綜合分析如何提升橋梁設計的安全性和耐久性

摘 要:近些年經常能聽到媒體的橋梁倒塌事故，這些事故直接告誡我們設計人員，在設計橋梁的過程中，應該把人民放在心上，要把橋梁安全原則作為設計的重中之重，本文分析橋梁出現安全性和耐久性差的根源，探討提升路橋設計的安全性和耐久性的具體措施。

關鍵詞:橋梁 安全性 耐久性 混凝土

中圖分類號:U44 文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)01(a)-0114-01

近些年經常能聽到媒體的橋梁倒塌事故，其中的原因有很多，有些是因為橋梁服役時間較長，有些是因為橋梁設計和建造上的劣質，例如:1999年1月4日18時52分，一座橫跨在重慶綦江縣新舊城區之間的步行橋突然出現了整體垮塌;2007年8月13日下午4時左右，湖南鳳凰縣的堤溪沱江大橋發生突然垮塌事故，而值得注意的是該橋還正在興建中等等，這些事故令人深省，這些事故直接告誡我們設計人員，在設計橋梁的過程中，應該把人民放在心上，要把橋梁安全原則作為設計的重中之重，要切實注重人民的生命安全和財產安全。

1 橋梁出現安全性和耐久性差的根源分析

1.1 設計理論落后，結構構造體系片面

(1)路橋工程是系統工程，由眾多結構件進行組合而成，各結構件安全性和耐久性之間相互制約，設計時，只考慮局部部件的安全性和耐久性，導致結構的整體性出現了安全性和耐久性的缺失。

(2)結構部件的逐步更新，新材料、新技術的應用，設計人員將目光還停在原有的設計理論和舊材料的安全性上，設計理論和設計思維的落后造成結構的不安全。

(3)設計人員思維過于傳統、靜態，沒有用發展的思維進行設計，缺乏結構整體性延性的思考，考慮情況沒有可持續性，設計出來的橋梁安全性能只能滿足現狀或設計規范的強度要求，不能滿足未來一段時間變化帶來的耐久性變化。

(4)設計中沒有能夠對橋梁在不同的環境和使用條件下的結構體系進行細致的分析和思考，設計對象和構造布局呈現出單一化，工作中的重心停留在設計建成時期結構的工作和服務能力，缺乏對橋梁實際使用過程中的性能表現的思考，更談不上提前預設劣化環境對橋梁性能的影響。

(5)設計的過程中過多、過重的從建造成本上考慮，設計時考慮缺乏深遠性，導致橋梁出現質量安全隱患。

1.2 施工質量低下

(1)施工中材料關沒有把好是質量低下的一個主要原因，再好的設計，劣質的材料必然無法保證橋梁的質量，在具體施工中以次充好、偷工減料的現象還很普遍。

(2)層層轉包、野蠻施工是造成施工質量低下的又一個主要原因，由于種種原因現在工程層層轉包的現象非常普遍，如此一來導致施工管理和責任落實難以到位，同時大量的技術水平低下的農民工從事著具體工程的實施工作，導致施工的規范性嚴重偏離，橋梁達不到設計的要求。

(3)現場監理工作不到位，施工中管理還存在腐敗現象，由于對施工中的質量問題沒有能夠及時的發現和作出相應的措施，留下質量隱患，這樣的橋梁隨著時間的推移問題會很快地暴露出來。

2 強化設計角度，增強公路橋梁安全性

2.1 把好橋梁用混凝土的質量關

大多數橋梁都是混凝土結構，因此要保證結構的耐久性，首先要解決的是混凝土結構的耐久性問題。而這個問題主要決定于混凝土的材料組成，例如水泥用量、水灰比和強度等級等等都是直接影響耐久性的重要因素。相關規定對不同的使用環境下，影響混凝土耐久性的因素都做出了明確的限制規定，設計時這些規定是必須要遵守的準則。

2.2 重視混凝土結構裂縫的防治設計

鋼筋混凝土結構是由兩種不同性質的材料——“鋼筋和混凝土”構成的復合型結構，該結構有著很好的耐久性，因此在國內外建筑工程實施中被廣泛地應用。不過，我們也應該看到其結構功能會隨著時間的推移而逐漸地減退，最終甚至會被破壞，使用壽命是一個不可逆的過程，不過不同的處理方式對應的其耐久性即使用壽命也是不一樣的。大量理論研究和工程實踐表明，混凝土結構遭受破壞最大多數首先都表現為裂縫的形態，可以這樣用“晴雨表”來形象地描述裂縫對混凝土結構病害的反映情況，同時，由于混凝土有了裂縫，這勢必會使得混凝土的滲透性迅速地增加，使侵蝕破壞作用愈來愈大，而且研究表明，混凝土開裂后，侵蝕速度將大大加快，混凝土耐久性自然不斷地下降進入惡性循環。

所以在設計上防止和控制混凝土的裂縫，有利于提高混凝土結構的耐久性。具體在控制中，結合相關規定和標準的要求，以加強水平防縮鋼筋和箍筋在控制裂縫中的作用為設計的重點，現行的《橋規》提高了水平防收縮鋼筋的配筋率和箍筋間距的規定，其指標都比老橋規有所提高，如此一來能夠有效地防止和控制收縮裂縫。

2.3 提高后張法預應力鋼筋管道壓漿質量

大量工程實踐事實表明，提高后張法預應力鋼筋管道壓漿質量能夠有效提高預應力混凝土梁的耐久性。相關規定和標準指出，預應力鋼筋管道壓漿所用的水泥漿抗壓強度最低為30Mpa，而且應控制其水灰比位于0.4到0.5之間，同時設計時摻入適量膨脹劑，來減少收縮。大量理論研究和實踐表明，預應力鋼筋的銹蝕會導致結構的破壞具有突發性，這種事先不易發現的破壞，對人民生命財產安全的影響是最大的，因此設計時必須給予最大程度的重視，積極采用多重防護手段。

2.4 重視應用防腐材料

環顧世界各地的橋梁，由于普通鋼筋混凝土結構是一種必然地帶裂縫工作的結構，隨著服役時間的推進，裂縫自然出現了，如此橋面水容易滲入其中，使得負彎矩處長期遭受浸蝕，此處的鋼筋銹蝕問題就不能不重視。在實際的問題解決中，環氧樹脂涂層鋼筋可以很好的解決好這個問題，環氧樹脂涂層鋼筋是由國外引進的，現在國內也能生產，將其應用于一般鋼筋混凝土負彎矩區的鋼筋中，能夠有效地保證結構的耐久性。此外，英、美等西方國家在調查還發現了錨頭區出現了鋼絲銹蝕的問題，有些甚至因此而導致了橋梁倒塌的事故，這個問題也應該引起我們足夠的重視，所以設計中張拉結束后，應該立即用環氧樹脂砂漿封堵錨頭，如此以來能夠有效地防銹。

2.5 加強橋面鋪裝層的防水設計

在橋梁的耐久性問題上還有一個問題應格外重視，那就是橋面滲水的排除和防滲漏問題。大量工程實踐表明，在橋面鋪裝防水層能夠有效保護橋面，因此精心設計與施工。在橋面鋪裝層材料的選擇上，混凝土應選用密實性較好的C30以上的等級，設計上，混凝土鋪裝層內應設置鋼筋網，起到防止混凝土開裂的作用。采用復合纖維混凝土和在混凝土中摻入水泥基滲透結晶材料(如賽柏斯)，都能收到較好的防水效果。

3 結語

目前，國內經濟和交通的飛速發展，我國正處在大規模建設橋梁時期，同時我們也應該意識到影響混凝土結構耐久性的因素十分復雜，貫穿設計、施工、維修保養每一個具體環節，我們作為橋梁設計人員，橋梁的安全性和耐久度問題在設計中必須加以重視，工作中應積極借鑒國外成功的經驗和做法，從橋梁構造、結構體系和設計理念的角度將耐久安全性的設計研究工作做好。

參考文獻

[1]公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范(JTGD62-2004)[S].

[2]李宏毅.結構耐久性應用研究現狀綜述[J].重慶建筑，2000(8).

[3] 張靜明，楊文捷.淺議鋼筋混凝土工程中不容忽視的幾個問題科技創新導報，2008年第2期.

[4]劉志山.淺談鋼筋混凝土結構施工控制.科技創新導報，2009年第22期.