杨 毅

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081)

桥梁设计的冗余度分析

杨 毅

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081)

冗余度指的是结构体系在遇到危机事件时，能够保证结构稳定性的一种能力，对于桥梁工程冗余度，可以根据桥梁工程结构可靠度参数和指标进行描述。对此，首先对桥梁结构冗余度进行了介绍；然后对桥梁各项参数对结构冗余度的影响进行了分析，并对桥梁工程设计中冗余度实现方式进行详细探究。

桥梁工程；结构设计；冗余度

1 桥梁结构冗余度概述

1.1 桥梁工程冗余度含义

桥梁工程结构冗余度指的是一种当桥梁工程局部结构受到破坏时，桥梁工程整体结构能够抵御破坏的能力，冗余度也可以理解为桥梁工程结构系统承载能力的储备率。

1.2 桥梁结构体系冗余度

在整个桥梁工程结构体系中，桥梁结构冗余度至关重要，在对桥梁工程结构体系进行研究时，一般是通过应用受力系统，将桥梁工程中不同功能的结构件进行有效连接，以此提升桥梁工程的荷载水平。在整个桥梁工程结构中，如果缺乏冗余度，则桥梁工程结构的安全性无法保证，在这种情况下，如果桥梁工程结构体系中的某一个结构件受到破坏，则整个桥梁工程结构体系就会随之发生变化。

1.3 冗余度系数

在桥梁工程设计过程中，对于冗余度系数，一般采用ηR来表示，在桥梁工程设计中，可以将整个桥梁工程主体结构分为两个部分，即上部单元和下部单元，对于两个部分的冗余量，均可以采用可靠度标准进行计算和分析，最终确定出桥梁工程冗余度系数ηR，具体的计算公式如式(1)

η∑γiQi≤φRn

(1)

2 桥梁各项参数对结构冗余度的影响

2.1 跨径影响

桥梁跨径会直接影响到桥梁局部的承载能力，如果不同桥梁跨长具有相同的冗余度系数，就要保障外部横向接连数量，进而提高跨径较大的桥梁稳定性。经实践桥梁施工计量表明，桥梁跨径对桥梁结构冗余度的影响相对较小，换句话说就是：在桥梁设计中，在计算、设计桥梁结构冗余度时对跨长的参数可以不着重考虑。

2.2 曲线半径影响

例如某桥梁的曲线分别为45.7 m、68.6 m，通过研究这两个等级的曲线半径对冗余度的影响大小，进而能够得出不同的冗余度结果，即不同的曲线半径与冗余度会造成一定影响。

2.3 外部横向连接类型影响

在桥梁设计过程中，要充分考虑桥梁尤其是装配式梁桥才有的外部横向连接，桥梁外部横向连接类型与实心横隔板连接要符合结构部件荷载标准。由此得知，横向连接类型与隔板连接对桥梁整体的平稳性、安全性起到决定性影响。因此，在桥梁设计过程中，必须要充分考虑桥梁横向传力能力因素。桥梁外部横向连接类型与隔板对冗余度有着不同的影响。从桥梁整体的稳定性、安全性出发，只有保障横向连接与隔板之间能够相互吻合、最佳搭配，才能够提高桥梁整体的承载能力。

2.4 外部横向连接数量影响

一般情况下，如果桥梁在受到破坏的初级阶段，在受拉区域，混凝土钢筋达到极限抗拉强度，混凝土结构会产生裂缝问题，与此同时，在受压区域，混凝土结构能够达到抗压极限强度。通常情况下，钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土梁桥破坏都是受拉区混凝土开裂，外部横向连接主要作用是加强各梁片间的整体稳定性，使桥梁能整体受力，横向连接越强，整体受力性能越好。负弯矩区的横梁才是增加受压区面积，减小压应力。以压力承受力分析，横向连接数量越多，其受力面积越大、受力能力越强。

3 桥梁设计的冗余度

3.1 优化桥梁冗余度设计原则

在对桥梁工程结构冗余度进行设计时，应该严格遵循以下设计原则：第一，在对其桥梁工程结构进行冗余度设计过程中，应该综合考虑桥梁工程施工区域地质环境，结合工程建设要求进行冗余度设计。第二，在进行桥梁工程冗余度设计过程中，应该尽量采用连续性比较强，且整体性比较强的结构体系。第三，如果桥梁工程的跨度比较大，则在进行桥梁工程结构冗余度设计过程中，设计人员应该注意确保满足桥梁工程结构传力实际需要，这样才能够有效提升桥梁工程的结构稳定性以及运行安全性。

3.2 桥梁设计冗余度的实现方法

在桥梁工程设计过程中，冗余度大小受到很多因素的影响，包括桥梁工程横向分配荷载的能力、纵向分配荷载的能力，其中，桥梁工程结构分配荷载的能力又是由桥梁工程几何构件、桥板面、桥梁基座等因素所决定的。在桥梁工程荷载系数的设计过程中，应该考虑以下几点：第一，桥梁工程结构设计中，某一结构件是否对桥梁工程结构的安全性产生实质性作用，以此区分结构冗余度；第二，对桥梁工程结构中某一构件的荷载系数大小进行分析，如果结构冗余度比较高，则其延展性也比较高，这就说明桥梁工程结构荷载系数小于1，如果桥梁工程结构荷载系数大于1，则说明桥梁结构的冗余度比较差，相应的其延展性也比较差。对于桥梁工程的冗余度以及桥梁结构体系的安全指标，可以通过桥梁结构破坏的极限状态、极限荷载等进行检验。

4 结 语

综上所述，现如今，城市化进程发展迅速，而桥梁工程是十分重要的市政工程，因此，对于桥梁工程的建设质量要求越来越高。在桥梁工程设计中，桥梁工程结构冗余度是保证桥梁工程结构稳定性以及安全性的关键。因此，在桥梁工程设计过程中，必须综合考虑桥梁工程结构破坏形式与结构冗余度之间的关系，注重桥梁工程冗余度设计，提升桥梁工程抵抗结构破坏的能力，促进桥梁工程设计水平的提升。

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U442

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1008-3383(2017)10-0131-02

2017-07-20

杨毅(1978-)，男，贵州息烽人，高级工程师，研究方向：桥梁设计。