橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性分析

劉海（贛縣公路管理站，江西 贛縣341100）

橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性分析

劉海
（贛縣公路管理站，江西 贛縣341100）

在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，其安全性與耐久性是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成內(nèi)容，因此，對(duì)保證橋梁整體的安全性與耐久性采取有效的控制措施，對(duì)保證橋梁整體質(zhì)量至關(guān)重要。論文結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)，分析了當(dāng)前橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中的安全性與耐久性的現(xiàn)狀，并根據(jù)存在問(wèn)題提出了相應(yīng)的解決策略。

橋梁；設(shè)計(jì)；安全性；耐久性；分析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.12.032

1 引言

橋梁作為交通重要樞紐，在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，橋梁的安全性以及穩(wěn)定性都是設(shè)計(jì)中重要的內(nèi)容，但是，在實(shí)踐過(guò)程中，往往忽略了對(duì)這兩者的關(guān)注，重點(diǎn)在強(qiáng)化橋梁的單個(gè)構(gòu)件強(qiáng)度與剛度上，這就導(dǎo)致橋梁設(shè)計(jì)的原則與實(shí)際產(chǎn)生矛盾，導(dǎo)致橋梁在設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)各種問(wèn)題，更為嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致安全性與耐久性產(chǎn)生退化，直接影響到橋梁功能，給后期使用造成嚴(yán)重的困擾。

2 橋梁設(shè)計(jì)安全性與耐久性現(xiàn)狀

當(dāng)前，在橋梁設(shè)計(jì)以及施工領(lǐng)域中，設(shè)計(jì)與施工存在著很多的不足，導(dǎo)致建設(shè)項(xiàng)目未能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，橋梁的安全性與耐久性也得不到有效保證，以至于橋梁在投入使用的過(guò)程中，出現(xiàn)眾多問(wèn)題，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致拆除重建，問(wèn)題的出現(xiàn)與我國(guó)現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生沖突，不滿足橋梁使用100年的期限要求，同時(shí)還違背國(guó)際上對(duì)橋梁耐久性、安全性的要求，這些問(wèn)題都必須得到重視[1]。在實(shí)踐過(guò)程中，影響橋梁安全性與耐久性的主要因素來(lái)自于橋梁構(gòu)件開裂、下?lián)稀⒆冃危饕憩F(xiàn)在混凝土斜拉橋的橫隔板與主梁產(chǎn)生開裂、正交異剛面板疲勞產(chǎn)生裂縫引起等，在實(shí)踐過(guò)程中，如果不能及時(shí)采取對(duì)策處理以上問(wèn)題，則會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)一步的受到外界因素的影響，從而不斷降低橋梁結(jié)構(gòu)的承載力與剛度力，產(chǎn)生難以補(bǔ)救的下?lián)献冃蔚葠盒匝h(huán)現(xiàn)象。

3 影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的因素

橋梁在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，由于其長(zhǎng)時(shí)間的裸露在自然環(huán)境中，受到各種外界影響的影響，產(chǎn)生各種各樣的問(wèn)題，導(dǎo)致橋梁安全性與耐久性受到影響。實(shí)踐證明，影響橋梁安全性與耐久性的主要因素，來(lái)自于以下幾個(gè)方面。

3.1 設(shè)計(jì)理念不新與結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施不完善

橋梁在選型的過(guò)程中，需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的不同條件以及自然因素的差異進(jìn)行選擇，橋梁選型是橋梁設(shè)計(jì)的起點(diǎn)。而橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是需要按照合理的結(jié)構(gòu)方式，再通過(guò)結(jié)構(gòu)受力的情況分析后，確定橋梁的構(gòu)造措施。但是，我國(guó)在橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中，側(cè)重于對(duì)橋梁的剛度與強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，常常忽略了橋梁的安全性與耐久性，具體表現(xiàn)在：

1）重視單體構(gòu)件強(qiáng)度設(shè)計(jì)，忽略構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)工作性能計(jì)算；

2）缺乏對(duì)整體結(jié)構(gòu)的受力以及傳力的合理性計(jì)算；

3）在施工過(guò)程中，使用的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)力等級(jí)過(guò)低，不達(dá)標(biāo)；

4）橋梁的鋼筋符合低、截面面積不足、對(duì)結(jié)構(gòu)的保護(hù)層厚度過(guò)小。

上述措施的不足，很大程度上會(huì)給橋梁的構(gòu)建安全性與耐久性造成嚴(yán)重影響[2]。在橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)安全性以及耐久性的極限狀態(tài)進(jìn)行綜合考慮，包含橋梁結(jié)構(gòu)的承載力以及極限與正常使用的極限。一方面，橋梁的正常使用條件是缺少不了足夠強(qiáng)度的支持，所以，在橋梁結(jié)果設(shè)計(jì)過(guò)程中，做好強(qiáng)度計(jì)算是必不可少的一項(xiàng)內(nèi)容，另一方面，從橋梁的安全性與耐久性來(lái)考慮，對(duì)這兩者的極限狀態(tài)進(jìn)行綜合考慮顯得非常有必要。

3.2 橋梁施工工藝和管理水平低

最近幾年，在橋梁設(shè)計(jì)以及橋梁的使用方面都受到了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。很多橋梁出現(xiàn)了坍塌現(xiàn)象，導(dǎo)致橋梁的安全性受到了廣大人們的重視。經(jīng)過(guò)相關(guān)研究可知，一些橋梁的使用年限未達(dá)到實(shí)際的要求，就出現(xiàn)了各種問(wèn)題，部分剛投入使用的橋梁沒(méi)使用多久就產(chǎn)生問(wèn)題，這在一定的程度上與橋梁施工過(guò)程的管理水平有重要聯(lián)系。具體表現(xiàn)在：橋梁施工階段，混凝土澆筑振搗、澆筑、養(yǎng)護(hù)管理措施不當(dāng)，未能有效控制好預(yù)應(yīng)力鋼筋的張合力度、沒(méi)有做好施工質(zhì)量控制等。以上問(wèn)題雖然不能直接與橋梁的承載力產(chǎn)生沖突，但是，它會(huì)嚴(yán)重影響到橋梁結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。

3.3 橋梁后期養(yǎng)護(hù)管理不足

在我國(guó)橋梁的建設(shè)過(guò)程中，往往重視建設(shè)前期橋梁施工，不重視后期橋梁管理養(yǎng)護(hù)。具體表現(xiàn)在：后期不能及時(shí)的處理冰雪天的冰雹雨水，導(dǎo)致雨水冰雹侵入橋梁結(jié)構(gòu)中，最終致使橋梁結(jié)構(gòu)體受到破壞；后期不重視橋梁的承重構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)，包含支座、斜拉索護(hù)套等設(shè)備管理養(yǎng)護(hù)，未能及時(shí)的更換整體受損部件，以上問(wèn)題得不到有效處理，則會(huì)導(dǎo)致整體橋梁的工作性能受到影響，從而造成嚴(yán)重的安全隱患。

4 提升橋梁的安全性與耐久性的策略

公路橋梁在設(shè)計(jì)過(guò)程中，其考慮的因素包含很多，其中有機(jī)動(dòng)車正常行駛因素、車輛超速、超載因素、以及各種外界沖擊因素。此外，公路橋梁是交通運(yùn)輸?shù)闹饕獦屑~，假如安全性與耐久性得不到保證，則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題，因此，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要考慮以下幾點(diǎn)因素。

4.1 規(guī)范設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，引進(jìn)新的設(shè)計(jì)理念

當(dāng)前，部分橋梁在使用的過(guò)程中，由于橋梁的耐久性不足，導(dǎo)致的安全性問(wèn)題嚴(yán)重影響著橋梁的正常運(yùn)行，因此需要采取有效的策略進(jìn)行處理。所以，在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要不斷的轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)觀念，不斷引進(jìn)新的設(shè)計(jì)理念與耐久性設(shè)計(jì)因素，同時(shí)還需要完善設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)忽略的耐久性給予重視[3]。

4.2 確保設(shè)計(jì)過(guò)程中的整體性與連續(xù)性得到保證

在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，橋梁冗余設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)內(nèi)容，只有做好冗余設(shè)計(jì)才能保證橋梁結(jié)構(gòu)具備更多的安全因素，從而保證橋梁結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)對(duì)各種外來(lái)因素的影響。特別是對(duì)我國(guó)而言，由于交通擁擠，只有加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的安全性能，才能夠抵御局部損傷以及變形帶來(lái)的影響。另外，加強(qiáng)橋梁的冗余設(shè)計(jì)，還能夠在一定程度上提升應(yīng)對(duì)地震、爆炸等危害帶來(lái)的影響，使其具備更多的抗震能力[4]。

除此之外，針對(duì)橋梁設(shè)計(jì)，我們還需要重視結(jié)構(gòu)整體性與連續(xù)性設(shè)計(jì)，由于很多橋梁結(jié)構(gòu)屬于桿系結(jié)構(gòu)，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需重視橋梁的整體性與連續(xù)性設(shè)計(jì)，不僅能夠保證橋梁結(jié)構(gòu)截面的變化均勻性、平順性，而且還能保證整體結(jié)構(gòu)美觀，同時(shí)還能增強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性等能力。

4.3 強(qiáng)化橋梁結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)內(nèi)容設(shè)計(jì)

在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)對(duì)整體橋梁的產(chǎn)生的影響也較大。由于橋梁結(jié)構(gòu)整體都是全天在外顯露，橋梁細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)越完善，就能最大限度的抵觸外界腐蝕因素給橋梁結(jié)構(gòu)帶來(lái)的影響，同時(shí)也能提升橋梁結(jié)構(gòu)整體的安全性與耐久性。例如；在實(shí)踐過(guò)程中，加大橋梁構(gòu)件的保護(hù)層厚度，不僅能夠保證橋梁鋼筋結(jié)構(gòu)得到有效的保護(hù)，避免外界影響因素的侵蝕，而且還能在一定程度上，保護(hù)鋼筋的強(qiáng)度不受到影響[5]。同時(shí)，對(duì)橋面的排水與防水功能的設(shè)計(jì)，更加需要細(xì)化，保證雨水能夠及時(shí)排出，避免橋體受到積水雨水侵蝕，影響整體結(jié)構(gòu)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上敘述，在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全性與耐久性問(wèn)題，不僅是當(dāng)前橋梁設(shè)計(jì)中研究的重點(diǎn)，而且還是急需解決的難點(diǎn)內(nèi)容。因此，在實(shí)踐過(guò)程中，不僅需要強(qiáng)化施工管理與施工工藝，而且還需要結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮橋梁的整體設(shè)計(jì)方案，并且需要引進(jìn)新設(shè)計(jì)理念，以保證在橋梁的設(shè)計(jì)過(guò)程中，提升橋梁的安全性與穩(wěn)定性，從而保證橋梁整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

【1】邱樹才.橋梁安全性、耐久性差的主要原因及改進(jìn)措施[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009(11):106.

【2】王春劍.公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性探討[J].科技信息(科學(xué)教研)，2007(28):378.

【3】程智,陳云峰.提高公路橋梁安全性的設(shè)計(jì)方法[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào)，2007(21):52.

【4】章日凱.公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性分析[J].交通世界(建養(yǎng)·機(jī)械)，2012(1):152-153.

【5】李鳳陸.淺析橋梁設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題[J].黑龍江科技信息，2007 (11):195.

Analysis on Safety and Durability of Bridge Design

LIUHai
（GanxianRoadManagementStation,Ganxian344110,China)

In the process of bridge design, the safety and durability of bridge structure is an important content of the safety anddurability of bridge to take effective control measures, crucial impact on the overall quality of the bridge. Therefore, based on theauthor's experience, this paper analyzes the current situation of the safety and durability of the bridge design, and gives thecorrespondingsolutions accordingtothe existingproblems for reference.

bridge;design;safety;durability;analysis

TU714;U442.5

A

1007-9467（2016）12-0116-02

2016-09-20

劉海（1969～），男，江西贛縣人，工程師，從事公路橋梁設(shè)計(jì)與研究。