公路橋梁設計中的安全性和耐久性分析

文/黃升、蔣明

1 前言

當前我國公路橋梁廣泛建設，極大促進了交通事業的發展，給人們生活質量的提升起到積極的促進作用，同時也對公路橋梁的建設質量提出更高的要求。尤其是對公路橋梁的設計重視度逐步提升，給后續的工程質量管理和提升有著促進作用。

2 安全性和耐久性的重要意義

2.1 嚴重安全事故

公路橋梁設計方案確定的過程中，要考慮到當地的設計情況，同時分析交通運行的需要，不能盲目地追求外部的美觀性和經濟效益方面，這樣會嚴重影響公路橋梁的安全性和耐久性，甚至會導致公路橋梁在運行中發生嚴重的安全事故問題。這種情況主要是因為公路橋梁在設計施工中，并未綜合分析當地的具體情況，設計方案存在明顯的缺陷和問題，導致施工難度比較高，增加了安全事故發生的概率。此外，公路橋梁在投入運營后，因為施工中沒有做好嚴格的管理和控制，也會造成巨大的安全隱患，損壞整體項目的綜合效益[1]。

2.2 社會正常發展

設計方案缺乏合理性，導致公路橋梁項目的安全性、耐久性無法保證，后續使用中不僅存在安全事故問題，還會導致嚴重的經濟損失，給人們的日常生活、工作和學習產生不利影響，阻礙社會的穩步發展。如果出現這些情況，社會穩定無法保證，社會發展停滯不前，給人類社會的進步都會造成極為嚴重的負面影響。

2.3 重要性分析

公路橋梁對于城市現代化建設、經濟與社會的發展起到積極的促進作用。基于此，對于公路橋梁的安全性要求是非常高的。安全性的提高，主要是從橋梁的承載力和結構性能的提升方面出發，進行必要的質量評估和管理，綜合分析各項質量安全數據，掌握橋梁承載力方面的需要，使橋梁各個結構設計達到合理標準。耐久性就是在項目的運營階段，達到極限條件下的使用年限，這要從工藝、材料以及成分等角度做出分析和控制。公路橋梁的施工問題如果不能有效解決，會導致嚴重的安全事故發生。比如出現坍塌和裂縫問題，會導致安全事故的出現，所以必須要做好橋梁的安全性和耐久性的管理。此外，對于施工周期比較長、復雜性比較高、投資非常大的公路橋梁項目，應該保證設計方案達到科學性與合理性的要求，保證施工現場順利進行，防止出現工程較差的情況存在，切實提升項目的經濟效益與社會效益[2]。

3 影響安全性和耐久性的原因

3.1 設計結構不完善

設計人員并未掌握足夠的公路橋梁設計專業知識，也沒有充分的重視設計質量的要求，知識體系并未完全的建立，設計規范性的管理比較匱乏，導致了這些設計理念中存在缺陷和問題。比如有些設計人員并未完全了解公路橋梁的設計規范，只是按照施工單位的要求確定設計方案，設計理念沒有技術的更新，使很多設計方案都不符合工程的實際情況，安全性和耐久性根本無法滿足要求，最終造成公路橋梁的設計難以達到實際使用標準。

3.2 管理不銜接

當前我國公路橋梁建設規模逐步增大，但是安全事故的發生率卻逐步增加，坍塌和損壞的問題普遍存在，極大威脅了社會的穩定與發展。究其原因，就是設計和施工存在不合理的情況，施工管理工作未能有序進行，設計方案和現場施工情況不相符合，施工理念的貫徹落實存在嚴重的偏差。施工環節偷工減料，沒有按照設計方案和技術標準組織開展施工，且受到外部自然環境、地形條件等因素的影響，設計方案明顯缺陷，現場管理問題頻發，讓項目根本無法進行，極大影響了工程的總體質量水平。

4 安全性和耐久性的具體關鍵環節

4.1 設計前的準備工作

在公路橋梁項目施工前，設計單位為了保證項目的使用壽命、質量符合要求，在設計前應該進入到施工現場勘察和分析，組織相關團隊進行現場實際情況的全面調查和分析，對于可能存在的環境危害問題充分考慮，確保各項資料和數據都能夠符合要求，給設計方案的確定提供良好的基礎條件，提升設計方案的總體水平，降低安全隱患與問題。設計人員對設計方案進行總體性分析，掌握施工形態、施工材料等方面，保證后續的維護和管理有序進行，特別是施工技術的選擇，一定要符合現場的實際需要，做好各項技術參數的管理和控制，分析橋梁的承載力等方面，及時將潛在問題徹底解決，積極防范可能存在的任何質量問題。此外，對于一些不可控的因素也要充分地考慮，制定出能夠有效應對措施，靈活施工，在不可抗力因素影響中做出必要的調整。

4.2 結構的整體連續性

不斷提升結構整體性、連續性，各個結構部分要達到平滑性的要求，避免在施工中出現損壞，使車輛通行更加舒適，這也是設計方案需要考慮的問題。公路橋梁建設過程中，使用桿狀結構支撐，這樣會導致截面出現不平順變化的情況，所以設計中盡量不要使用這種結構形式，保證整體結構達到連續性的要求，提升結構的強度、韌性與穩定性。在施工環節，通過冗余設計的方式，讓結構更具安全性，消除局部變形的問題，抵御風險，提升抗震效果[3]。

4.3 設計理論體系和構造體系的完善

當前在公路橋梁的設計中，并未有完善的結構構造體系和結論作為支撐，所以設計問題也普遍存在。因此，為了讓設計方案更具科學性效果，就要不斷完善構造體系和設計理論。具體可以從以下幾個方面進行：實施必要的理論體系評估，及時發現體系建設中存在的問題，了解具體的安全系數、強度計算公式以及失效應力等方面的要求，實現多項技術參數的綜合性分析，讓各項數據的計算更加的準確。在設計階段，綜合分析公路橋梁的整體性、延展性和冗余性等方面，設計中要預留部分的余量，有效消除變形問題，提升結構的總體性能。

4.4 設計人員的專業素養

當前我國公路橋梁項目建設實際中，工作人員素質普遍比較低，設計水平也不高，為了使公路橋梁質量提升，設計人員要積極學習先進知識，提升設計水平。相關人員積極學習專業理論知識，不斷豐富自身經驗，同時相關單位也需要定期組織人員參與到培訓和學習中，增強設計人員的意識。項目設計開始階段，充分了解公路橋梁的實際情況，掌握各個部分的狀況，分析現場的具體情況有序組織開展設計工作，保證工程項目的安全性和耐久性達到標準，為公路橋梁使用性能的提升奠定基礎。

4.5 后期養護力度

除了上述幾個方面的因素，超載問題也會給安全性和耐久性產生不利影響。在公路橋梁項目施工結束后，公路橋梁正常使用的過程中，存在有超載嚴重的情況，使橋梁承載的壓力逐步增大，造成了橋梁損壞程度逐步加深，影響橋梁的使用壽命，還會爆發嚴重的安全事故。

5 技術策略和措施

5.1 荷載強度

公路橋梁在運營中存在的超載問題，主要是如下原因所導致的：施工中進行方案設計的過程中，沒有充分考慮到當地交通運行的實際情況，估計交通運行量比較少。在橋梁的投入運營下，負載遠超出設計的標準要求，進而存在超載問題。橋梁的運營時間比較長，自身的結構性能下降，承載力不足。只要是出現超載運行的情況，公路橋梁就會處于超負荷運轉的狀態，出現無法修復的病害問題，公路橋梁也會出現嚴重的開裂等問題。發生該病害后，進行橋梁的限流以及修復處理，無法完全恢復橋梁的性能。內部損壞已經存在，是無法修復的，極大威脅了公路橋梁運行的安全性。

5.2 關鍵技術分析

設計人員應該綜合分析施工中所存在的問題，了解設計缺陷，實現整體結構的分析和強化處理，確保橋梁的質量水平得以提升。關鍵技術的強化分析應該從如下幾個方面出發：耐久性分析中，做好關鍵技術參數的選擇和控制，約束施工情況。耐久性的結構分析也很關鍵，要達到合理性的要求，嚴格控制混凝土結構質量水平。在技術分析中，耐久性指標一直都是設計人員比較重視的一方面技術參數，對于施工中可能存在的質量問題，應該采取必要的質檢方式確定。設計人員需要做好技術分析工作，對后續的管理工作提起足夠的重視，落實各項工藝路線，給建設施工的順利進行提供良好基礎。在設計環節中，不能強加防水層，應該合理控制各個結構部分。在材料選擇時，橋梁結構穩定性都應該得到保護，橋梁排水功能也必須要提起足夠的重視，確保橋面不會出現嚴重的積水問題，防止橋梁運行的安全性產生不利的影響。此外，還要重視細節方面的設計，比如混凝土種類選擇要符合工程的實際情況，鋼筋保護層厚度要嚴格的控制等等，從而保證公路橋梁的使用功能符合要求。

5.3 重視公路橋梁疲勞損傷的設計研究

公路橋梁項目在運營中，會承受很多荷載的作用，比如車輛荷載、風荷載等等，都會給橋梁產生比較大的內力影響，在這些內力的影響下會導致出現不同程度的振動反應，進而導致累積疲勞損傷的情況存在。因為該損傷問題嚴重，最終造成了公路橋梁出現裂縫問題，如果不能有效控制這些裂縫問題，必然會導致橋梁損壞，或者直接坍塌。疲勞是目前的鋼結構橋梁設計中所需要考慮的因素。在實際中，鋼結構橋梁因為疲勞損傷所導致的事故問題普遍存在。此外，對于疲勞損傷的研究不僅需要從橋梁的結構方面出發，還需要考慮到公路和橋梁的整體性連接中，很多情況下都是其中一個方面出現了疲勞損傷影響到整體結構的性能，最終出現了整個項目出現疲勞損壞失效等情況，威脅橋梁的交通運行安全性。

6 結語

公路橋梁建設對于我國交通、經濟與社會的發展都有著重要的影響，關系到人們的日常生活。因此，需要充分重視公路橋梁的建設，確保其安全性、耐久性符合人們的使用需要，保證其發揮出應有的作用。當前我國的公路橋梁項目設計中有明顯缺陷，極大威脅著工程的質量和安全，這就需要結合實際問題總結出切實可行的應對措施，不斷總結經驗教訓，提升設計水平，為今后的公路橋梁事業發展起到積極的促進作用，帶動經濟與社會的穩步發展。