探討橋梁設計中的安全性影響因素

胡 可

(貴州省交通規劃勘察設計研究股份有限公司)

1 橋梁安全性設計

橋梁構建的承載性和整體結構的堅固性，是橋梁結構的安全性的兩個重要方面。首先，橋梁結構構件必須具備足夠的承載性，在各種不同的外來作用下，例如地質災害、大風、暴雨、車輛超載等，橋梁自身的結構必須具備承受這些外來作用力。作為橋梁結構構件承載力危害因素之一，負荷性超載主要表現在:超負荷或者時間方面的超載，對橋梁產生的損傷增大，增加了橋梁的應力幅度，甚至會造成橋梁結構破壞，有的甚至是永久性的破壞。在橋梁正常荷載情況下，沒有辦法恢復橋梁內部的各種損傷，在更大程度上，橋梁結構工作的狀態因為車輛的超載等造成的一定程度的變化，會影響到橋梁長期運行的安全性能。其次，在橋梁的結構中出現局部的損壞時，能夠避免產生更大損壞后果能力，稱之為橋梁結構的整體堅固性。在地質災害、爆炸以及人為造成的一些危害方面，如果一個橋梁結構具有足夠的安全性，就能夠通過橋梁結構必要的冗余度以及良好的延展性，發揮出橋梁自我規避能力，最大限度的減少橋梁損壞。

2 橋梁設計中的安全性影響因素分析

結構設計的首要任務是選擇經濟合理的結構方案確保公路設計安全可靠、適用耐久、經濟合理，其次是與構件和連接的設計結構以及安全系數分析，以保證結構的安全可靠性。很多設計師忽視結構、材料耐久性，不重視設計、施工、使用等方面問題，一味追求安全規范的結構強度要求。有的混凝土截面鋼筋的直徑小而且薄，保護層厚度過小，強度等級太低;設計圖紙中，一些應力路徑和計算模式不清晰，局部受力造成過大;這會嚴重影響結構的安全，減小了橋梁結構的耐久性。在橋梁安全性設計中，由于影響結構的安全耐久性問題，及時設計規格滿足強度要求，使用壽命也只有5至10年的時間。設計應該從多方面采取措施，包括結構計算、建筑材料等，加強對結構的耐久性設計。

在結構系統的布局和結構方面，不同的設計對象、使用條件和使用環境具有不同的需求。即使橋梁施工結構要求規范更新得再快，也適應不了新技術和新材料快速發展的各種新的需求，施工過程各項工藝再規范，如果在設計之初，設計師沒有解決好各種問題，還是會帶來橋梁結構安全性問題。因此，除了滿足標準要求合理可靠，對橋梁結構本性的認識，還要求結構設計師具有更高的經驗和判斷水準。

3 下部結構的安全設計

3.1 分聯墩蓋梁

分聯墩處上部結構的伸縮縫的設置設計，水往往通過伸縮縫滲漏的薄弱環節到分聯墩蓋梁上，尤其是除冰鹽的使用地區，部分墩長期承受除冰鹽的腐蝕。因此，部分墩頂應設置橫坡，以方便水從橋面排走，并在蓋梁保護層厚度方面進行防腐蝕設計。此外，為了防止腐蝕性鹽水順墩身流下，避免不利橋墩和樁基礎的設計影響因素，可以設置蓋檐滴水槽。

3.2 樁頂

橋梁樁基的安全性直接決定了橋梁的整體安全，是橋梁設計的重中之重。樁頂與承臺或墩身相連，受截面突變的影響，屬于應力集中部位。橋梁樁的總體設計，同時也受到地表水、地下水、除冰鹽水、表層土壤(尤其是鹽堿地、土壤有機質)的一個或幾個因素影響，往往在干濕交替腐蝕環境，不利于橋梁使用，也對鋼筋混凝土的耐久性造成一定的威脅。因此，樁基礎的樁頂設計應根據樁端條件設計水平、土壤條件以及環境水平合理地決策，選擇相應的標準的耐久性設計，最終確定保護層厚度。

3.3 加強構造配筋，防止和控制混凝土裂縫

混凝土裂縫的防治，在混凝土結構的耐久性方面具有重要的作用。控制混凝土裂縫控制裂縫，除了按規范要求正常使用極限狀態，還有要求從設計上采取結構措施，施工及使用過程中，要能夠預防和控制混凝土出現大量非工作裂縫。

3.4 注重橋梁的超載

超載會使橋梁疲勞應力幅值的增加，造成損傷，甚至導致結構破壞。由于超載造成的橋梁內部損傷不能恢復，正常負載條件變化下工作的橋梁發生變化，導致橋梁的安全性和可能的危害性。因此，交通管理部門加強對超載運輸管理。

4 橋梁路堤和路面結構層的安全設計

在高等級公路軟土地基的處理上多采用排水固結法的觀點，從提高軟土路基的穩定性和強度等角度，結合路橋不均勻沉降引起的橋頭跳車現象，從設計階段和施工階段，減少軟土路基工后沉降。

在設計階段，盡量考慮樓板的建立，在樓板和轉彎處的結構，如果可能的話可以伸縮轉彎處移位設計到橋墩上，減少橋臺、橋面板的上部結構的變形，連續擴大橋面上部構造到搭板內。同時，仔細分析地基土支承力，以確定如何使橋臺路堤更為緊湊的設計方法。相鄰板一定長度的路基填土內，用水泥穩定碎石層，一層鋼網，路基剛度逐漸過渡。考慮橋梁結構設置地質情況、路堤長度、填方高度、路堤沉降以及填料來源等問題，盡量避免大河面小跨徑橋涵，選擇好橋位及橋涵跨徑和橋臺后部防護工程，設計單位要嚴格執行現行的技術標準及相關設計規范;對橋頭堡位置設計提出設計和施工方面意見;并且認真詳細地進行設計交底。

5 結束語

安全性不足是橋梁結構設計迫切需要解決的問題。要從設計理念、結構體系和橋梁構造的角度，積極借鑒國外成功的經驗和做法，做好耐久安全性的設計工作。

［1］趙逵.橋梁設計中的安全性和耐久性研究［J］.中國新技術新產品，2011，(4).

［2］彭棟木，馮建華.橋梁結構耐久性設計［J］.深圳土木與建筑，2006，(2).