市政橋梁設(shè)計中的安全性和耐久性設(shè)計

汪小平

（貴陽市投資控股集團(tuán)建設(shè)管理有限公司，貴州貴陽 550081）

在城市建設(shè)過程中，一座設(shè)計優(yōu)秀的市政橋梁極有可能成為城市的名片和地標(biāo)性建筑，代表一個城市的形象。近年來，全國多省市發(fā)生由于設(shè)計原因、施工質(zhì)量因素、運(yùn)營管養(yǎng)維護(hù)缺失等因素導(dǎo)致的市政橋梁安全、質(zhì)量事故。在市政橋梁設(shè)計中，安全性和耐久性成為被重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容，一方面，提升安全性能夠提高橋梁使用中的穩(wěn)定性；另一方面，耐久性設(shè)計能夠延長橋梁的使用壽命，不管是穩(wěn)定性的提升還是使用壽命的延長，都顯著提升道路橋梁的經(jīng)濟(jì)效益，因此對道路橋梁的安全性和耐久性設(shè)計做分析與強(qiáng)調(diào)有突出的現(xiàn)實(shí)意義[1]。結(jié)合當(dāng)前的工作實(shí)踐可知在市政道路橋梁設(shè)計實(shí)踐中，不管是安全性設(shè)計還是耐久性設(shè)計均會受到諸多因素的困擾，所以在明確困擾因素的基礎(chǔ)上對設(shè)計做針對性強(qiáng)調(diào)，這對于設(shè)計整體實(shí)效提升是有顯著價值的，如圖 1、圖2 所示。

圖1 北盤江大橋地標(biāo)性建筑

圖2 清水河大橋地標(biāo)性建筑

1 市政道路橋梁安全性和耐久性設(shè)計的影響因素

結(jié)合現(xiàn)階段道路橋梁的設(shè)計資料以及道路橋梁的實(shí)際應(yīng)用情況可知橋梁的安全性耐久性是與諸多因素有關(guān)的，比如材料、結(jié)構(gòu)、車輛荷載、后期管養(yǎng)維護(hù)等，所以在實(shí)踐中為了加強(qiáng)道路橋梁的安全性和耐久性，需要積極地強(qiáng)調(diào)設(shè)計工作，以此規(guī)避不利影響，提升道路橋梁的整體安全性和耐久性。結(jié)合分析可知，在道路橋梁安全性和耐久性設(shè)計實(shí)踐中，主要的影響因素如下。

（1）資料的收集。任何設(shè)計工作的開展都需要有詳細(xì)的資料作參考，因?yàn)樵O(shè)計工作是在客觀實(shí)施依據(jù)上的合理規(guī)劃和安排，不是隨意的想象，所以如果失去客觀數(shù)據(jù)或事實(shí)資料的支撐，設(shè)計工作的最終結(jié)果必然達(dá)不到預(yù)期的標(biāo)準(zhǔn)[2]。基于此，強(qiáng)調(diào)設(shè)計工作中的資料收集便有了突出的價值。在目前的道路橋梁設(shè)計實(shí)踐中，資料收集工作也在開展，不過在資料收集的過程中，因?yàn)榉椒▎栴}以及資料收集目標(biāo)問題，總是會出現(xiàn)資料數(shù)據(jù)不足或者是資料本身真實(shí)性較弱等問題。解決此問題后，道路橋梁設(shè)計工作的參考內(nèi)容會更加豐富、準(zhǔn)確。

（2）設(shè)計方法的利用[3]。在設(shè)計工作實(shí)踐中，不同的設(shè)計方法對最終的設(shè)計成果影響是顯著不同的。比如在設(shè)計實(shí)踐中，有的單位會采用整體結(jié)構(gòu)法進(jìn)行設(shè)計，這種設(shè)計方法強(qiáng)調(diào)了宏觀上的整體，在保持道路橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面有突出的作用，但是此種方法的細(xì)節(jié)強(qiáng)調(diào)往往會存在忽視情況，所以最終的設(shè)計結(jié)果會有細(xì)節(jié)瑕疵。再比如有的單位會采用單元模塊設(shè)計方法，這種方法強(qiáng)調(diào)的是對某個單元的詳細(xì)設(shè)計，比較重視細(xì)節(jié)，但是這種設(shè)計方法的整體成本控制效果不佳，且最終的模塊組合設(shè)計會存在各模塊拼接問題，所以在實(shí)踐中也存在瑕疵。總的來講，結(jié)合目前的先進(jìn)技術(shù)強(qiáng)調(diào)設(shè)計方法的更新與利用有突出的現(xiàn)實(shí)意義。

2 市政道路橋梁安全性和耐久性設(shè)計的策略和方法

結(jié)合現(xiàn)階段的實(shí)踐研究，結(jié)合市政道路橋梁安全性和耐久性影響因素的基礎(chǔ)上開展設(shè)計工作，這對道路橋梁設(shè)計效果的綜合性提升有重要價值。基于實(shí)踐總結(jié)的有效提高道路橋梁安全性和耐久性的設(shè)計策略與方法如下：

（1）加強(qiáng)道路橋梁設(shè)計調(diào)查研究，為設(shè)計工作提供更加豐富的資料。具體的調(diào)研工作分為如下內(nèi)容：①道路橋梁區(qū)位調(diào)研。所謂的道路橋梁區(qū)位調(diào)研具體指的是對市政道路橋梁的所處位置、在城市交通規(guī)劃中道路功能和實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查分析，一方面是明確道路橋梁所處位置的地理情況，比如地質(zhì)、水文狀況、山河湖泊情況等。另一方面是明確在城市規(guī)劃中道路的功能定位，道路橋梁位置周邊的土地規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)布局以及實(shí)際情況。通過自然環(huán)境和社會環(huán)境的調(diào)查可以進(jìn)一步明確道路橋梁設(shè)計實(shí)踐中需要解決和注意的事項，這對設(shè)計實(shí)效提升有很大幫助；②結(jié)合現(xiàn)狀調(diào)查預(yù)測道路橋梁的中遠(yuǎn)期使用情況。結(jié)合城市的發(fā)展和功能布局規(guī)劃以及道路橋梁的位置信息對道路橋梁的車流量、車輛荷載等做研究，并預(yù)測道路橋梁的未來交通流量。基于交通流量預(yù)測，道路橋梁的安全設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及耐久性設(shè)計要求會更加清晰。這樣，安全設(shè)計和耐久性設(shè)計工作開展目的性和方向性會更加顯著。總之，在道路橋梁安全設(shè)計和耐久性設(shè)計實(shí)踐中，調(diào)研工作為設(shè)計提供充實(shí)、有效的參考資料，并指導(dǎo)后期設(shè)計工作的開展，因此在實(shí)踐中不容忽視。

（2）需要對道路橋梁安全性和耐久性設(shè)計方法進(jìn)行思考。結(jié)合實(shí)踐做分析可知不同的設(shè)計方法獲得的實(shí)際效果是顯著不同的，而且方法的細(xì)節(jié)性偏差會影響到最終的設(shè)計實(shí)效，所以在道路橋梁設(shè)計的時候，需要基于安全性和耐久性目標(biāo)科學(xué)選擇設(shè)計方法[5]。就現(xiàn)階段的設(shè)計方法研究來看，模型分析法具有突出的實(shí)踐意義，具體的執(zhí)行策略為：①基于道路橋梁的規(guī)劃、對城市景觀和經(jīng)濟(jì)性的要求以及實(shí)際地形地貌對安全性和耐久性參數(shù)進(jìn)行明確，并在參數(shù)基礎(chǔ)上確定道路橋梁的結(jié)構(gòu)形式；②基于道路橋梁的結(jié)構(gòu)，結(jié)合安全性和耐久性的具體要求對結(jié)構(gòu)的受力、荷載以及剛度、強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行明確；③基于各項參數(shù)進(jìn)行道路橋梁的模型設(shè)計；④基于道路橋梁的模型進(jìn)行仿真分析，通過仿真實(shí)驗(yàn)了解各參數(shù)變化對橋梁安全性和耐久性的具體影響，同時結(jié)合城市發(fā)展預(yù)測和車流量變化的具體情況對耐久性和安全性做總結(jié)分析，這樣，耐久性和安全性的整體控制會更加清晰。綜上所述，利用模型分析的方法實(shí)現(xiàn)對道路橋梁安全性和耐久性設(shè)計的優(yōu)化，對于提升道路橋梁安全性和耐久性有積極的意義，如圖2 所示。

圖2 橋梁設(shè)計結(jié)構(gòu)

（3）在道路橋梁安全性和耐久性設(shè)計實(shí)踐中積極的使用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。預(yù)應(yīng)力技術(shù)是成熟的橋梁設(shè)計施工技術(shù)，結(jié)合工程實(shí)踐和橋梁應(yīng)用實(shí)踐可知，在相同斷面的情況下，預(yù)應(yīng)力技術(shù)能夠有效地提升道路橋梁的荷載，使其具有更好的剛度、強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，而且預(yù)應(yīng)力技術(shù)的利用可以有效延緩道路橋梁的力學(xué)性能衰退，這對道路橋梁本身的穩(wěn)定性、安全性加強(qiáng)和使用壽命延長有突出的意義。簡單來講，道路橋梁安全性設(shè)計的主要目的便是提升道路橋梁的應(yīng)用穩(wěn)定性和耐久性，而耐久性的強(qiáng)調(diào)，主要目的是延長道路橋梁的使用壽命。通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)的利用可以很好地完成安全性加強(qiáng)和耐久性提升的要求，并且降低橋梁造價，所以在道路橋梁安全性和耐久性設(shè)計實(shí)踐中積極強(qiáng)調(diào)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的利用有突出的現(xiàn)實(shí)意義。

3 結(jié)語

綜上所述，市政道路橋梁設(shè)計是市政道路橋梁建設(shè)中需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的工作內(nèi)容之一，橋梁的安全性、耐久性對市政道路橋梁的建設(shè)運(yùn)營有非常突出的影響，所以在實(shí)踐中需要基于安全性和耐久性的具體需要做設(shè)計優(yōu)化與完善。本文對市政道路橋梁安全性和耐久性設(shè)計的具體影響因素進(jìn)行了分析和總結(jié)，并在影響因素基礎(chǔ)上從設(shè)計調(diào)查、設(shè)計方法和預(yù)應(yīng)力技術(shù)應(yīng)用三個角度對道路橋梁的耐久性設(shè)計和安全性設(shè)計進(jìn)行總結(jié)，最終的目的是要指導(dǎo)設(shè)計實(shí)踐工作。