公路橋梁設計中的耐久性分析

1湖州交通規劃設計院 浙江湖州 313000；2南潯區善璉鎮人民政府 浙江湖州 313014

摘要：公路橋梁作為一項基礎設施建設，關系到人們的日常生活，對于緩解交通壓力，提高人們生活的便利性發揮著重要作用，其耐久性也成為人們逐漸關注的重點。只有在公路橋梁的設計中加強對安全性和耐久性的思考，才能減少公路交通中的事故隱患，達到工程建設可持續發展的效果。

關鍵詞：公路橋梁；設計；耐久性

引言

公路橋梁是我國交通系統的重要組成部分，在促進城市聯系、推動經濟發展中發揮著不可替代的作用。公路橋梁設計是橋梁建設中重要環節，若出現問題，則會帶來一系列不良影響，比如經濟損失、交通事故等。在我國的橋梁設計工作中，一般都比較重視橋梁結構自身的強度，但是對其耐久性并不是十分的重視，而耐久性對整個橋梁而言是非常重要的一個性能指標，由于這樣的狀況，很多橋梁在建設和使用的過程中也出現了各種各樣的問題，為了轉變這樣的狀況，我們一定要對其安全性和耐久性加以研究。

1我國公路橋梁設計的現狀分析

我國公路橋梁設計一般比較重視橋梁的使用強度，對橋梁的強度極限進行了重點分析，但忽視了橋梁的耐久性。雖然加強了對強度極限的考慮，但未能對使用極限提出相應的要求和規范，而在橋梁的使用周期中，使用極限占據著舉足輕重的地位。在對橋梁進行設計時，未能將強度與使用周期很好的結合起來，常常存在顧此失彼的現象。同時，公路橋梁設計的重點在于實現基本的使用功能，因此設計部門在進行結構的設計構造時，并未能將后期的維護納入到考慮的范圍內，這就造成了后期維護保養的困難，對交通安全事故埋下了極大的隱患。

2 提升公路橋梁耐久性的設計措施

2.1重視結構的耐久性問題

橋梁結構建設和使用的過程中會受到環境和化學因素的影響，同時還要承受多方面的荷載，橋梁自身的材料也可能會造成不同部分的損傷和裂化，在大跨橋梁建設的過程中，國內從上個世紀的80年代就修建了很多斜拉橋，在這一過程中出現了很多嚴重損害的例子，但是其在設計的過程中出現了耐久性方面的問題，這樣就使得工程建設的過程中出現了較大的經濟損失，在這一過程中必須要注意的一點就是這一問題的出現和耐久性的設計有著十分密切的聯系。在我國，從20世紀90年代開始，人們對橋梁的耐久性越來越重視，同時在研究的過程中也取得了很多豐碩的成果，而在這些研究當中，一般都是從統計的角度去看的，但是在設計和結構的角度方面還很少有人進行全面的研究，同時在很長時間以來，人們在研究的過程中都比較重視結構計算方法的研究，但是對結構細節方面的處理還不是十分的重視，結構耐久性設計和一般的結構設計還是存在著一定區別的，所以，我們不能將二者等同起來。

2.2重視對疲勞損傷的研究

橋梁結構在運行的過程中所要承受的所有荷載都是動態荷載，這些荷載會在結構的內部形成非常大的循環變化的應力，同時這種應力在變化的過程中還有可能會產生較大的振動，這樣一來給結構本身也造成了非常大的不利影響。在循環荷載的影響下，結構上的一些小的缺陷會慢慢變嚴重，在長期的作用下會出現較大的損傷，甚至還會出現比較嚴重的裂紋，早期階段，這些病害并不是非常容易察覺，但是其所產生的不良影響是非常明顯的。過對公路橋梁的疲勞損傷規律進行探討，再進行建筑材料的選擇，盡量選擇性能優越的材料，規避各種結構性的疲勞損傷，從而提高橋梁的安全性和耐久性。

2.3重視橋梁的超載問題

汽車超載主要有三種情況：一是早期修建的老橋超齡負載運營；二是橋梁通行的車流量超過原設計；三是車輛違規超載。前兩種產生的原因主要是設計荷載的變化和交通量的增加；后者是車輛使用者違法超載營運，后兩種超載現象在我國公路運輸中較為普遍。橋梁的超載一方面可能引發疲勞問題。超載會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，甚至會出現一些超載引發的結構破壞事故。另一方面，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和耐久性。例如，混凝土橋梁一直被認為具有足夠的耐久性，但在汽車超載作用下，可能發生開裂；裂縫即使在荷載卸除后能夠閉合，但由于混凝土結構內部已經受到損傷，構件的開裂彎距降低、剛度下降；于是在正常使用荷載作用下，本來不該開裂的結構產生裂縫或本來較小的裂縫成為超出規范允許的裂縫或產生較大的變形。這些都會對結構長期的使用性能和耐久性產生不利的影響，因此除了交管部門要加強管理外，也需要對超載帶來的后果進行研究、分析。

2.4結合環境因素進行設計

不同的地域特性對公路橋梁的建設有著不同的要求。例如，離海邊較近的公路橋梁工程，其要求抗氯離子腐蝕的能力一定要強。因此，在選擇材料的時候要加大對混凝土或鋼筋材料的性能要求。同時，由于不可預估的各種環境危害也會對橋梁的安全性和耐久性造成一定的影響，在設計時也要將各種環境影響納入考慮范圍，科學合理地進行設計。比如說橋面的設計坡度，排水管道的鋪設等。在實際施工過程中可能還會出現各種不可控的因素，這些因素可能導致施工工藝未能達到設計標準，或者出現了一定偏差或誤差，此時需要設計部門與施工單位進行溝通，根據現場施工狀況及時調整設計圖紙。

2.5完善公路橋梁的設計規范

公路橋梁的設計缺乏統一且詳細的安全規范，導致設計過程中出現各種人為因素，對橋梁的安全性和耐久性造成一定的影響。只有建立完善的設計規范，并加強監督管理，強調法律觀念，才能逐步建立良好的設計環境。在市場競爭機制之下，一定要加強對設計部門的監督管理，避免各種惡性競爭的現象，規避各種貪污腐敗的行為。

2.6積極借鑒國外的經驗和成果

在歐洲國家，非常重視對結構物進行性能設計內容包括結構的變形、裂縫、振動、強健性、美觀、耐久性能、疲勞性等。PBD研究主要是為了使結構在運營過程中除了保證最低的安全性要求外，尚應有良好的使用性能。就其本質而言，歐洲國家的PBD理論，主要研究結構在使用過程中表現出來的服務性能，分析使性能受到弱化的原因和其發生的機理、規律，尋求新的結構設計理念和方法。從歐洲人的觀點來看，PBD似乎是對以耐久性為核心的結構使用性能指標的綜合考慮。這一點對國內工程界應該是有啟示的。目前國內的設計可視為靜態的設計，它只定義了設計建成時刻結構具有的工作能力和性能，而對營運期間性能隨時間的劣化及其實際的性能表現缺乏足夠的認識和考慮；換言之，從經濟性的角度講是只考慮了建造成本，而忽視了營運期的維護成本和與使用壽命相對應的成本效益。

3結束語

綜上所述，隨著公路橋梁建設的快速發展，其設計中的安全性和耐久性已成為核心問題，就目前情況來看，我國公路橋梁設計中還存在多方面的問題，比如設計理論不成熟、方案設計不科學、施工的規范性欠缺。為了保障公路橋梁建設的良好發展，需要完善橋梁設計理念、重視公路橋梁的疲勞問題、重視材料工藝水平設計、重視公路超載問題、重視外在因素的影響、提高設計質量六個方面入手，做好公路橋梁設計工作，保障其安全性和耐久性，推動我國公路橋梁建設的良性發展。

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