公路橋梁設計中的安全性和耐久性分析

王彩芳

摘要：隨著我國經濟的迅速發展，同時也帶動了我國交通事業的迅速騰飛。改革開放以來，我國的橋梁工程獲得了巨大的發展，隨著公路交通網的不斷的完善，大量的山區和交通不便的地區都修建了高速公路。但是應該看到我國的交通事業還存在著一些問題，其中比較突出的就是橋梁設計中的安全性和耐久性的不足，嚴重的影響了我國交通事業的發展。因此，要必須分析橋梁設計中存在的安全性和耐久性出現的問題，并加以預防和解決。

關 鍵 詞：橋梁設計 安全性 耐久性

1.橋梁設計安全的構成

橋梁的安全性和耐久性是橋梁設計者永遠追求不變的宗旨。所謂安全性是指結構防止破壞倒塌的能力，主要體現在結構構件承載能力和結構的整體牢固性上。耐久性是指結構抵抗外界環境、有害化學物質侵蝕的能力。

1.1橋梁結構的安全性

橋梁結構的安全性主要體現在結構的整體牢固性和構建的承載能力兩個方面[1]：

1）橋梁結構的整體牢固性是指結構不應出現與其原因不相稱的破壞后果，即在橋梁結構出現局部破壞的情況下，避免發生大范圍連續破壞倒塌的

能力。結構安全性良好的橋梁，依靠結構具有的優良的延性和必要的冗余度，在對付地震、爆炸等災害或因人為差錯導致的災難方面，能夠發揮較大作用，有效減輕災害損失。

2）橋梁結構構件承載能力是指橋梁結構具有的承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用的能力。負荷超載，是對橋梁結構構件承載能力的最大威脅，主要體現在以下兩方面：①時間的超負荷或超載，會使橋梁應力幅度加大、損傷加劇，甚至會導致結構破壞事故；② 由于超載造成的橋梁內部損傷不能恢復，將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態發生變化，從而可能危害橋梁的安全性。

1.2橋梁結構的耐久性

在橋梁結構的設計與施工規范中，人們往往把重點放在各種荷載作用下的結構強度要求，而對環境因素作用下的耐久性要求則相對考慮較少，實際上這樣做存在很大的弊端。

2.我國公路橋梁工程的安全性

和耐久性現狀

2.1 橋梁安全事故舉例

近年來，橋梁垮塌事故時有發生，造成了巨大的人民生命財產損失和惡劣的社會影響。一座橋梁倒塌，可能是“偶然”，九天之內四座橋梁垮塌和一座傾斜，一定有必然的因素。2011年7月11日至7月19日，我國九天之內五座橋梁垮塌或傾斜，本該百年壽命的大橋頻現“短命”，令人觸目驚心。7月11日，建于1997年的江蘇鹽城境內榆河橋倒塌； 7 月12日，武漢黃陂一高架橋被發現引橋嚴重開裂，橋體開裂發生時，此橋還沒正式通車；7月14日，建成不到十二天，造價逾千萬的當地標志性工程武夷山公館大橋倒塌； 7月15日，通車僅14天的杭州錢江三橋引橋橋面塌落； 7月19日，重達160t的嚴重超載貨車，通過北京市寶山寺白河橋時，造成橋梁坍塌。

2.2 橋梁安全性與耐久性問題研究現狀

橋梁安全性與耐久性研究在與橋梁病害的斗爭中已取得許多進展。主要體現在如下方面。

1）高性能材料。混凝土材料主要集中在大氣環

境中混凝土碳化和鋼筋銹蝕問題，主要歸納為對建筑材料的耐久性退化機制研究和對混凝土結構性能蛻化后的耐久抗力研究。這些研究大多是從材料和統計分析角度進行的[2]，對如何從結構應用角度改善橋梁耐久性卻缺乏研究； 鋼結構方面主要為防腐、耐熱、耐火和高強等綜合性能的研究。

2）荷載標準。橋梁載重設計標準經歷了從汽- 10到汽-超20發展過程，目前規范采用公路-I級、特殊車列等，雖然荷載標準提高了不少，但相對國外車輛荷載還很低。

我國橋梁結構安全性與耐久性研究雖然取得上述成果，但從事故調查分析結果證明，橋梁結構安全性與耐久性是一個系統工程，涉及的方面和因素還很多，如不按圖施工、偷工減料、政府過多干預、設計中態度不嚴謹、養護不及時和自然災害等。上述任何方面都還有許多問題需研究，一切影響橋梁結構安全性與耐久性的問題在今后相當長的時間里需要研究。

3.橋梁安全性、耐久性差的主要原因

3.1設計理論和結構構造體系不完善

要想確保橋梁的安全性和耐久性，首先要有科學可靠的橋梁設計。有的橋梁設計為了追求橋梁造型的美觀，或是為了滿足規范安全度的需要，而欠缺對橋梁結構體系以及日后使用維護的考慮。

3.2施工和管理水平低

國內外多座橋梁的突然破壞與倒塌，已使工程界對橋梁安全性問題倍加關注。一般的看法認為當前的工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導致。對于短期內發生的諸如突然破壞與倒塌，多是由于施工質量沒有達到規范和設計要求，典型的問題包括材料強度不足和施工工藝不合格等；也有個別橋梁存在諸如偷工減料、以次充好等嚴重的管理問題， 更是對橋梁安全造成致命的損害。

4.提高橋梁結構安全性與耐久性的對策和建議

4.1合理選擇結構設計方案

合理的結構設計方案，可以有效提高橋梁的安全性和耐久性。橋梁的結構設計形式主要分為大跨度橋梁和標準跨徑橋。大跨徑橋梁由于控制因素不同，方案也各不相同，具有較強的個性特征，而標準跨徑橋則更多的是具有共性特征。在實際工作當中，很少采用大跨徑橋梁的設計方案，標準跨徑橋因為具有施_亡方便、造價經濟的標準化、預制裝配等諸多優點，應用最為廣泛。

4.2在設計過程中。科學使用材料

鋼筋混凝土的質量和合理使用對橋梁的安全性具有極其重要的作用。鋼筋混凝土的質量直接影響到結構的適用性、安全性和耐久性。混凝土的耐久性主要取決于混凝土的材料組成，其中水灰比、水泥用量、強度等級均對耐久性有較大影響。橋～MTCD62明確規定了不同使用環境下[4]，結構混凝土的基本要求、對影響混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子含量和堿含量做出了限制規定，這是橋～JTGO62對公路橋涵結構耐久性設計的基本要求，設計時必須嚴格遵照執行。

4.3 加強對橋梁耐久性的理解

橋梁建成使用期內需要經受風霜雨雪的考驗，重壓力的折磨，在現代社會甚至還有酸性物質的侵蝕等等，這些因素都應該在設計師的考慮范圍內。尤其是對于大型橋梁大型工程的設計，其要求使用年限長，而且大型跨河跨江橋梁車流量大，沖擊也大，加上這些橋梁位置基本都是重要的交通通道在使用年限內超負荷使用時常出現，其設計就應該特別注意[5]。

5.結語

橋梁安全性和耐久性已成為迫切需要解決的問題，我們應該積極借鑒國外成功的經驗和做法，除了加強施工質量管理外，要從橋梁設計理念和結構體系和構造的角度做好耐久性的設計[9]，同時也需要研究疲勞和超載等因素對于橋梁結構耐久性的影響[10]。

參考文獻

[1] 徐凱東，李博.橋梁設計中的安全性和耐久性

[2] 吳海軍. 橋梁結構耐久性設計方法研究[D].上海： 同濟大學， 2007.

[3] 魏松，陳祥晨.橋梁結構安全性與耐久性問題的思考[J]工程質量.2010（9）

[4] 遲金紅.橋梁結構耐久性病害現象與成因分析[J].硅谷，2008，（17）.

[5] 吳浩峰，《疲勞損傷對道橋的危害》[J].橋梁專刊2008

[6] 王春劍.公路橋梁設計中的安全性和耐久性探討[J].科技信息，2007（28）

[7] 范立礎.橋梁工程.北京： 人民交通出版社.2001.

[8] 公路養護技術規范.人民交通出版社，1996.

[9] 顧安邦，橋梁工程（下）[M1]，人民交通出版社。2000.

[10] 李國豪，橋梁結構穩定與振動口哪，中國鐵道出版社，2002.

[11] 劉山洪，劉毅.橋梁病害種類及處理方法[J] . 重慶交通大學.