橋梁結構設計中的安全性和耐久性問題研究

張明杰

（大連理工大學土木建筑設計研究院有限公司 遼寧省大連市 116024）

0 引言

橋梁是重要的交通樞紐，其設計的規程中，橋梁的安全性以及穩定性都是需要關注的重點設計內容，但是在實際的設計過程中，往往會對這二者有所忽視，將設計和建設的重點放在橋梁單個構建強度或是剛度上，這就使得橋梁結構設計的原則和實際之間存在的矛盾，設計階段存在問題，也會導致橋梁結構在設計的階段出現一些問題，嚴重影響橋梁的安全性和耐久性，為后期的使用造成一定的困擾。

1 橋梁結構設計存在的耐久性和安全性問題

1.1 設計理念落后

隨著全世界范圍內橋梁結構設計以及其建設水平的日益提升，當前橋梁結構設計的流程在不斷的完善，設計理念在不斷的更新。但是針對我國建設行業自身的發展情況及經濟情況，對于新的設計理念還有設計流程的投入以及理念的更新方面還存在諸多問題，因此在進行橋梁結構設計的過程中，設計理念也相對比較保守，在進行橋梁結構設計工作過程中，有時候問題考慮也不全面，僅僅考慮到安全性，選擇更高安全系數的設計，卻忽視了橋梁結構設計的耐久性。另外，相關的設計人員對于設計方案的優化意識不足。

1.2 設計細節不夠重視

當前橋梁結構設計過程中，設計過程中主要關注點放在成橋階段，各種計算主要針對的是橋梁結構在建設完成時所具有的承載能力以及力學性能，具體到某個構件的細節設計時不夠重視，認為整體計算滿足規范規定的安全系數后就不會再出現安全問題。設計過程中時間緊任務重，需要設計人員全身心投入。在選取荷載的過程中不夠細心，存在荷載計算不夠準確的情況。也存在荷載考慮不夠全面的情況，漏掉某項荷載。同時對規范規定的某些構造規定不夠重視，例如鋼筋間距、混凝土保護層厚度的取值等，會給施工帶來一定的麻煩，沒有做到設計規范與施工規范的合理銜接。影響混凝土結構耐久性的因素主要是鋼筋銹和混凝土碳化，這就需要在細節設計上進行優化。

1.3 設計方案不合理

在進行設計的時候，一定要選擇在技術上、經濟上都可行的設計方案，并且能夠符合工程施工的各項實際情況。選擇符合相關規范以及標準要求的安全系數來保障橋梁工程的安全性。但是在選擇橋梁結構設計方案的時候還存在諸多不足。有時為了追求美觀、追求結構的特殊性、追求結構的獨一無二，對工程的結構體系、結構材料、橋梁工程的運營使用期間可能發生的一些人為因素、還有不可抗因素等考慮的相對較少。在設計的過程中，若橋梁結構方案選擇不合理，橋梁所處的環境、實際運營情況考慮不足，會在通車運營后留下安全隱患，同時也會大幅度增加工程造價，造成不必要的浪費。有關耐久性的一些設計參數如果選擇不合理，也會影響結構的正常使用，后期養護不當，會嚴重影響結構的耐久性。

2 相應的對策

2.1 提高設計意識，規范設計

為了做好橋梁結構設計，進一步的提升橋梁結構設計的安全性以及耐久性，相關的設計人員首先應該進一步的提升設計意識，摒棄傳統設計理念中不合理之處，在進行設計方案制定的過程中，要綜合的考慮各種因素，不能僅僅是考慮其荷載問題。除了重視該問題，還應該重視橋梁的使用壽命、同時，設計的過程中，還應該充分的考慮橋梁的施工、運營、維護等多方面的因素，同時運用大量的室內模型實驗或是數值的及計算，來驗證工程設計的合理性，以此來保證橋梁日后投入使用之后，其安全性還有耐久性能夠達到預期的標準還有相關的規范規定。

做好橋梁結構設計中安全性和耐久性問題的預防，能夠有效的預防和改善一些橋梁安全性和耐久性問題。由于在設計過程中的設計周期比較短，需要短期內完成大量的圖紙，會存在在細節設計中未能完全按著規范進行設計。所以在設計之初，要依靠相關規范標準的建立，采取規范化的管理措施去完善設計，對于相關的各項設計標準與規范也應該加大監管的力度，進一步的促進施工的質量。另外，還應該進一步的提升相關設計人員的綜合素質，為橋梁結構的設計工作能夠更加科學規范的展開打下堅實的基礎。

2.2 重視橋梁的疲勞損傷

橋梁在日后投入使用的過程中，難免會遇到各種問題，影響其安全性和耐久性。橋梁結構需要承受各種各樣的動荷載及恒荷載，像溫度的變化、有害物質的腐蝕、超載、地震等多重因素，這些人為因素和其他不可抗的因素會產生往復作用，會使得橋梁某些構件產生疲勞損傷。結構震動以及疲勞損傷的長期積累會嚴重影響橋梁的的使用壽命，所以要及時的對這些現象進行的診斷和處理，若是不能控制好橋梁正常使用極限狀態下的裂縫，就可能會造成鋼筋的腐蝕，進而影響結構的承載能力，就會對橋梁結構的安全性產生影響。所以要重視這些問題，除了要關注橋梁整體結構的疲勞損傷，還應該關注個別構件的疲勞損傷。綜上所述，重視橋梁的疲勞損傷，主要是重視兩個方面的內容，首先是要重視橋梁結構的混凝土構件所存在的疲勞損傷；其次要重視的橋梁結構在腐蝕性環境中長期受到腐蝕的鋼筋銹蝕問題。

2.3 重視橋梁的超載現象

超載問題同樣威脅著橋梁結構的安全性和耐久性。目前城市建設還在高速發展，施工過程中汽車運輸還是主要的運輸方式，汽車的超載問題比較突出，由于超載問題出現的結構損傷也是十分嚴重的，會威脅到構件的承載能力。由于長期的超載積累，會對橋梁的結構造成不同程度的機構損傷，在進行修復的過程中，也會遇到很多的困難。所以即使橋梁在后期的運營過程中，應該嚴格按照設計的車流量進行運營通車。避免由于橋梁結構內部應力的改變，影響橋梁結構的安全性還有耐久性。由于橋梁結構汽車荷載力的作用下，表面混凝土可能會出現開裂，荷載力沒有了之后，開裂的情況會出現閉合，但是由于其內部已經出現了損害，混凝土構建的開裂彎矩已經發生了改變，所以橋梁工程混凝土結構的強度會受到嚴重的影響，基于此，橋梁結構在正常車輛荷載的情況下，原先出現的開裂或是裂縫較小的混凝結構，都會出現較大的形變或是裂縫擴張。

2.4 做好橋梁結構設計的各項準備工作

在進行橋梁設計之前，要做好各項前期準備工作，不能盲目進行設計。在設計之前，需要相關的工程師去做好的各項的勘察工作，進入所要設計和建造的施工區域展開實地勘察，明確地理地形情況，地下水的賦存情況還有氣候變化因素等等。同時也應該綜合的考慮橋梁后期存在的維修和保養問題，以及對其可能存在的潛在風險進行分析，并將這些問題都列入設計的思考范圍之內，然后提前制定解決的預措施，以免日后出現問題沒有及時的解決措施。

3 結語

綜上所述，橋梁的安全性和耐久性是衡量橋梁質量的重要標準，當前橋梁結構設計中還存在一些關于耐久性和安全性的問題，需要采取相應的對策，去不斷的改善存在的問題，進一步的提升橋梁結構設計的安全性和耐久，保障工程的質量，為人們以及社會的生存發展創造更加有利的條件，推動我國國民經濟更好的發展。