綠色橋梁設(shè)計(jì)理念及方法

1、綠色橋梁設(shè)計(jì)理念及方法摘要:綠色橋梁設(shè)計(jì)有利于規(guī)范目前工程建設(shè)中存在污染環(huán)境的問(wèn)題，綠色橋梁 設(shè)計(jì)理念當(dāng)下還沒有在設(shè)計(jì)中得到普及，文本通過(guò)對(duì)綠色橋梁的提出、理念的解 讀，結(jié)合綠色橋梁在國(guó)內(nèi)發(fā)展的現(xiàn)狀，闡述了綠色橋梁設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)和和原則，并 從主體設(shè)計(jì)、綠色施工設(shè)計(jì)、全壽命周期及生態(tài)美學(xué)設(shè)計(jì)等方面分析了綠色橋梁 設(shè)計(jì)的方法，期望為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供參考。關(guān)鍵詞：綠色橋梁；設(shè)計(jì)理念；設(shè)計(jì)方法0引言哈薩克斯坦在2010年第六屆亞太地區(qū)國(guó)家環(huán)境與發(fā)展部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議上提出綠 色橋梁的倡議，并在隨后與多國(guó)建立了 綠色橋梁伙伴計(jì)劃，旨在促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域 的技術(shù)共享1。我國(guó)借助一帶一路的發(fā)展規(guī)劃，積極推進(jìn)絲路建設(shè)與綠色橋

2、梁 的對(duì)接，在綠色發(fā)展理念框架下加強(qiáng)交流與合作，致力于綠色橋梁設(shè)計(jì)和建設(shè)的 推廣。目前在設(shè)計(jì)工作中，普遍缺乏基于橋梁的綠色設(shè)計(jì)理念，主要體現(xiàn)在建筑 材料的高耗能，施工組織設(shè)計(jì)對(duì)環(huán)境影響較大以及部分部件的可持續(xù)應(yīng)用上，綠 色橋梁的設(shè)計(jì)有利于避免傳統(tǒng)橋梁設(shè)計(jì)的不足，既符合國(guó)家環(huán)保發(fā)展的理念，促 進(jìn)本地區(qū)環(huán)境改善，也有利于橋梁設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷提升。因此，本文將結(jié)合綠色 橋梁設(shè)計(jì)的理念和原則，分析綠色橋梁設(shè)計(jì)方法，以促進(jìn)綠色橋梁設(shè)計(jì)水平不斷 提高。1綠色橋梁設(shè)計(jì)理念及優(yōu)點(diǎn)1.1綠色橋梁設(shè)計(jì)理念綠色橋梁設(shè)計(jì)不僅僅是狹義上保證橋梁結(jié)構(gòu)、外觀與環(huán)境的融洽，而是指橋 梁建設(shè)的整個(gè)周期內(nèi)盡可能的降低對(duì)環(huán)境的影響，

3、以較少的建筑材料達(dá)到橋梁建 設(shè)的目的，利用新材料、新技術(shù)來(lái)降低材料消耗，充分發(fā)揮橋梁各結(jié)構(gòu)的價(jià)值， 并促進(jìn)建筑材料的循環(huán)再生利用，盡量做到有利于資源的可持續(xù)發(fā)展。1.1綠色橋梁設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)綠色橋梁設(shè)計(jì)可以減少傳統(tǒng)橋梁設(shè)計(jì)中存在的環(huán)境污染、資源浪費(fèi)、后期維 修頻繁、造價(jià)成本高等方面的弊端。通過(guò)綠色橋梁設(shè)計(jì)，一方面通過(guò)引進(jìn)新材料 新技術(shù)，促進(jìn)橋梁事業(yè)的發(fā)展，降低工程造價(jià)；還有利于保護(hù)周邊環(huán)境，減少對(duì) 道路、植被、水體的污染，節(jié)約后期的環(huán)境整治開支；第三有利于增強(qiáng)對(duì)橋梁建 設(shè)的全壽命周期成本控制，增加橋梁的安全性和耐久性；最后在外觀中促進(jìn)與自 然的和諧性，有利于增加駕駛體驗(yàn)，提高乘客的心理愉悅性。2綠色

4、橋梁設(shè)計(jì)的原則橋梁結(jié)構(gòu)的特殊性要求，使其在綠色設(shè)計(jì)中需要遵循一定的原則，其特殊性 主要體現(xiàn)在橋梁建設(shè)造價(jià)、建設(shè)規(guī)模、服務(wù)年限和抗風(fēng)險(xiǎn)能力上。綠色設(shè)計(jì)原則 首先要滿足結(jié)構(gòu)的整體性要求，不能僅考慮使用環(huán)保材料，節(jié)省造價(jià)，而是結(jié)構(gòu) 的強(qiáng)度指標(biāo)不符合要求，橋梁結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)指標(biāo)要符合標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在適應(yīng) 交通需求的條件下，選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造型與周圍環(huán)境融洽的橋型結(jié)構(gòu)。其次需要 加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的控制，盡量減少工程建設(shè)期間對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)的影響，設(shè)計(jì)過(guò) 程中需充分考慮廢方、棄方的處理方式，考慮建設(shè)對(duì)水資源和周邊居民的影響。 最后，橋梁的服務(wù)年限較長(zhǎng)，必須針對(duì)橋梁養(yǎng)護(hù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，以最大化利用 橋梁部件，以達(dá)

5、到節(jié)約資源、降低成本的目的。3綠色橋梁設(shè)計(jì)方法3.1主橋結(jié)構(gòu)綠色設(shè)計(jì)主橋結(jié)構(gòu)的綠色設(shè)計(jì)有下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、橋面排水設(shè)計(jì)、橋面防拋落物設(shè)計(jì)、 抗震設(shè)計(jì)等。下部設(shè)計(jì)需要進(jìn)行承臺(tái)、橋墩的位置布置，確定距離坡腳的距離， 水中布置時(shí)要驗(yàn)算下部結(jié)構(gòu)對(duì)截水溝、圍欄造成的影響。橋面排水設(shè)計(jì)要結(jié)合地 區(qū)最大降雨量通過(guò)排水管的過(guò)水面積和縱向坡度等進(jìn)行計(jì)算，如圖1所示為某橋 梁的排水橫向布置圖，排水設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)置網(wǎng)狀隔離網(wǎng)，防止排水管的堵塞，并加 強(qiáng)后期的清理工作。針對(duì)抗震設(shè)計(jì)，為發(fā)展綠色、高效及可恢復(fù)功能的新型預(yù)制 裝配式橋梁結(jié)構(gòu)體系，我國(guó)許多專家也提出了很多新技術(shù)，例如北京工業(yè)大學(xué)賈 俊峰提出將鋼管混凝土 (CFST

6、)應(yīng)用于后張預(yù)應(yīng)力節(jié)段預(yù)制拼裝橋墩的結(jié)構(gòu)形式2， 研究顯示該結(jié)構(gòu)具有良好的可恢復(fù)功能，并且具有接縫處鋼管不易變形等優(yōu)點(diǎn)。圖1橋面排水橫向布置3.2綠色橋梁施工設(shè)計(jì)橋梁施工活動(dòng)是綠色橋梁設(shè)計(jì)的集中體現(xiàn)，良好的設(shè)計(jì)流程有利于減少施工 污染，促進(jìn)綠色橋梁的順利實(shí)施。在綠色橋梁設(shè)計(jì)中，需要加強(qiáng)施工管理和技術(shù) 提升。加強(qiáng)綠色橋梁建設(shè)施工主要有材料、質(zhì)量、技術(shù)等方面。在材料方面需要 選用綠色環(huán)保材料，按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行材料的進(jìn)場(chǎng)檢查，確保各項(xiàng)材料的質(zhì)量符 合要求，所應(yīng)用的新材料要檢查是否符合環(huán)保要求，防止某些橡膠塑料中含有有 害物質(zhì)排入河水中。施工期間優(yōu)化施工組織設(shè)計(jì)，工程棄方盡可能應(yīng)用到路基施 工當(dāng)中，杜

7、絕將建筑垃圾傾倒于河邊或者就地掩埋等污染水體和土地，分項(xiàng)工程 同步施工以確保工程進(jìn)度，降低工程造價(jià)，施工期間嚴(yán)格進(jìn)行施工質(zhì)量控制，及 時(shí)進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。做好混凝土的裂縫控制工作，控制好澆筑時(shí)的間隔時(shí)間，選擇 合理的混凝土表面修補(bǔ)材料，雙聚合物作為聚合物，其內(nèi)含有一定量的活性因子， 可以和游離離子構(gòu)成功能特殊的條件，增強(qiáng)橋梁的變形、抗腐蝕以及抗裂能力， 利于橋梁裂縫的控制3。施工揚(yáng)塵和噪音污染是綠色橋梁設(shè)計(jì)中明確需要解決的 問(wèn)題，針對(duì)施工揚(yáng)塵，需要架設(shè)擋風(fēng)抑塵墻，利用墻體外側(cè)的強(qiáng)風(fēng)降低施工場(chǎng)地 粉塵，有效保護(hù)施工場(chǎng)地環(huán)境，另外可以采用粉塵抑制劑，利用電荷吸附粉塵的 原理，降低粉塵數(shù)量，目前已經(jīng)成為

8、國(guó)內(nèi)路橋建設(shè)項(xiàng)目的主要抑塵方式；在城市 中解決造成污染主要是通過(guò)架設(shè)擋聲板，調(diào)整施工時(shí)間來(lái)解決，此外可以考慮在 機(jī)械設(shè)備上安裝降聲器。綠色施工技術(shù)可以采用灌注樁后壓漿施工技術(shù)，有利于 改變往常灌注樁施工產(chǎn)生淤泥、沙塵等現(xiàn)象；半剛性擠密樁施工技術(shù)可有效處理 好公路橋梁過(guò)渡段的問(wèn)題等4。3.3綠色橋梁的全壽命周期設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)在使用一段時(shí)間后需要進(jìn)行定期和不定期的橋檢，對(duì)于綠色橋梁的 設(shè)計(jì)而言，橋梁交付使用后管養(yǎng)期間的養(yǎng)護(hù)維修方案也是綠色橋梁設(shè)計(jì)的重要內(nèi) 容，即綠色橋梁是全壽命周期的設(shè)計(jì)，這也能更好的從整體上加強(qiáng)對(duì)橋梁的控制 和管理。設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)支座的更換，伸縮縫的清理，橋頭跳車的部位進(jìn)行重 點(diǎn)

9、明確，以保證檢查人員可以全面的了解橋梁使用情況，提前做出維修計(jì)劃。考 慮使用新材料、新技術(shù)等進(jìn)行重點(diǎn)部位的設(shè)計(jì)，例如根據(jù)橋梁受力特征選擇合理 的支座類型，并有利于今后的更換維修；對(duì)可能會(huì)存在橋頭跳車的部位，需要對(duì) 設(shè)計(jì)方案和交通類型進(jìn)行評(píng)估，充分考慮到地區(qū)累積當(dāng)量軸次的變化，采用可靠 的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免現(xiàn)存狀況中的大部分橋梁在使用一段時(shí)間后產(chǎn)生較嚴(yán) 重橋頭跳車現(xiàn)象；橋梁附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠整體提升橋梁服務(wù)效果，在綠色橋梁設(shè) 計(jì)中需要加強(qiáng)對(duì)附屬結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)，例如近日的重慶公交墜江事故等，在橋梁護(hù) 欄的防撞等級(jí)和路緣石的設(shè)計(jì)上需要加強(qiáng)思考，如圖2所示，在存在人行道區(qū)域， 考慮設(shè)置二次防護(hù)，可以顯

10、著增強(qiáng)橋梁的安全系數(shù)；橋梁的標(biāo)志標(biāo)牌、燈光要布 置合理，轉(zhuǎn)彎處的誘導(dǎo)標(biāo)志要提前設(shè)置；橋梁兩側(cè)的植被綠化要錯(cuò)落有致，并定 期修剪，對(duì)于高架橋梁，盡量保證植被高度低于橋梁高度，以保證行駛視線。圖2橋梁護(hù)欄設(shè)計(jì)3.4加強(qiáng)整體上的生態(tài)美學(xué)設(shè)計(jì)某一地區(qū)的橋梁所設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛病夂?、綠化等，進(jìn)行整體上的美 學(xué)設(shè)計(jì)，這是設(shè)計(jì)工作中作方案對(duì)比的重要內(nèi)容之一，也是綠色橋梁設(shè)計(jì)方法所包含的內(nèi)容。 如圖3所示為我國(guó)某城市懸索橋和斜拉橋的方案對(duì)比效果圖，兩種方案從橋梁建設(shè)與上游、 下游及兩端的整體布局效果，橋梁建設(shè)的拆遷量，夜間照明，色彩涂裝，風(fēng)俗特點(diǎn)以及綠化 景觀水平，生態(tài)補(bǔ)償?shù)确矫孢M(jìn)行了設(shè)計(jì)對(duì)比分

11、析，并通過(guò)橋梁的生態(tài)美學(xué)評(píng)價(jià)確定出了適合 的方案。生態(tài)美學(xué)設(shè)計(jì)要保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化與環(huán)境的協(xié)調(diào)度較高，首先根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦蔚孛玻M(jìn)行 橋梁點(diǎn)位和整體結(jié)構(gòu)的確定，設(shè)計(jì)人員要多進(jìn)行實(shí)地考察，對(duì)比梁橋、拱橋及組合式橋梁的 優(yōu)缺點(diǎn)，在規(guī)范要求范圍內(nèi)合理確定橋梁位置和橋型的確定；根據(jù)人為環(huán)境適當(dāng)添加當(dāng)?shù)卦?素，例如重慶寸灘長(zhǎng)江大橋設(shè)計(jì)具有巴蜀建筑風(fēng)格的門”字型牌樓5，可以選擇在橋頭、欄 桿等部位增加當(dāng)?shù)卦兀桓鶕?jù)自然環(huán)境確定綠化方式和橋梁色彩涂裝等，綠化植被的選擇要 與引道順接，避免產(chǎn)生大的突變，在高度上要進(jìn)行約束，防止對(duì)視線產(chǎn)生遮擋；夜間照明方 面首要能明確橋梁位置，其次根據(jù)橋梁功能適當(dāng)進(jìn)行燈光效果的布置。圖3

12、不同橋型效果對(duì)比4結(jié)語(yǔ)綠色橋梁理念的提出已有多年，但是在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域并沒有得到很好的實(shí)踐，一方面綠 色發(fā)展的理念在工程領(lǐng)域體現(xiàn)的不明顯，另一方面近些年我國(guó)在建設(shè)領(lǐng)域的取得的經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致 后期的橋梁建設(shè)大多是照搬模式，在一般工程中很少有突破。隨著國(guó)家在環(huán)保領(lǐng)域的強(qiáng)有力 措施，綠色橋梁的設(shè)計(jì)理念已將會(huì)成為今后橋梁設(shè)計(jì)的重要組成部分，本文主要是結(jié)合我國(guó) 在綠色橋梁領(lǐng)域的研究成果，闡述了相關(guān)理念和設(shè)計(jì)原則，并從主體設(shè)計(jì)、綠色施工設(shè)計(jì)、 全壽命周期及生態(tài)美學(xué)設(shè)計(jì)等方面分析了對(duì)綠色橋梁設(shè)計(jì)方法的理解，以便設(shè)計(jì)人員加強(qiáng)理 解，促進(jìn)我國(guó)綠色橋梁事業(yè)的進(jìn)度。參考文獻(xiàn)：1李菲.綠色橋梁與綠色絲路高度契合一一推動(dòng)中哈對(duì)接服務(wù)綠色“一帶一路”建設(shè)J.中國(guó) 生態(tài)文明，2017(3).2賈俊峰，趙建瑜，張強(qiáng)等.后張預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝CFST橋墩抗側(cè)力學(xué)行為試驗(yàn)J.中國(guó)公 路學(xué)報(bào)，