關于橋梁設計創新的思考

文/楊福欣 中國建筑東北設計研究院有限公司 遼寧沈陽 110003

1、橋梁工程設計中存在的問題

1.1 橋梁設計方案缺乏合理性

首先，一些設計者認為設計任務繁重，為了縮短施工周期，提高短期經濟效益，在設計過程中只修改了原設計方案，這可以節約部分成本，但給以后的施工帶來了極大的不便和影響，同時也容易造成返工。其次，橋梁的數量和規模都在持續上升，這對設計人員提出了更高的要求，但是在實際工作中，卻沒有進行設計方案的創新，同時還存在監管不到位的情況，導致市場環境非常混亂，最終導致橋梁設計方案無法滿足工程需要，資源過度浪費，并且存在嚴重的安全隱患。

最后，地方政府過度干涉，很多的橋梁設計方案都沒有遵循經濟性的原則，部分政府官員憑借個人的喜好干涉設計方案，使得最終的設計方案無法體現出最優化原則，也無法滿足實際要求。

1.2 設計結構構造體系不完善

在橋梁設計過程中，許多設計者只注重規范要求的內容，忽視了結構材料的耐久性和施工過程中的人體結構安全問題。在設計過程中，一些結構缺乏完整性和延展性。一些計算方案和應力線不清晰，這使得局部應力過大。在混凝土強度設計中，保護層厚度設計太小，鋼筋直徑規格不達標。在某種程度上，這些問題對結構的耐久性有很大影響，并將降低橋梁的安全性。此外，一些設計內容雖然滿足設計規范中的強度要求，但是橋梁結構僅僅使用10年左右就出現了結構安全問題，因此，必須重視結構耐久性問題。

1.3 橋梁設計缺乏整體性

在橋梁設計過程中，設計者需要充分考慮橋梁的綜合情況，不僅要充分保證其工程質量的安全可靠，還要保證其足夠的穩定性和使用壽命。橋梁設計過程中有許多細節。只有確保所有過程的科學合理性，才能在橋梁施工完成后滿足最終質量要求。目前，少數設計人員未能根據橋梁工程的實際情況進行設計，勘探及收集的數據不夠深入、全面，從而導致設計方案與實際存在較大偏差。如果在設計的過程中忽視了整體性，必然導致橋梁存在較大的安全隱患，同時影響施工進度，增加施工成本。

2、現代創新技術在橋梁設計里的運用

2.1 強化疲勞損傷的研究

橋梁開始使用后，因為大部分時間它都受到風和汽車帶來的載荷，這些載荷都是動態載荷，會導致橋梁結構的內應力隨時發生變化。在正常情況下，橋梁是用混合材料精心建造的，不可避免地會有一些小縫隙，在這些小縫隙長期使用變化的影響下，它們很可能會逐漸發展和融合，最終在橋梁外部產生大規模裂縫，從而影響橋梁結構的可靠性。例如:在橋梁工程創建中，鋼筋砼的運用十分普遍，然而因為其抗拉性比較弱，通常會產生相應各種程度的縫隙，這些縫隙在逐漸發展累積進程中，便會致使橋梁構造的疲勞損傷，對此種傷害，如果沒有第一時間進行有目標性的處置，運用掌控手段，最終能促使橋梁構造脆性分裂等問題發生，并且難以挽回。但此種疲勞損傷在橋梁開始運用前期是難以被察覺與檢查出來的，因此現代橋梁設計者一定要關注此項探究，且研究出切之可行的預防技術。

2.2 橋梁防災減災技術

現代橋梁防災減災技術的關鍵問題在于橋梁抗風設計精細化與數值化，鑒于功能的橋梁抗震設計、橋梁防船撞以及跨海橋梁抗臺風浪耦合等方面。橋梁抗風設計精細化與數值化，是利用理論剖析、CFD數值模擬技術，針對橋梁縫針激勵還有流體-同體耦合效果展開進一步的探究，深入提升與優化CFD技術，創建橋梁抗風虛擬現實與數值風洞技術，完成全體系、三維、高真實、全物理以及高清晰度的橋梁構造啟動彈性數值模擬。鑒于抗震設計理念與不同干擾因素相結合的影響，投資效益分析的多層次抗震設計預防理念被用來展示結構目的效果的個性化，也有必要在不同抗震設防水平的基礎上根據不同的預定效果目標要求設計結構，以確保在最佳經濟條件下經濟損失和人員安全在可接受的范圍內。這座橋橫跨海洋的跨度相對較寬，海平面較高，水深較深，而且氣候、地質和水文等海洋環境因素非常復雜。臺風和臺風引起的大浪破壞力極強，它們在頻譜、強度和方向上有多種關系，對跨海大橋的影響具有明顯的動力特性、耦合性和隨機性。在以前的設計中，瞬態風和波浪激勵被認為是等效的靜力。然而針對跨海橋梁來講，臺風引發的大浪與臺風動態特點明顯，具備顯著的耦合效果。

2.3 重視橋梁構造的耐久性

大約20年前，橋梁建設問題引起了我國的關注。然而，這只是從財務角度考慮，許多研究是通過模擬實驗和統計分析進行的。同時，也取得了許多成就。然而，隨著時代的快速進步，如果我們想完全順應社會發展的需要，我們必須不斷地在技術和設計上創新，在設計理念上創新，從設計和施工方面加強橋梁建設的耐久性。在展開結構運算方法的探究時，不但要綜合考慮橋梁整體結構，而且還要積極分析其有幾率出現的自然災害，還有交通事故等突發性因素。

2.4 加強仿生材料和新功能

現代橋梁施工技術主要得益于鋼筋混凝土材料的發現和應用，也得益于人們對天然材料的改造和加工。鋼筋混凝土不僅大大提高了建筑領域的進步水平，還促進了橋梁設計行業的許多變化。然而，材料是橋梁設計和建造中的一個重要因素，當然，它們也應該進一步發展和創新。例如，我們應該重視可持續發展。在建造橋梁時，相關設計者應該綜合現有建筑材料的特點，并研究如何最大限度地發揮其性能。但是科技日新月異的環境下，仿生材料此種新興物質的誕生與運用，進一步促進了橋梁工程的變革發展，其良好的轉變了以往的鋼筋混凝土材質，如果設計者可以為其提供合理的設計，其材質完全可代替鋼筋混凝土。

結語：

近年來，隨著經濟的快速發展，我國的橋梁建設工作取得了非常可喜的成績，但是由于使用期限的延長，許多質量問題已經開始出現。它們的存在嚴重影響了交通運輸的發展和國家的經濟工作。因此，作為設計師，我們必須積極改變設計理念，做好技術創新工作，以便我們能夠積極學習國外優秀的設計理念，供自己使用。并結合我國的國情，確保設計作品不僅具有很高的實用價值，而且還能夠有自身的獨特性，確保橋梁建設工作更加安全，確保使用時間變長，從真正意義上帶動我們國家的設計工作朝著新的方向發展。我們堅信在不久的將來，我們國家的橋梁建設工作必然會迎來新的明天。