對基于安全性和耐久性的市政橋梁設計初探

孫玉平 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽合肥230032）

市政道路是市政工程建設中至關重要的環節，而橋梁設計質量又是直接影響市政道路工程質量的關鍵所在，同時也直接影響到城市道路交通出行安全，所以在市政道路橋梁工程建設過程中，必須重視橋梁工程安全性和耐久性設計，從設計之初就需根據施工現場具體情況，同時考慮可能影響到橋梁安全性和耐久性的因素。按照當前我國城市道路設計規范來講，市政橋梁結構使用壽命應保證在100年，但是從現實情況來看，橋梁本身設計因素以及外部環境因素的存在，使得橋梁工程結構實際壽命遠遠低于行業規范標準，并且橋梁安全性也無法得到保障，以至于很多橋梁在規定使用期限內就需重新修建，針對這種現狀，我們必須要強化市政橋梁安全性和耐久性設計，學習和借鑒國外先進設計施工理念，提升市政橋梁工程質量。

1 影響市政橋梁安全性和耐久性的因素

1.1 橋梁本身設計方案不完善

市政橋梁設計方案質量是影響工程安全性和耐久性最主要因素，例如一些設計單位仍然沿用傳統、陳舊的設計理念，沒有考慮到經濟社會發展和城市道路交通壓力上升等因素，不注重設計理念的創新。同時在現實的橋梁工程設計過程中，為了能夠在規定的時間內完成橋梁工程設計方案，設計單位通常會為了趕設計工期而忽略設計理念創新，無法順應工程實際需求和建設發展要求。例如，設計單位在方案設計過程中忽視橋梁防腐蝕問題，所以在設計內容中根本找不到這方面的設計內容。再加上設計人員本身不重視設計理念的創新，仍然使用傳統陳舊的設計理念。

1.2 橋梁工程疲勞損傷

市政橋梁工程主結構基本上是混凝土結構，而疲勞損傷是影響混凝土結構的重要因素，所以在橋梁安全性和耐久性設計中必須重視這個問題。例如橋梁動載荷會導致橋梁出現較大的裂縫，但是在工程檢驗和后期的橋梁檢修過程中，這些裂縫是無法被檢測到的，或者說這些漏洞是人們經常忽略的，久而久之，這些裂縫必然會影響到橋梁安全和耐久性。

1.3 缺乏較為完善的設計理論體系和結構構造體系

市政橋梁工程施工過程直接影響到工程質量，縱觀國內出現的橋梁工程質量問題，大多數都是因為缺少必要的檢測監督、施工單位降低工程標準，甚至是施工過程中偷工減料導致的。工程設計材料在很大程度上決定了市政橋梁安全級別和耐久性，而工程設計所選擇的結構方案是否合理、結構分析的深入程度以及相關構件設計強度又會直接影響到市政橋梁的安全性和耐久性，如設計方案是否合理、工程結構分析程度、工程構件、連接件等設計強度和穩定性都會影響到橋梁工程安全性和耐久性，再加上一些工程設計單位的設計人員過于重視橋梁安全強度設計，進而忽視橋梁結構整體體系、結構維護、結構耐久性和材料性能等級的作用，再加上施工過程中無法避免的一些環境、人為等因素的影響，都會對市政橋梁安全性和耐久性造成不利的影響。

2 提高市政橋梁安全性和耐久性設計措施

2.1 重視橋梁結構設計

市政橋梁運營過程中無可避免的會受到外界環境的影響，如自然腐蝕、地震、車輛超載等外在因素都會影響橋梁安全性和耐久性，所以設計人員在結構設計過程中必須充分的考慮這些外在影響因素，根據工程所在區域選擇合理的結構。具體來講，結構設計首先要將橋梁和梁體鋪裝結合在一起，這樣可以改善橋梁的抗疲勞損傷，同時為了避免橋梁主梁受到水滲入影響，市政橋梁表面鋪裝層混凝土必須使用密實性較強的C30以上等級的混凝土材料，并且鋪裝層內必須設置鋼筋網，這樣可以預防橋梁在投入運營后由于可變荷載長期作用而造成混凝土結構開裂；其次主梁是橋梁結構最主要的承載構件，在結構設計中可以根據主梁結構來綜合布局，因為如果由于主梁防水措施不到位而導致主梁浸透大量雨水，勢必影響主梁結構承載力，所以為了避免這種隱患，必須做好主梁結構設計工作，例如在設計階段事先在箱體內設置排氣孔，保證箱體內外溫差達到最小，最大限度的降低主梁結構損害。

2.2 重視市政橋梁結構疲勞損傷設計研究

橋梁工程疲勞損傷是影響市政橋梁安全性和耐久性的重要因素之一，因為市政橋梁每天都需要承載較大的運輸量，車輛運行的反復荷載、風荷載以及其他的人為因素都會導致市政橋梁內部結構發生累積性應力變化，久而久之橋梁結構抗疲勞性能必然下降，最終導致橋梁工程結構累計疲勞損傷破壞，再加上市政橋梁工程材料非連續性和不均勻性，所以很容易在循環荷載的影響下逐漸形成宏觀裂痕，出現橋梁結構脆性破壞。針對這種問題，必須從工程施工選材入手，選擇使用耐腐蝕性強的混凝土材料，同時對混凝土結構進行動態控制和疲勞控制，將橋梁結構疲勞設計作為市政橋梁設計的核心，從工程結構整體設計入手，同時考慮到局部關鍵位置的疲勞設計要求，強化工程結構疲勞損傷設計研究。

2.3 保證橋梁工程結構連續性和整體性

我國大多數的市政橋梁都可以歸屬于桿系結構。所謂桿系結構主要是由若干個桿件組合而成，這種工程結構多用在土木、建筑、機械、水利等工程中，多個桿件匯交聯結處即為桿系結構的節點，結構中的每一個結點各個桿端之間不能出現相對線位移，也就是說橋梁整體結構不能出現不必要的位移變化，從而提高橋梁結構穩定性。除此之外，橋梁結構設計過程中必須保證結構的連續性和整體性，這樣才能夠保證結構構件截面均勻、平順的變化，這種設計既可以保證工程強度和穩定性，也可以滿足工程美觀性要求。所以在工程設計階段，可以使用冗余設計，這樣可以保證橋梁結構最大限度的抵抗局部變形損傷，同時針對事故撞擊、地震等外在威脅還具有較強的抗結構倒塌能力。

2.4 市政橋梁抗載荷能力設計

當前階段，隨著城市化進程的加快和經濟社會的發展，尤其是現代物流行業的發展對道路橋梁運輸能力提出了更高的要求，各個地區間的運輸量越來越大，運輸工具越來越多，對于市政橋梁載重能力也提出了更高的要求。例如市政跨河橋梁上出現成群結對的大型運輸車輛，勢必對市政橋梁結構堅實度是一項巨大的考驗，所以橋梁抗高負荷承載設計至關重要。

市政橋梁抗載荷能力設計需要設計人員重視橋梁結構設計，首先可以在橋梁結構設計關鍵部位設置對應的減震裝置，例如粘滯阻尼器，借助氣彈性部件大幅度降低橋梁震動過程中產生的動能，最大限度的減少大型車輛過往、震動等對橋梁主體結構的損害；也可以設置鉛芯橡膠支座，使用力學性能良好的支座與橡膠的結合設計可以有效降低支座本身的硬性撞擊，提高橋梁主體結構抗載荷能力。總的來講，市政橋梁主體結構設計必須對橋梁車流量等情況進行提前預估，事先計算出可能應對的負載情況，然后借助緩沖部件設置來降低重載荷引起的橋梁結構過大的壓力，最大限度的提高橋梁抗載荷能力。

3 結論

總之，市政橋梁工程安全性和耐久性會受到諸多內外部因素的影響，現階段必須針對市政橋梁工程設計階段存在的問題，創新橋梁結構設計理念，同時在考慮地質條件等現實情況的前提下，結合區域實際情況，從橋梁結構設計、疲勞損傷設計等關鍵環節入手，提高工程安全性和耐久性，為交通出行安全提供保障。