公路橋梁設計中的耐久性探討

姜明坤

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司)

1 我國公路橋梁工程的耐久性現狀

近年來，我國發生了不少橋梁倒塌事故，造成了巨大的生命財產損失。通過分析調查可知，多數事故的原因都是施工質量不滿足要求或設計不規范造成的。設計過程中不重視;施工過程中偷工減料等都是造成橋梁發生倒塌等嚴重事故的重要原因。我國橋梁近年來建設的現狀是:雖然重視了橋梁結構的安全問題，但仍沒有充分考慮橋梁的耐久性的要求，嚴重減少了橋梁的使用壽命，隱藏了各種安全問題導火索，導致經常發生各種安全事故。這種現狀在一定程度上導致了橋梁耐久性差、結構使用性能差、事故頻繁發生等嚴重后果，同時也不符合國際上對橋梁結構的適用性、安全性、耐久性日益重視的發展趨勢。

2 橋梁出現安全性、耐久性問題的主要原因

2.1 橋梁的設計理念不夠完善

我國在進行公路橋梁結構設計時，往往只重視強度而忽略耐久性;重視強度極限狀態而忽視使用極限狀態，然而結構在使用過程中最重要的卻是使用時的性能表現。在目前實際的橋梁設計過程中，對于耐久性的考慮，更多的只是趨于一種概念而受關注，沒有在設計時對耐久性進行專門的設計，這就導致了結構使用壽命短、使用性能差，對工程事故頻頻發生有著直接的關系。可以說，在公路橋梁設計時，目前國內的設計大多只做靜態的設計，從經濟性的角度來說只是考慮了建造成本，而沒有對使用壽命相對應的成本效益和使用期間的維護成本充分考慮。

2.2 我國公路橋梁工程的施工管理水平還處于上升階段

最近，我國多座橋梁發生了安全性和耐久性差的現象，造成了嚴重的人員傷亡事故，對于事故發生的原因大多認為主要是管理不利和野蠻施工所引起。對于短期內發生的事故，如突然倒塌、破壞，多是由于沒有按照設計要求和規范進行施工，典型的問題包括施工工藝不合理和材料強度等級低等;同時也存在諸如以次充好、偷工減料等嚴重的施工管理問題，這些對公路橋梁的安全造成了嚴重的損害。

3 提高橋梁安全性、耐久性的措施

3.1 減輕環境因素對耐久性的影響

在對橋梁結構耐久性進行設計以及現場的施工過程中，應盡量減輕或者隔絕環境因素對公路橋梁鋼筋和混凝土的影響。尤其是在靠近海邊時，氯離子的腐蝕比較嚴重，就更不能忽視環境因素對橋梁的影響(見表1)。橋面應敷設排水管道或設定一定的坡度，在路面層與混凝土橋面板之間設置有效的防水層，防止水向下滲漏，避免造成對公路橋梁質量的破壞，降低其耐久性。對于重要工程和大型工程，混凝土的抗凍耐久性指標DF值應不低于表2的規定。

表1 混凝土的氯離子侵入性指標

表2 混凝土的抗凍耐久性指標DF值

3.2 重視橋梁的耐久性方案設計

從設計的角度考慮如何使施工人員易于接受和操作的方式來改善公路橋梁耐久性。橋梁在建設以及使用時，要承受人為因素、車輛、疲勞、超載、地震、風等外來作用，還會遭受有害化學物質和環境的侵蝕，同時橋梁建設時所用的材料自身性能也會隨著時間不斷降低，最終致使結構物各部分產生一定程度的劣化和損傷。大量的病害實例表明，除了材料和施工方面的原因，影響結構耐久性的決定性因素是由于設計上的缺陷。橋梁的結構設計與耐久性設計有著本質的區別，對于耐久性的研究應采用灰色分析法由定量分析代替傳統的定性分析。鑒于耐久性不足導致的嚴重事故，國外的橋梁在設計時提高了對公路橋梁的耐久性的要求，同時將其視為重要的設計原則，綜合對橋梁構造細節和結構布局進行考慮，有些國家新建設的橋梁的耐久性已經達到70～100年的設計使用壽命。注重使結構易于檢查、維修，從而盡量減少公路橋梁維修費用，提高綜合經濟效益，保證橋梁的安全使用。

3.3 對國外的優秀成果和經驗進行借鑒。

橋梁的正常使用性能低是國內橋梁存在的主要問題，例如橋梁的變形過大、振動過大、結構開裂、接頭易跳車和線形不平順等。對于國內橋梁的耐久性和安全性，總體來說也存在許多問題。針對橋梁出現的這些問題，我們應對國外有關橋梁方面的先進技術和施工經驗進行深入的研究。例如歐洲國家對建筑物的性能設計經驗，包括對結構的裂縫、變形的處理，減小或消除振動的方法等，這些設計對橋梁的安全性和耐久性的改善有著重要的作用。

［1］郭保林，于長河，胡孝展，等.近海橋梁墩柱鋼筋保護層質量調研及后期施工建議［J］.公路交通科技，2010，(S1):25-27.

［2］劉松，屠柳青，裴秉志，等.荊岳長江公路大橋混凝土耐久性設計［J］.中國港灣建設，2011，(4):11-16.