橋梁設(shè)計(jì)安全耐久性問題研究

摘 要：隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，自21世紀(jì)以來橋梁工程建設(shè)在我國進(jìn)行了飛速的發(fā)展，特別是橋梁工程的平均建設(shè)規(guī)模也在不斷增加，大型、甚至特大型規(guī)模的橋梁工程實(shí)例也越來越多。本文首先研究了橋梁工程安全性、耐久性問題的重要性，并介紹其形成原因，并在文章最后提出了提升橋梁工程耐久性、安全性的相關(guān)建議，希望能對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)計(jì);安全;耐久性

一、引言

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，自21世紀(jì)以來橋梁工程建設(shè)在我國進(jìn)行了飛速的發(fā)展，特別是橋梁工程的平均建設(shè)規(guī)模也在不斷增加，大型、甚至特大型規(guī)模的橋梁工程實(shí)例也越來越多。從宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的角度，國家增大基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展思路一直是宏觀經(jīng)濟(jì)政策的主導(dǎo)思想之一。基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的改革和發(fā)展有許多促進(jìn)作用。在這種背景下，個(gè)別城市每年在基礎(chǔ)建設(shè)方面的投資高達(dá)數(shù)百億人民幣。雖然工程建設(shè)規(guī)模增長對(duì)國家和社會(huì)都有著諸多好處，但是由于橋梁安全性不足、耐久性不良等引發(fā)的交通事故、安全事故也時(shí)有發(fā)生。部分橋梁工程事故所造成的社會(huì)影響十分嚴(yán)重，例如北京的一座立交橋僅使用不到20年就因?yàn)殇摻罨炷翗?gòu)件銹蝕過于嚴(yán)重而無法繼續(xù)使用，必須拆除重建;2007年的廣東九江大橋因運(yùn)輸船撞擊而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)破壞，造成了一定規(guī)模的人民財(cái)產(chǎn)及生命損失，影響惡劣。近年來，這種涉及橋梁工程質(zhì)量的惡性事件數(shù)量不在少數(shù)。作為橋梁設(shè)計(jì)人員，希望能夠從這些事件中吸取經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，從而改進(jìn)橋梁設(shè)計(jì)工作的方法和流程。

二、橋梁安全性、耐久性問題重要性

隨著人類科學(xué)技術(shù)水平的飛速發(fā)展，人類能夠建造的人工構(gòu)筑物也逐漸復(fù)雜，尺寸也逐漸巨大。這類工程通常具有以下特點(diǎn)：工程投資金額大、工程技術(shù)水平要求高、環(huán)境條件復(fù)雜，且一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)影響十分巨大。橋梁工程就屬于上述工程之一，具體特點(diǎn)如下：

2.1 經(jīng)濟(jì)損失巨大

根據(jù)國外的橋梁工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，如果橋梁在建設(shè)完成后發(fā)生安全性或者耐久性方面的問題，則在后期的運(yùn)營和維護(hù)工作中將會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。國外這種典型工程實(shí)例并不少見，上世紀(jì)80年代，英國的英格蘭中環(huán)線上的10來座高架橋，僅運(yùn)行不到15年，就花費(fèi)了上數(shù)十億英鎊在維修工作上，而當(dāng)初這些橋梁的建設(shè)成本不到2億，兩者竟相差5倍以上。不僅在國外，國內(nèi)這樣的案例也并不少見。北京西直門環(huán)形立交橋，由于交通運(yùn)輸路網(wǎng)規(guī)劃發(fā)生較大變化，于20世紀(jì)末進(jìn)行拆除，在施工作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)由于長期處于工作環(huán)境溫度過低的狀態(tài)下，橡膠支座性狀硬化，工作性能明顯下降。根據(jù)橋梁原設(shè)計(jì)文件，計(jì)劃該橋運(yùn)行周期為50年，而橋上的橡膠支座還未服務(wù)10年就已經(jīng)性能嚴(yán)重下降，可見如果不對(duì)該橋進(jìn)行拆除，后期的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用金額巨大。

2.2 工程事故影響大

根據(jù)現(xiàn)有的工程經(jīng)驗(yàn)，橋梁事故發(fā)生的主要原因都是人為因素引起的。對(duì)于存在明顯病害的橋梁工程不進(jìn)行相應(yīng)的維護(hù)或者拆除處理，很可能會(huì)造成災(zāi)難性的損失。

2.3 惡劣的環(huán)境社會(huì)影響

在我國，絕大部分橋梁都是由于種種原因而頻繁地進(jìn)行維修，有些橋梁甚至是才達(dá)到一半的服務(wù)期就被迫拆除，這些不良的橋梁使用狀況無疑是對(duì)社會(huì)資源的一種極大的浪費(fèi)。如位于梅觀高速上的觀瀾河大橋，該橋總長近500m，由于各種原因經(jīng)專家論證分析后，提出該橋無法滿足現(xiàn)有的承載力需求，決定拆除。隨著國家宏觀經(jīng)濟(jì)政策的發(fā)展和改變，政府和社會(huì)資本合作模式來運(yùn)營公共設(shè)施項(xiàng)目已經(jīng)變成一種常態(tài)。對(duì)于很多橋梁工程，如果按照這種模式，橋梁工程的耐久性問題成為了影響PPP合作模式利益分配是否合理的關(guān)鍵因素。

三、橋梁安全性、耐久性問題原因

3.1 施工材料

在橋梁設(shè)計(jì)之初，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分考慮到建筑材料對(duì)于橋梁施工問題的影響。例如，在偏遠(yuǎn)地區(qū)，如果需要使用高強(qiáng)度混凝土進(jìn)行施工，很可能會(huì)增加橋梁施工難度。

3.2 設(shè)計(jì)理論

橋梁設(shè)計(jì)工作中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于橋梁的設(shè)計(jì)方案選擇發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的設(shè)計(jì)方案對(duì)于橋梁的可靠性、安全性指標(biāo)有著直接影響。部分設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行橋梁方案分析時(shí)，過分的偏重于滿足規(guī)范的強(qiáng)度要求，而在設(shè)計(jì)方案中忽視了橋梁的結(jié)構(gòu)維護(hù)、耐久性等方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容。設(shè)計(jì)規(guī)范雖然是工程建設(shè)的指導(dǎo)依據(jù)，但其必定有著不能涵蓋的工程建設(shè)要求。因此，優(yōu)秀的橋梁設(shè)計(jì)人員應(yīng)該能夠從材料、構(gòu)造、施工工藝等方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

3.3 橋梁施工管理水平

在橋梁建設(shè)工程中，對(duì)于橋梁工程完工后的耐久性、和安全性問題，現(xiàn)場施工管理的水平和質(zhì)量同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用。很多人認(rèn)為，目前在橋梁建設(shè)施工工程中事故頻發(fā)，與工程建設(shè)管理腐敗和施工管理水平太低有著直接關(guān)系。

四、應(yīng)對(duì)措施

4.1 橋梁設(shè)計(jì)理念創(chuàng)新

想要解決橋梁設(shè)計(jì)的耐久性、安全性問題，就要切實(shí)提高維修技術(shù)，同時(shí)積極進(jìn)行橋梁的加固處理，并在此基礎(chǔ)上提出了“橋梁耐久性”的理念。橋梁設(shè)計(jì)人員應(yīng)該積極關(guān)注橋梁的使用壽命，創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，充分考慮到施工、運(yùn)行、維護(hù)、保養(yǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)，從根本上提升橋梁的耐久性。

4.2 重視耐久性問題

橋梁工程在長期運(yùn)行過程中，會(huì)受到來自各個(gè)方面的不利作用及影響，包括巨大的車輛荷載，自然災(zāi)害、不良?xì)夂虻母g作用等。受到這些因素的影響，橋梁自身的建筑材料性能也在不斷下降，造成其整體結(jié)構(gòu)的承載能力逐漸下降。值得注意的是，這些問題主要是在設(shè)計(jì)的過程中沒有采取有效的耐久性措施導(dǎo)致的。

綜上所述，橋梁的安全性、耐久性問題應(yīng)該得到工程人員以及社會(huì)各個(gè)層面的重視，逐漸將其明確為橋梁設(shè)計(jì)方案合理性的重要考察標(biāo)準(zhǔn)。隨著現(xiàn)代社會(huì)的飛速進(jìn)步和發(fā)展，橋梁的功能需求業(yè)主不斷提高。我國的橋梁工程人員應(yīng)該拓展視野，積極吸取國外先進(jìn)理念或者成果經(jīng)驗(yàn)，努力提升自身工程技術(shù)水平，科學(xué)擇橋梁結(jié)構(gòu)以及施工材料，進(jìn)一步提高橋梁整體的安全性和耐久性。

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作者簡介：

李佳，1992.3月，男，蒙古，本科，北京環(huán)安工程檢測有限責(zé)任公司，鋼結(jié)構(gòu)檢測所，任職工程項(xiàng)目技術(shù)員。