對提高橋梁設計安全性對策的探討

職海濤

摘要：隨著經濟和科技的不斷發展，安全性問題也受到了人們越來越多的關注。本文先闡述了橋粱設計的基本原則，再從多角度分析了橋梁安全性、耐久性不足的危害和原因，并提出了提高橋梁安全性、耐久性的相關措施。

關鍵詞：橋梁設計；安全性；措施

前言

隨著我國城市化進程的逐步加快，對于橋梁工程建設飛速發展，橋梁設計安全性至關重要。本文作者對此做了一下分析與探討。

1橋梁設計的基本原則

橋梁是鐵路、公路或城市道路的重要組成部分，特別是大、中橋梁的建設對當地政治、經濟、國防等都具有重要意義。因此，公路橋梁應根據所在公路的作用、性質和將來發展的需要，除應符合技術先進、安全可靠、適用耐久、經濟合理的要求外，還應按照美觀和有利環保的原則進行設計，并考慮因地制宜、就地取材、便于施工和養護等因素。

首先，從安全耐久來看。所設計的橋梁結構在強度、穩定和耐久性方面應有足夠的安全儲備；對于通行大噸位船舶的河道，除按規定加大橋孔跨徑外，必要時設置防撞構筑物等；對修建在地震區的橋梁，應按抗震要求采取防震措施；對于大跨柔性橋梁，尚應考慮風振效應。另外，要做到經濟合理、技術先進。橋梁設計應遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原則；經濟的橋型應該是造價和養護費用綜合最省的橋型。設計中應充分考慮維修的方便和維修費用少，維修時盡可能不中斷交通，或使中斷交通的時間最短。橋梁設計應在因地制宜的前提下，盡可能采用成熟的新結構、新設備、新材料和新工藝。在注意認真學習國內外的先進技術、充分利用最新科學技術成就的同時，努力創新，淘汰和摒棄原來落后和不合理的設計思想。還有，要美觀環保。合理的結構布局和輪廓是橋梁美觀的主要因素，一座橋梁應具有優美的外形，而且這種外形從任何角度看都應該是優美的。結構布置必須簡練，并在空間上有和諧的比例。橋梁設計應考慮環境保護和可持續發展的要求。從橋位選擇、橋跨布置、基礎方案、墩身外形、上部結構施工方法、施工組織設計等全面考慮環境要求，采取必要的工程控制措施，并建立環境監測保護體系，將不利影響減至最小。

2橋梁的安全性、耐久性差的原因分析

國內橋梁設計普遍存在著耐久性和安全性不足、結構正常使用性能差等問題。這些問題很難在短期內得到根本解決，作為設計人員，必須要分析原因，要充分考慮現有的施工技術、施工水平，結合材料特性，才能制定科學的設計方法來提高橋梁的使用性能。隨著經濟的高速發展，人們對物質生活要求越來越高，對橋梁工程的使用年限要求也越來越高。歐洲規范規定各種土木工程結構物的使用壽命不得低于100年，美國規范將合理的使用壽命界定在75～100年。與國外橋梁設計規范相比，我國的公路橋梁設計規范的安全儲備并不低，但是由于實際運營車輛的荷載水平超標、施工質量控制不力、工程項目得不到及時的養護管理等多方面的原因，出現了橋梁毀損的實例。

2.1設計理念比較落后，思考片面化，目光不夠長遠

（1）路橋工程是一項復雜龐大的系統工程，是由很多結構件組合而成的。設計時，各個結構件的安全性和耐久性是應考慮的主要目標和方向，而結構的整體性往往容易被忽視，造成了整體安全性和耐久性的欠缺。

（2）隨著技術不斷發展和應用，越來越多的新材料和新技術應用于現代的路橋工程中。設計人員的設計理論沒有及時更新，設計理論和設計思想的落伍是造成不安全因素的主要原因之一。

（3）設計人員在設計過程中，缺乏長期發展的眼光，靜態的傳統的設計思維不利于設計出優秀的與時俱進的作品。設計人員如果缺乏整體性的持續性的設計思維，設計作品就只能滿足現狀的強度要求，但是難以滿足長期的耐久性要求。

（4）為了控制和節約成本，設計人員往往過多地考慮節約造價成本，因此容易忽略設計的長遠性，為橋梁質量埋下隱患。

（5）設計中沒有能夠對橋梁在不同的環境和使用條件下的結構體系進行細致的分析和思考，設計對象和構造布局呈現出單一化，往往只滿足于規范對結構強度計算上的安全度需要，而忽視從結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性以及從設計、施工到使用全過程中經常出現的人為錯誤等方面去加強和保證結構的安全性。工作中的重心停留在設計建成時期結構的工作和服務能力，缺乏對橋梁實際使用過程中的性能表現的思考，更談不上提前預設劣化環境對橋梁性能的影響。

2.2施工的質量控制不嚴

隨著多處橋梁事故的曝光，橋梁工程的安全性逐漸成為人們關注的焦點。對已發生的事故做原因剖析可以發現，多數的事故都與工程施工質量控制不力有關。具體包括工程材料的選購不合格，施工工藝不符合相關規定，施工管理不善等等，這些原因造成工程質量無法達到有關規范的要求，為橋梁安全埋下了隱患。橋梁工程的材料應該具有抗壓性好、輕便的特點，尤其是鋼筋混凝土的使用必須按照科學的比例調試。設計方案如果不能結合當地的地形、氣候條件，如空氣濕度、地基松軟程度等，就會出現鋼筋保護層不足和目前廣泛出現的構建開裂問題。水泥選用、混凝土配合比、振搗、養護不當及預應力設置不合理等因素可能在短期不會對橋梁的正常使用產生影響，但是必將影響橋梁的使用壽命，影響橋梁的安全性和耐用性。

2.3橋梁工程的監督管理體系有待進一步完善

橋梁施工需要專業人員做監督管理，施工之前，橋梁的結構構造體系、結構材料的使用在工程建設的全過程都需要專業技術人員的管理。現實施工過程中，由于工作人員疏忽導致的數據失實、結構整體性和延長性不足，冗余性較長等問題就時有發生；此外，施工過程中的圖紙不明、混凝土的等級判定、鋼筋直徑、構件截面的厚度等問題都需要專業人員的考核。任何環節的疏忽都有可能為橋梁的使用埋下隱患，影響橋梁的耐久性和安全性。

3提高橋梁安全性、耐久性的措施

3.1逐步健全設計規范

設計規范的健全是一個長期的過程，需要廣泛借鑒發達國家的經驗，尤其需要明確職責和權限，健全規范、標準是減少橋梁事故的根本措施，需要業內同仁的長期一致的努力。

3.2不斷更新設計理念

國內對于橋梁結構耐久性的研究始于20世紀90年代，在社會各界的關注和支持下，目前已經取得了許多優秀的成果。但是這些研究成果大多是從材料和統計分析的角度出發探究提高橋梁耐久性的方法，而對于結構和設計角度出發的改進方法很少。國內外專家通過多年的研究，逐步討論了結構在使用期間的檢測、維修、加固的新技術，對不同工程結構物的災害和可接受的危險水平和評估進行了深入研究，提出了耐久性設計的概念。結構耐久性設計是綜合考慮了經濟因素、使用年限要求以及設計規范要求的設計理念。在日后橋梁耐久性研究中，設計者需要不斷革新設計理念，理解新的設計理念的精髓，并不斷致力于研究定量化的橋梁耐久性設計方法。

3.3重視對疲勞損傷的研究

橋梁結構所承受的動荷載會對其結構產生循環變化的應力，從而導致橋梁的疲勞損傷。由于橋梁材料具有不均勻性、非連續性的特點，當橋梁遭受非均勻的荷載作用時，材料的缺陷會逐漸發展，最終形成大的裂紋。如果裂紋得不到及時有效的控制，就很有可能發展成材料、結構的脆性斷裂。早期疲勞損失很難檢測出來，但是其后果十分嚴重。多年來，疲勞損失一直是鋼橋設計的核心問題之一，近年來，疲勞損傷研究已經逐步滲透到了混凝土結構中，但是由于起步時間晚，研究水平十分有限，對于使用期受腐蝕的鋼筋混凝土構件的動態性能和疲勞性能的研究還需加強。疲勞損傷的研究不僅對于關鍵部位，而且對于整個結構的耐久性和安全性都有重大的意義。

4結語

橋梁的安全性和耐久性研究需要長期的堅持的努力，只有不斷借鑒國外的經驗和方法，加強施工質量控制和監督管理，不斷更新設計理念，創新設計方法，才能做好橋梁的耐久性設計。