橋梁設計中的安全性和耐久性

孫寶君，蘇龍海

(黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

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橋梁設計中的安全性和耐久性

孫寶君，蘇龍海

(黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

分析了橋梁安全性、耐久性差的主要原因，提出了改進措施。

橋梁；安全性；耐久性

1 橋梁安全性、耐久性差的主要原因

1.1 施工和管理水平低

結合近幾年有關橋梁事故的報道情況來看，國內外多座橋梁的突然破壞與倒塌的現象屢見不鮮，不僅造成了巨大的經濟財產損失，更對人民群眾的生命安全構成威脅，這促使了工程界進一步重視橋梁安全性問題。通過對當前橋梁施工的現狀進行分析后可以發現，野蠻施工、管理腐敗是導致工程項目事故頻發的主要原因；而對于短期內橋梁突然倒塌，可以認為是施工質量未達到標準，其中常見的問題就是原材料質量不達標或施工工藝存在問題等，也有些工程項目在橋梁施工中存在偷工減料的問題，最終對橋梁整體結構質量產生不良影響。

而通過對大量橋梁案例進行研究后發現，很多橋梁的使用壽命沒有達到預期，在運行過程中出現了嚴重的病害現象，甚至少部分橋梁的建成時間較短，就已經存在耐久性不足的問題。通過對上述現象進行研究后發現，施工質量低下，是導致上述問題發生的重要問題。例如相關學者研究發現，鋼筋保護層不足是橋梁工程項目中普遍存在的一種問題，導致在施工現場出現構建開裂。這些施工中存在的缺陷鈍器內不會對工程項目質量造成影響，但會對其結構的長久性產生不良影響。

1.2 設計理論和結構構造體系不夠完善

除工程項目施工外，橋梁工程項目設計存在問題也會導致橋梁在運行過程中出現問題。在橋梁結構誰中，其主要任務就是保證橋梁結構方案的經濟性，同時需要開展結構分析，通過安全可靠的系數對整個橋梁結構進行優化，保證橋梁的相關參數能滿足工程項目對結構穩定性的研究。

而從當前橋梁結構設計的實際情況來看，很多人員在工作中過于重視對結構強度的計算，一定程度上忽視了對橋梁結構體系、結構施工材料、結構耐久性問題的研究，導致所設計的橋梁結構存在多方面問題。例如，有的橋梁結構的延性、整體性明顯不足，冗余性小；有的橋梁所確定的受力路線不科學，導致橋梁在建成之后，局部的受力過大，進而加快了橋梁的損壞；有的橋梁在施工中缺乏對工程項目施工材料的有效控制，在施工中所使用的混凝土強度等級不達標，最終影響橋梁結構性能。同時，也有很多橋梁在施工與建成初期，其各項參數均滿足標準，但在運行一段時間后，就開始出現耐久性問題，這就提示相關人員在當前工作中，需要重視對設計階段的控制，能從構造、材料扥多個方面進行控制，最終提高結構耐久性。

2 需要改進和努力的方向

2.1 應該更加重視結構的耐久性問題

橋梁在施工與運行過程中，經常會受到外部環境的影響，包括惡劣自然天氣、車輛行駛、化學物品侵蝕等；同時，隨著橋梁使用年限的增加，橋梁結構自身性能也會相應的退化，最終會導致結構各部分出現不同程度的損傷。而需要注意的是，上述此類問題與沒有進行耐久性設計存在密切關系，這也會促使相關人員開始關注橋梁的耐久性問題。從大量工程項目項目的實際情況來看，除了工程項目材料與施工技術外，結構設計也會影響結構耐久性的決定性因素。而長期以來，相關人員在橋梁結構設計中重視對結構設計方法的研究，而忽視了對結構細節處理的討論。在實際上，結構耐久性設計與常規設計之間存在十分明顯的區別，因此在當前工作中，還需要努力研究橋梁結構耐久性的問題，從原本的定性分析逐步向定量分析發展，以更好的滿足橋梁施工的要求。

2.2 重視對疲勞損傷的研究

一般認為，橋梁結構所承受的很在主要為風荷載與車輛荷載等，在這些荷載的長期影響下，橋梁結構內部出現循環變化的應力，引起結構皮料損傷。同時橋梁所使用的材料主要為非連續性材料，在應用中經常會出現微小的缺陷。在次基礎上，受循環荷載作用的影響，這些細小的缺陷會被逐步的放大，并在后期引起結構斷裂等十分嚴重的問題。

總體而言，對疲勞損傷的研究不僅僅局限在整個結構上，橋梁結構上還經常某些關鍵部位的疲勞，這種疲勞現象也會導致橋梁結構失效，最終引發一系列問題。

2.3 充分重視橋梁的超載問題

常見的橋梁超載現象主要分為老橋超齡負載運營、橋梁實際通行量大于預期、車輛超載行駛等。其中前兩種是因為荷載變化而交通量增加，后者屬于車輛使用者違規操作。其中，后兩種現象在我國普遍存在，應該得到相關人員的重視。

通過對橋梁整體結構進行研究后發現，橋梁超載會引發橋梁疲勞問題，導致橋梁疲勞應力幅度加大，進而急劇橋梁結構的損傷情況，嚴重時會導致結構破壞。同時，超載對橋梁結構造成的損害時無法修復的，這將會導致橋梁在正常運行條件下荷載發生變化，最終對橋梁結構穩定性產生影響。例如，混凝土橋梁是當前公認的耐久性好橋梁，但在超載作用下，混凝土橋梁也會出現開裂，在這種情況下對裂縫進行處理后可以發現，荷載結束后橋梁裂縫會閉合，從表面上未發現損傷現象，但在實際上，橋梁混凝土內部結構就已經發生破壞，導致剛度下降；而在正常使用荷載的前提下，本來不應該出現混凝土裂縫的位置開始出現裂縫，或者出現較大的變形。這些現象的存在，將以對橋梁結構的長期使用造成不良影響。這就提示交通部門在未來工作中要重視管理，并對超載或造成的后果進行研究，進而對橋梁的超載問題有一個更加明確的認識。

2.4 積極借鑒國外的經驗和成果

就當前實際情況來看，國內在橋梁結構設計中主要存在的結構問題就是橋梁結構的使用性能差，包括接頭跳車、嚴重變形等，這些問題的發生，與我國相關單位的管理水平、施工水平等存在密切關系。同時，上述問題難以在短時間內得到解決，因此作為工程項目的設計人員，需要高度重視這一問題，能在充分考慮現階段施工水平、原材料工藝方法的基礎上，進一步優化工程項目設計理念，為全面提高工程項目施工主梁奠定基礎。

橋梁安全性和耐久性不足已成為迫切需要解決的問題，要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。同時需要研究疲勞和超載對于橋梁結構耐久性的影響。

[1] 建筑施工手冊[M].中國建筑工業出版社，2005：253-258，565-575.

[2] 公路橋涵施工技術規范(JTJ041-2000)[S].2006：76-114.

[3] 江祖銘，王崇禮.公路橋涵設計手冊[M].北京交通出版社，1996：82-98.

2016-01-11

孫寶君(1973-)，男，工程師，研究方向：橋梁設計。

U442

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1008-3383(2016)12-0144-02