孔灌注桩或者扩大基础,这必然会破坏植被系统,同时产生水土流失;其次,建设过程中需要占用田地,如果是农田区域则破坏农田土壤结构,使得桥梁建设完成后1~2年都难以恢复到原有的土壤状况,必然对耕地及其产量产生影响;再则,处于城镇区域的桥梁建设,面临拆迁的问题,可能会破坏一部分建筑物或者水利工程。以上都是对生态系统的破坏,控制良好的情况下生态系统会受到影响而不至于生态链的断裂,后期可以进行修复;如果控制不好或者不进行控制,则可能导致生态系统严重破坏,以植被系统而言会使得后期该区域内草木难生。

  1.2地质地形

  桥梁的建设对地质产生影响,例如山区环境建设的桥梁,由于基础施工对地下环境产生一定的影响,可能会破坏原有的岩土稳定性,引发地质运动如滑坡等;河流环境建设的桥梁,因为桥墩的阻水效应,可能造成水流速度变慢、水流方向改变、浅水区和深水区位置迁移、河道阻塞等,从而引起不可预测的洪涝灾害;平原环境建设的桥梁,桥墩施工还可能触及基础下部的软土层或者溶洞区,同样会产生不利的影响。此外,桥梁建设过程还会对地形产生影响,建设中水、土、石等原材料,有些需要原地取材,这可能对周边的地形和地貌产生影响,例如土方填筑和挖方等工程,不合理的挖填会形成不稳定边坡,对生活和生产安全产生隐患。

  1.3水和大气

  桥梁施工中的水污染和大气污染是比较显著的。对水污染而言,桥位的建设对河流水污染很严重,这种污染如果不进行控制,例如施工中机械油排入河流中会造成严重的污染,此外桥梁建设中还会影响地下水走向,可能需要小型水利工程搬迁、水塘填埋等,这些会影响区域内的水资源供给和灌溉等问题。对大气污染而言,建设过程中的粉层、施工机器排放有毒气体等,都是对大气环境的污染。尽管大自然本身具有一定的净化能力,如果施工中这些水和大气污染没有得到有效的控制,不仅会引起身体疾病,还会造成区域内的环境恶化,影响其他社会生产和生活。

  1.4社会环境

  公路桥梁的建设需要带动区域经济发展,因此会途径很多典型城市及城镇,因而在桥梁建设中需要考虑到,工程的建设不能成为城镇的负担或者破坏原有的社会状态和经济状态。首先,桥位规划中应该考虑如何带动该区域内的经济发展,尽量能够直接与城镇中心建立连接,但是又不影响城镇本身的环境,因为公路运营中行车噪声较大,可能影响居民生产和生活等。此外还需要考虑桥梁建设途径名胜古迹、旅游景点和军事基地等,权衡各方需求和利于进行规划。

  2考虑环境保护的桥梁下部结构设计

  通过上述分析可以发现,桥梁建设对环境的影响是多方面多层次的,忽略这种影响显著破坏生态和社会环境,不利于可持续性发展。在桥梁建设中,下部结构的建设对环境的影响最为显著,包含桥台、基础、桥墩等方面[4],考虑环境保护后需要对这些设计内容进行更加细致地论证。

  2.1桥台的设计方法与要点

  桥台是连接桥梁与路基的关键构造物,进行桥台的设计中需要详细考虑地形地貌、岩土特性和地基状况,处理好桥台与路基的连接问题。如果沿线区域的公路建设都具有很好的持力层且岩土特性稳定,则应该尽可能地减少实际施工过程中的边坡开挖,避免影响边坡本身的稳定性,充分考虑环保需求采用分层台阶设计方法。如果桥台左右两侧的岩土特性有差异,则应该根据岩土的差异选择采用不对称的结构型式,在纵向和横向都采用台阶设计。如果沿线区域的公路建设存在软土基础,则也需要尽可能地减少开挖避免出现边坡垮塌问题,可以选择采用高桩承台基础,增加桥台设计的环保性和可靠性,同时有效地减少边坡的开挖量并缩短工期。此外,保障桥台与路基连接的顺畅性也是设计的重点和难点,由于路基和桥梁本身刚度的差异性,不均匀沉降问题是不可避免的,设计中应该使得桥台到路基之间的过渡平缓,采用搭板进行衔接设计,这样通过构造方法就可以解决跳车问题,避免了通过牺牲周边环境为代价而提供平稳过渡设计的要求。

  2.2基础的设计方法与要点

  公路桥梁设计中基础是桥梁荷载传递到岩土层的关键承载结构,需要避免基础在施工及运营过程中出现的沉陷和滑移问题,导致对地质地貌的过大影响。如果采用桩基础,则需要选择桩打入的方式,避免打入过程中过大的环境噪声,同时选择适宜的循环方式进行孔壁清洗和渣土运出,对于出现特殊地质条件的如岩溶和软土,桩基施工中需要采用对应的方式进行护壁,确保不影响整体的地质环境与安全。如果采用明挖基础,需要对水文情况进行详细的调研,从而制定相应的明挖方案。开挖过程中要做好地下水的处理,减少坑壁暴露的时间,提高排水的有效性。明挖基础遇到渗水严重或者水流冲刷严重的,应该选择采用其他地基基础方案,否则对于桥梁后期的运营使用也是很大的安全隐患。如果是沉井基础,这往往是大型桥梁工程的桥墩或者锚锭的基础结构型式,采用这种基础进行施工的过程中需要对用地范围进行规划,尽量减少对农田的占用,同时要尽量减少在河流中修建或减小其阻水面积。

  2.3桥墩的设计方法与要点

  桥墩是桥跨结构连接上部结构与基础的重要传力构件,桥墩的设计对于环境的影响也是多方面的,设计中需要兼顾这些影响。例如桥墩结构型式会影响占地面积,目前桥梁结构中主要采用桩柱式桥墩,如图1所示。这类桥墩对下部占地面积大,且桥墩之间的农田受到很大的影响,如果下部是道路结构,则桩柱式桥墩没法提供足够的桥下净空,使得桥梁与道路或者其他桥梁的穿插存在问题,但是桩柱式桥墩的结构稳定性好,设计的安全储备足。目前公路桥梁建设中应用较为广泛的是花瓶式桥墩或接近独柱的桥墩,这类桥墩对下部用地面积很小,因此可以极大地利用下部空间,在施工中对下部土地和空间的影响也更小。但是此类桥梁存在侧墙失稳的风险,目前多座桥梁垮塌都是这种接近直线的独柱式桥墩的桥梁垮塌。从上述分析来看,对于桥墩的设计需要兼顾结构的稳定与安全,同时还要考虑环境保护的效益。这就需要结合特定项目的具体特点,来选择最适宜的设计解决方案。

  3结论

  随着可持续发展理念的落实以及桥梁建设技术的提升,未来的桥梁建设中需要更多地考虑环境保护要素,形成生态协调的人文自然环境。本文探讨了公路桥梁建设对环境的影响,通过影响分析,指出了桥梁下部结构设计的重要性,提出了考虑环境保护的桥梁下部结构设计方法,包括了桥台、基础和桥墩的设计内容,对桥台、基础和桥墩等构造和设计进行了剖析,促进了环保设计理念在桥梁建设中的落实。

  参考文献:

  [1]刘惠民.桥梁工程建设中的环保设计[J].天津市经理学院学报,2009(1):21-22.

  [2]卢尧.公路桥梁对生态环境的影响与保护措施[J].黑龙江交通科技,2016,39(6):121-122.

  [3]章利军.关于绿色市政桥梁设计的相关思考[J].江西建材,2016(1):155-155.

  [4]虞成林,刘克龙.公路桥梁下部结构和基础的环保设计与施工[J].交通世界,2017,35:068.

  作者:曾新 单位:浙江公路水运工程咨询公司

  推荐阅读:《世界桥梁》(双月刊)创办于1973年,原名为《国外桥梁》,于2002年更名。现由中国铁路工程总公司主管,中铁大桥局集团有限公司主办,中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司出版。



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