基于橋梁設計安全性與耐久性措施分析

摘要：從目前情況來看，我國公路橋梁的設計與施工過程還存在一定的問題，這些問題對公路橋梁的耐久性和安全性產生了很大的負面影響。因此，有關設計和管理人員要對這些問題進行認真的分析與總結，從而找出相關的解決措施，確保公路橋梁設計的耐久性與安全性。

關鍵詞：橋梁設計；安全性；耐久性

引言

由于我國對橋梁使用的需求急劇增加，橋梁的建設速度也隨之不斷加快，造成了不合理的設計周期和施工工期，以至于橋梁的質量不能夠得到很好的保障，這樣的橋梁設計有著實用性的缺憾，施工也潛在安全隱患，分包的方法帶來了施工質量的降低，甚至是施工中的偷工減料，嚴重損害了橋梁工程的安全性和耐久性。

一、橋梁設計的基本原則

橋梁是鐵路、公路或城市道路的重要組成部分，特別是大、中橋梁的建設對當地政治、經濟、國防等都具有重要意義。因此，公路橋梁應根據所在公路的作用、性質和將來發展的需要，除應符合技術先進、安全可靠、適用耐久、經濟合理的要求外，還應按照美觀和有利環保的原則進行設計，并考慮因地制宜、就地取材、便于施工和養護等因素。

1、從安全耐久來看

所設計的橋梁結構在強度、穩定和耐久性方面應有足夠的安全儲備；對于通行大噸位船舶的河道，除按規定加大橋孔跨徑外，必要時設置防撞構筑物等；對修建在地震區的橋梁，應按抗震要求采取防震措施；對于大跨柔性橋梁，尚應考慮風振效應。橋面寬度能滿足當前以及今后規劃年限內的交通流量（包括行人通道）；橋梁結構在通過設計荷載時不出現過大的變形和過寬的裂縫；橋跨結構的下方要有利于泄洪、通航（跨河橋）或車輛（立交橋）和行人的通行（早橋）；橋梁的兩端要便于車輛的進入和疏散，而不致產生交通堵塞現象等；考慮綜合利用，方便各種管線（水、電氣、通信等）的搭載。

2、要做到經濟合理、技術先進

橋梁設計應遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則；經濟的橋型應該是造價和養護費用綜合最省的橋型。設計中應充分考慮維修的方便和維修費用少，維修時盡可能不中斷交通，或使中斷交通的時間最短。橋梁設計應在因地制宜的前提下，盡可能采用成熟的新結構、新設備、新材料和新工藝。在注意認真學習國內外的先進技術、充分利用最新科學技術成就的同時，努力創新，淘汰和摒棄原來落后和不合理的設計思想。

3、要美觀環保

合理的結構布局和輪廓是橋梁美觀的主要因素，一座橋梁應具有優美的外形，而且這種外形從任何角度看都應該是優美的。結構布置必須簡練，并在空間上有和諧的比例。橋梁設計應考慮環境保護和可持續發展的要求。從橋位選擇、橋跨布置、基礎方案、墩身外形、上部結構施工方法、施工組織設計等全面考慮環境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環境監測保護體系，將不利影響減至最小。

二、損害橋梁安全性、耐久性的原因

1、管理水平差

近年來，國內外頻繁出現橋梁破壞與倒塌的事件，這在工程界產生了很大的影響，也是給工程界的設計人士起到了警戒作用，希望能夠對橋梁的安全問題加強重視程度。大多人的想法是將橋梁工程中的事故原因推歸結為是因為施工者野蠻施工和管理者的不負責任行為所致。對于短期內接連發生的這種橋梁事故，大部分都是由于施工的質量沒有達到標準的設計要求；本質的問題其實是因為材料不符合施工標準，也就是沒有達到合格的規范。也有的橋梁在建設過程中，出現了偷工減料，以次充好的嚴重問題，這樣的行為根本保證不了橋梁的安全性，嚴重甚至會造成致命的損害。還有一些橋梁出現的現象是，在預期的使用壽命還沒有到的時候，就出現了劣化和破損的現象，嚴重的例子是，某些城市的橋梁只是用了短短幾年、甚至是剛剛建成不久就出現了嚴重的質量問題，安全性不能保證，那么耐久性無可避免受到了重創，這就與施工質量低下有重要的關系，鋼筋保護層不足導致橋梁施工中出現了構件開裂的現象，但是這樣的影響卻在很多城市的橋梁建造中頻頻出現。

2、體系不完善

設計理念和機構構造是在橋梁設計中應該特別注重的環節。我們在總結橋梁施工中存在問題的同時，也不得不承認，在橋梁的設計中，關于提高橋梁的安全性和耐久性有很多可以改進的地方。選擇經濟合理的機構設計方案是橋梁設計者在橋梁設計時首要完成的任務，其次是機構的分析和對構件的連接設計，必要的采用規范規定的指標來保證這些結構的安全性。在橋梁的設計中，有很多設計者總是單單的滿足規范上對橋梁結構強度承受力的計算，卻忽視了構造和材料的耐久性，在施工的過程中就難免會出現一些人為的錯誤，這就需要加強和保護結構的質量和安全性。有的橋梁機構缺乏整體性，延展性，有的設計則是計算不夠精確甚至是受力分析不到位，這造成了橋梁局部受力大；有的混凝土結構中混凝土的強度等級過低、保護層的保護程度不夠、鋼筋的直徑達不到承重的需求，或是構建截面太薄，這都嚴重的損害了橋梁結構的耐久性，嚴重還會影響到橋梁的安全性。

三、確保公路橋梁設計的耐久性與安全性的策略

1、在結構設計上更加注重公路橋梁使用的耐久性

在公路橋梁的設計過程中，既要考慮到施工人員和設計的接受程度，也要從橋梁的結構設計這一方面對橋梁的耐久性進行改善。由于受到超載、車輛、疲勞等人為因素的影響以及酸雨、地震、臺風等自然因素的作用，公路橋梁在進行施工和使用的過程中，會造成橋梁材料性能的退化，致使公路橋梁會在不同程度上受到損傷。因此在公路橋梁的設計過程中，要充分考慮好該橋梁的構造細節和結構布局，并在構建完成后，定期進行維修和檢查，從而確保公路以及橋梁在使用方面的安全性，使得公路橋梁的維修費用盡可能地減少，提高了整個公路橋梁運行中的經濟效益。

2、對超載問題的重視

就目前來看，汽車的超載通常有以下幾種情況：第一種最常見的情況就是車輛的違規超載；第二種情況就是橋梁在通行車的流量上大大超過原有的設計范圍；第三種情況就是先通行的公路橋梁已經超齡負載了。前者主要是人為的惡性因素，而后兩者主要是由于交通量的增加以及設計的荷載發生變化所造成的。而橋梁的疲勞問題最主要也是來源于此。此外，由于橋梁超載造成的公路橋梁內部的損傷并不能自動恢復，因此也會造成橋梁的維護工作發生變化，從而對公路橋梁的耐久性和安全性產生了巨大的危害。因此，針對這一問題，一方面，有關交通部門要加強對公路橋梁上的交通管理；另一方面有關的設計和管理人員也要分析和研究超載所造成的后果。

3、注重對橋梁損傷問題的研究

橋梁結構在風荷載和車輛荷載方面承受的是一種動態的荷載，因此，循環變化方面的應力也會隨之產生。這樣不僅會造成結構發生振動，而且也會對結構造成一種積累性的疲勞損傷。而橋梁的使用材料也并非是連續均勻的，因此，在這些荷載的循環作用下，原先存在的這些小缺陷便會逐漸擴大，最終發展成為嚴重的損傷，導致橋梁裂紋的出現。而如果公路橋梁的維修部門沒能及時發現這些裂紋并做出有效的控制，那么就很有可能導致橋梁的斷裂情況的出現，從而造成了災難性的后果。因此，在公路橋梁的設計過程中，不僅要關注到公路橋梁的整體結構，而且也要防止橋梁關鍵部位出現局部疲勞的效應，避免因此而造成整個橋結構的失效等。

結束語

總之，在橋梁的設計與施工過程中，我們要善于發現這些問題，結合現有的科技水平和施工人員的接受程度，通過對橋梁疲勞、超載等問題的重視，選擇有效的設計方案，確保了公路橋梁耐久性與安全性的實現。

參考文獻

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