提高橋梁設計的安全性和耐久性的對策

李 霞

（衡水市公路勘測設計所，河北 衡水 053000）

經濟飛速發展的同時，我國的橋梁工程建設也迎來了建設的黃金時期。隨著國際金融危機的爆發，我國政府相繼出臺了許多政策加大基礎設施的投資，拉動內需是當前我國政府重要的政策導向。受國際和國內的雙重影響，橋梁工程建設數目大幅增加。但是因安全性不高、耐久性不良等原因導致橋梁提前報廢的事情也被頻頻被曝光。橋梁工作者有必要及時反省工作中的失誤，借鑒國內外的經驗和教訓，主動思考工作中的不足，盡力避免事故的發生。

1 橋梁安全性、耐久性不足的危害

隨著施工技術的不斷發展和進步，工程施工也向著大規模化、復雜化、功能多樣化的方向發展。現代工程項目的共同點在于投資巨大，對技術條件要求比較高，對環境的影響較大，遭到破壞后的修護、加固難度大，因此，現代橋梁工程中，一旦出現安全性、耐久性不良等問題，其影響十分惡劣。

1.1 巨大的經濟損失

橋梁建設工程多需要投入大量的財力、人力和物力，如果在橋梁設計時，考慮不到位，橋梁的安全性和耐久性就得不到有效的保證，在后續的橋梁養護和運營中就需要再次耗費大量的資金，造成資源浪費。

1.2 嚴重的工程事故

導致橋梁事故的原因是多方面的，但是據有關部門統計，人為錯誤導致的事故約占事故總數的80%。在整個工程建設中，最關鍵的因素就是人的因素。工程的結構安全、質量管理等各個方面都離不開人的管理和參與，因此人為的失誤，會對橋梁工程造成重大影響。橋梁安全性和耐久性不足，會造成嚴重的工程事故，甚至有可能導致坍塌。

1.3 惡劣的社會影響

橋梁工程的質量，直接關系著百姓民生，代表著政府的形象。一旦橋梁工程質量出現問題，就會影響政府在市民心中的形象，造成惡劣的社會影響。

2 橋梁的安全性、耐久性差的原因分析

國內橋梁設計普遍存在著耐久性和安全性不足、結構正常使用性能差等問題。這些問題很難在短期內得到根本解決，作為設計人員，必須要分析原因，要充分考慮現有的施工技術、施工水平，結合材料特性，才能制定科學的設計方法來提高橋梁的使用性能。隨著經濟的高速發展，人們對物質生活要求越來越高，對橋梁工程的使用年限要求也越來越高。歐洲規范規定各種土木工程結構物的使用壽命不得低于100年，美國規范將合理的使用壽命界定在75～100年。與國外橋梁設計規范相比，我國的公路橋梁設計規范的安全儲備并不低，但是由于實際運營車輛的荷載水平超標、施工質量控制不力、工程項目得不到及時的養護管理等多方面的原因，出現了橋梁毀損的實例。

2.1 設計理念比較落后，思考片面化，目光不夠長遠

2.1.1 路橋工程是一項復雜龐大的系統工程，是由很多結構件組合而成的。設計時，各個結構件的安全性和耐久性是應考慮的主要目標和方向，而結構的整體性往往容易被忽視，造成了整體安全性和耐久性的欠缺。

2.1.2 隨著技術不斷發展和應用，越來越多的新材料和新技術應用于現代的路橋工程中。設計人員的設計理論沒有及時更新，設計理論和設計思想的落伍是造成不安全因素的主要原因之一。

2.1.3 設計人員在設計過程中，缺乏長期發展的眼光，靜態的傳統的設計思維不利于設計出優秀的與時俱進的作品。設計人員如果缺乏整體性的持續性的設計思維，設計作品就只能滿足現狀的強度要求，但是難以滿足長期的耐久性要求。

2.1.4 為了控制和節約成本，設計人員往往過多地考慮節約造價成本，因此容易忽略設計的長遠性，為橋梁質量埋下隱患。

2.1.5 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，往往只滿足于規范對結構強度計算上的安全度需要，而忽視從結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性以及從設計、施工到使用全過程中經常出現的人為錯誤等方面去加強和保證結構的安全性。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。

2.2 施工的質量控制不嚴

隨著多處橋梁事故的曝光，橋梁工程的安全性逐漸成為人們關注的焦點。對已發生的事故做原因剖析可以發現，多數的事故都與工程施工質量控制不力有關。具體包括工程材料的選購不合格，施工工藝不符合相關規定，施工管理不善等等，這些原因造成工程質量無法達到有關規范的要求，為橋梁安全埋下了隱患。橋梁工程的材料應該具有抗壓性好、輕便的特點，尤其是鋼筋混凝土的使用必須按照科學的比例調試。設計方案如果不能結合當地的地形、氣候條件，如空氣濕度、地基松軟程度等，就會出現鋼筋保護層不足和目前廣泛出現的構建開裂問題。水泥選用、混凝土配合比、振搗、養護不當及預應力世家不合理等因素可能在短期不會對橋梁的正常使用產生影響，但是必將影響橋梁的使用壽命，影響橋梁的安全性和耐用性。

2.3 橋梁工程的監督管理體系有待進一步完善

橋梁施工需要專業人員做監督管理，施工之前，橋梁的結構構造體系、結構材料的使用在工程建設的全過程都需要專業技術人員的管理。現實施工過程中，由于工作人員疏忽導致的數據失實、結構整體性和延長性不足，冗余性較長等問題就時有發生；此外，施工過程中的圖紙不明、混凝土的等級判定、鋼筋直徑、構件截面的厚度等問題都需要專業人員的考核。任何環節的疏忽都有可能為橋梁的使用埋下隱患，影響橋梁的耐久性和安全性。

3 提高橋梁安全性、耐久性的措施

3.1 逐步健全設計規范

設計規范的健全是一個長期的過程，需要廣泛借鑒發達國家的經驗，尤其需要明確職責和權限，健全規范、標準是減少橋梁事故的根本措施，需要業內同仁的長期一致的努力。

3.2 不斷更新設計理念

國內對于橋梁結構耐久性的研究始于20世紀90年代，在社會各界的關注和支持下，目前已經取得了許多優秀的成果。但是這些研究成果大多是從材料和統計分析的角度出發探究提高橋梁耐久性的方法，而對于結構和設計角度出發的改進方法很少。國內外專家通過多年的研究，逐步討論了結構在使用期間的檢測、維修、加固的新技術，對不同工程結構物的災害和可接受的危險水平和評估進行了深入研究，提出了耐久性設計的概念。結構耐久性設計是綜合考慮了經濟因素、使用年限要求以及設計規范要求的設計理念。在日后橋梁耐久性研究中，設計者需要不斷革新設計理念，理解新的設計理念的精髓，并不斷致力于研究定量化的橋梁耐久性設計方法。

3.3 重視對疲勞損傷的研究

橋梁結構所承受的動荷載會對其結構產生循環變化的應力，從而導致橋梁的疲勞損傷。由于橋梁材料具有不均勻性、非連續性的特點，當橋梁遭受非均勻的荷載作用時，材料的缺陷會逐漸發展，最終形成大的裂紋。如果裂紋得不到及時有效的控制，就很有可能發展成材料、結構的脆性斷裂。早期疲勞損失很難檢測出來，但是其后果十分嚴重。多年來，疲勞損失一直是鋼橋設計的核心問題之一，近年來，疲勞損傷研究已經逐步滲透到了混凝土結構中，但是由于起步時間晚，研究水平十分有限，對于使用期受腐蝕的鋼筋混凝土構件的動態性能和疲勞性能的研究還需加強。疲勞損傷的研究不僅對于關鍵部位，而且對于整個結構的耐久性和安全性都有重大的意義。

3.4 充分重視橋梁的超載問題

橋梁超載現象導致的橋梁提前報廢現象十分普遍，其原因主要體現在以下三個方面：早年修建的老橋隨著時間的推移，無法負載現代化的運營；二是橋梁建成后車流量超過了設計之初的預計；三是車輛的違規超載。橋梁超載是引發疲勞問題的元兇之一，會加劇橋梁的結構破壞。一旦超載導致的橋梁的內部損傷不能恢復，就會影響到橋梁正常荷載的工作狀態。這就對橋梁的耐久性產生了重大的影響。該問題的解決不僅需要交管部門的大力協作，也需要設計者多思考，主動分析和研究超載的原因和后果。

4 結語

橋梁的安全性和耐久性研究需要長期的堅持的努力，只有不斷借鑒國外的經驗和方法，加強施工質量控制和監督管理，不斷更新設計理念，創新設計方法，才能做好橋梁的耐久性設計。同時，我們也需要重視疲勞和超載等關鍵因素對于橋梁結構耐久性的影響。

［1］周金鵬.結構橋梁安全性設計若干問題的思考［J］.安全與健康，2006，（5）：37-38.

［2］陳江成.橋梁結構耐久性的影響因素與設計對策［J］.中國建設信息，2007，（3）：61-62.