橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性分析

石若汐

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院， 山東 泰安 271000）

0 引言

橋梁設(shè)計(jì)是公路橋梁建設(shè)過程中的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，從我國(guó)目前的整體狀況來看，我國(guó)公路橋梁的安全性普遍比較差，耐久性普遍比較低，這對(duì)橋梁的整體質(zhì)量和性能直接產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。橋梁設(shè)計(jì)的質(zhì)量高低與否、科學(xué)性與否將會(huì)直接影響到橋梁質(zhì)量，因此在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)有關(guān)設(shè)計(jì)人員就必須要充分重視安全性和耐久性的問題，使其能在實(shí)際的建設(shè)過程中得到有效解決，并且致力于提高橋梁建設(shè)質(zhì)量，增強(qiáng)其壽命時(shí)間。

1 橋梁安全性和耐久性概述

1.1 內(nèi)涵

橋梁安全性是指橋梁在正常使用的情況下的承載能力以及發(fā)生突發(fā)事件時(shí)的整體穩(wěn)定性。橋梁耐久性是指橋梁在正常使用和維護(hù)的前提下，使用一定的時(shí)間之后仍然能具備其應(yīng)有的功能，滿足橋梁的正常使用周期。

1.2 橋梁安全性和耐久性的技術(shù)評(píng)估

在現(xiàn)代化的橋梁建筑設(shè)計(jì)中，不同年代、不同地區(qū)的橋梁工程都有其自身的完整體系和檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用這一標(biāo)準(zhǔn)就可以對(duì)橋梁的安全性和耐久性進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估和判斷如果橋梁的安全性和耐久性存在問題，那么就需要及時(shí)做好標(biāo)記或者警示。從整體上來講，制定具有科學(xué)性和專業(yè)性的橋梁評(píng)估制度體系可以在很大程度上保證橋梁安全，促進(jìn)其可以長(zhǎng)久使用，并且為橋梁的使用提供可靠的依據(jù)。

1.3 影響橋梁安全性及耐久性的因素分析

1.3.1 缺乏完善的設(shè)計(jì)理念

橋梁設(shè)計(jì)理念的不完善是普遍存在的問題，許多設(shè)計(jì)者在橋梁設(shè)計(jì)的過程中過于重視橋梁的強(qiáng)度，而忽視的橋梁的安全性和耐久性的重要作用，沒有實(shí)現(xiàn)因素之間的有機(jī)結(jié)合，因此不完善的設(shè)計(jì)理念往往是長(zhǎng)期存在的。另一方面，有些設(shè)計(jì)單位為了追求經(jīng)濟(jì)利益，追求市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)地位，在橋梁設(shè)計(jì)過程中目光短淺，只重視橋梁的承載能力而不顧及橋梁的使用期限。橋梁設(shè)計(jì)是一個(gè)整體性和系統(tǒng)性的過程，需要充分結(jié)合周邊質(zhì)地、自然資源、安全性能等多方面的因素。

1.3.2 設(shè)計(jì)不合理

設(shè)計(jì)者通常會(huì)過于重視單一方面的問題，例如橋梁的強(qiáng)度，而對(duì)于其他因素例如橋梁安全性、耐久性的考慮則比較少。在這一情況下，橋梁結(jié)構(gòu)就會(huì)收到影響，再加上可能存在計(jì)算不合理，受力路線不清晰等都會(huì)導(dǎo)致橋梁局部壓力過大，保護(hù)層厚度不足，構(gòu)件截面較小等問題。

1.3.3 與實(shí)際的材料供應(yīng)情況脫節(jié)

橋梁建設(shè)過程中所需要的材料、物資等都是設(shè)計(jì)階段所要充分考慮的問題，因此就需要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面的考察，詳解記錄實(shí)際的的工程建設(shè)條件。例如，如果施工現(xiàn)場(chǎng)位于比較偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村地區(qū)，優(yōu)質(zhì)建筑材料的運(yùn)輸就會(huì)成為一個(gè)阻礙因素，較高強(qiáng)度的混凝土的運(yùn)輸相對(duì)比較困難，為了解決這一困難，就需要將混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)降低。

2 橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性實(shí)例分析

2.1 工程概況

以某一大橋?yàn)槔摌蛄褐骺缛绲目鐝綖?0m+65m+40m,邊跨的設(shè)計(jì)采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁。該大橋的橋面縱坡雙向可以達(dá)到2.7%,橋面橫坡雙向可以達(dá)到2.0%。箱梁共設(shè)4道橫隔板,其中墩頂各設(shè)一道為3m的橫隔板,梁端各設(shè)一道為1.5m的橫隔板,該公路橋梁的荷載等級(jí)為Ⅰ級(jí)。

2.2 提高橋梁設(shè)計(jì)安全性與耐久性的措施

2.2.1 科學(xué)使用材料

鋼筋混凝土的質(zhì)量以及使用都會(huì)直接影響到橋梁建設(shè)的安全性，混凝土材料的組成、水泥的用量、水和灰的比例等都是橋梁安全性和耐久性的重要影響因素。因此在設(shè)計(jì)過程中需要充分考慮混凝土的配制過程。想要保證混凝土的耐久性可以做到以下兩個(gè)方面：（1）加大混凝土的保護(hù)層厚度，這樣可以有效防止鋼筋銹蝕，提高混凝土的耐久性；（2）對(duì)混凝土的制作過程嚴(yán)格控制，防止其出現(xiàn)裂縫。

2.2.2 合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

橋梁設(shè)計(jì)方案是橋梁建設(shè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案可以更好的保證橋梁的安全性和耐久性。不同地區(qū)，不同地理環(huán)境需要設(shè)計(jì)不同的橋梁結(jié)構(gòu)，以跨徑橋?yàn)槔@種橋梁結(jié)構(gòu)的施工相對(duì)比較簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)成本比較低，同時(shí)橋梁質(zhì)量也相對(duì)比較高，因此應(yīng)用廣泛。

2.2.3 設(shè)計(jì)中增加耐久性分析

在橋梁設(shè)計(jì)過程中要更多的重視對(duì)橋梁耐久性的分析，將耐久性與橋梁結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度等有機(jī)結(jié)合起來。與傳統(tǒng)的耐久性分析不同，現(xiàn)代的耐久性分析應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)觀念，對(duì)橋梁耐久性進(jìn)行定量分析，更多采納和吸收國(guó)外的先進(jìn)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，將耐久性放在橋梁設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)的重點(diǎn)位置，并且根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)、布局等進(jìn)行綜合性評(píng)估與分析，摒棄原本的耐久性觀念，從而可以更多的增加橋梁使用周期，保證橋梁安全性，降低橋梁維修費(fèi)用，使其具有更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

2.2.4 從設(shè)計(jì)理念上正確認(rèn)識(shí)公路橋梁使用壽命

目前，我國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)理念已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了向現(xiàn)代化方向的轉(zhuǎn)化，逐步達(dá)到了滿足載荷設(shè)計(jì)和使用壽命的雙方面要求。由此可見，我國(guó)已經(jīng)開始正確認(rèn)識(shí)橋梁的使用壽命，并且轉(zhuǎn)化了設(shè)計(jì)理念。此外，橋梁結(jié)構(gòu)的重要性也是需要正確認(rèn)識(shí)的，在設(shè)計(jì)過程中，還需要充分考慮其他因素的影響，例如橋梁的運(yùn)行、維護(hù)、關(guān)鍵技術(shù)、規(guī)劃等，只有綜合考慮各方面因素才能真正在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)過程中使橋梁壽命達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.5 強(qiáng)化對(duì)耐久性關(guān)鍵技術(shù)的分析

對(duì)耐久性關(guān)鍵技術(shù)的強(qiáng)化與分析主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：（1）選擇合理的參數(shù)和實(shí)際的實(shí)施方法，以符合橋梁耐久性的要求；（2）橋梁結(jié)構(gòu)問題需要經(jīng)過耐久性分析；（3）橋梁的整體結(jié)構(gòu)需要合理。符合實(shí)際運(yùn)行要求；（4）合理使用混凝土，控制混凝土質(zhì)量。

2.2.6 掌握公路橋梁疲勞損傷的規(guī)律

橋梁在長(zhǎng)期使用的過程中由于長(zhǎng)時(shí)間的車輛荷載和風(fēng)荷載會(huì)使得橋梁內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化，導(dǎo)致橋梁受到的損害加大，影響橋梁的使用壽命和使用周期。因此對(duì)公路橋梁疲勞損傷進(jìn)行研究首先要詳細(xì)了解其變化規(guī)律，其次再進(jìn)行科學(xué)合理的針對(duì)性研究與設(shè)計(jì)，要選擇優(yōu)良建筑材料，以提高橋梁使用周期，保證橋梁安全性和耐久性。

2.2.7 嚴(yán)禁橋梁超載現(xiàn)象發(fā)生

在交通運(yùn)輸過程中，橋梁超載的現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的，雖然有關(guān)部門一直以來都在進(jìn)行嚴(yán)格限制，但這一不良現(xiàn)象仍然屢禁不止，超載不僅會(huì)影響到車輛運(yùn)行安全，而且還會(huì)對(duì)橋梁造成極大的損害，引發(fā)橋梁疲勞，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)受到破壞，其安全性和耐久性就難以得到保證。

3 結(jié)語

近幾年來，由于橋梁?jiǎn)栴}引發(fā)的安全事故時(shí)常發(fā)生，橋梁安全引發(fā)了越來越多人的關(guān)注。想要充分保證橋梁耐久性和安全性就需要從建筑材料、施工方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多方面入手，重視橋梁的實(shí)際運(yùn)行和后期維護(hù)工作，從多個(gè)角度認(rèn)識(shí)橋梁安全性和耐久性的重要性，在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的突破，從而更好的提高橋梁穩(wěn)定性，為人們的生產(chǎn)生活提供更大的便利。

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