我國橋梁耐久性設計中存在的問題及對策研究

牛自禮

摘 要：隨著我國社會經濟的快速發展，道路交通建設規模不斷發展壯大，推動著我國道路橋梁設計技術水平不斷提高。其中，橋梁設計的耐久性直接影響橋梁壽命、橋梁質量及安全。本文首先分析我國橋梁耐久性設計現狀，然后探討橋梁耐久性不足引起的危害，最后提出改進橋梁耐久性設計的對策，希望為提高我國橋梁耐久性設計水平提供可行的方式方法。

關鍵詞：橋梁設計;耐久性;危害

中圖分類號：U442.5文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）28-0111-03

Research on the Problems and Countermeasures of

Bridge Durability Design in China

NIU Zili

（Pingdingshan Road Traffic Survey and Design Institute，Pingdingshan Henan 467000）

Abstract： With the rapid development of China's social economy， the scale of road traffic construction continues to grow， which promotes the improvement of road and bridge design technology. Among them， the durability of bridge design directly affects the bridge life， bridge quality and safety. This paper first analyzed the current situation of bridge durability design in China， then discussed the harm caused by insufficient bridge durability， and finally put forward countermeasures to improve bridge durability design， hoping to provide feasible methods for improving the level of bridge durability design in China.

Keywords： bridge design;durability;harm

因我國地域遼闊，山川河流眾多，道路橋梁成為人們日常通行中不可缺少的基礎交通設施。橋梁作為我國道路的重要組成部分，特別是大、中橋梁對當地的政治、經濟、國防等都具有重要意義，對推動地區之間、民族之間溝通交流、友好交往、維護社會穩定、民族穩定都發揮著不可替代的重要作用。橋梁的形式特色因各地區地理氣候、文化習俗以及社會生產力發展水平及實際需要而各具特點。為了使橋梁建設質量達到設計要求，滿足人們出行需求，實現橋梁建設的經濟效益，設計人員就必須重視橋梁耐久性設計問題，提高橋梁通行質量，延長使用壽命。

1 我國橋梁耐久性設計現狀

道路交通對我國經濟社會發展具有重要作用。橋梁設計不僅對橋梁外觀、質量安全、使用壽命等有重要影響，而且關乎著道路交通安全、人民群眾生命安全。在分析橋梁設計存在的問題時發現，有的設計方案沒有明確結構的計算圖式與受力路線，使橋梁局部受力過大;有的則對混凝土的強度設計過低、保護層厚度過小、鋼筋的直徑與橋梁受力不匹配，這些都是降低橋梁結構耐久性的影響因素。很多橋梁在設計建設中雖然滿足了強度要求，但是在投入使用幾年后就會出現影響結構安全的問題，耐久性不足已成為當前橋梁設計中亟待解決的問題。我國橋梁耐久性設計中主要存在以下幾方面問題。

1.1 橋梁耐久性設計沒有得到足夠的重視

目前我國橋梁設計中著重分析橋梁承受的強度，對橋梁耐久性的設計考慮欠佳，表現在能充分把握橋梁強度極限狀態，而對使用極限狀態的條件及后果缺少有效設計。

橋梁在使用過程中的狀態及長期使用后的變化在橋梁的壽命周期中占據主要地位。設計人員在橋梁設計過程中，大多只是把耐久性作為概念簡單提及，并沒有對所設計橋梁的使用年限提出明確的規定，對提高耐久性的設計措施沒有進行深入研究，包括使用什么樣的材料、采取怎樣的結構措施等以實現橋梁耐久性[1]。此外，在橋梁設計中耐久性還包括定期養護措施的設計，但目前，并未對橋梁在不同使用階段需要采取的養護措施進行規定，致使橋梁后期養護管理缺乏階段性、目的性，影響橋梁使用壽命。

1.2 橋梁耐久性設計方法不合理

在橋梁設計過程中，需要有科學完善的理論作為基礎，在嚴謹的科學理論基礎上，編制合理、可行、經濟、適用的設計方案，以此保證橋梁設計的可行性和實效性。但目前，橋梁設計大多借鑒以往經驗，未能根據地區差異及實際交通需要選擇設計方法，導致設計方法不合理，從而直接影響后期施工質量。

1.3 對橋梁設計管理缺乏監督

當前，在橋梁設計過程中，未配置監督員對設計過程進行全程監督，導致設計質量不高。在橋梁投入使用后，因公路橋梁質量問題引發的交通事故處罰對象多為施工單位，對其嚴肅追責。部分橋梁發生交通事故除了確實是因施工質量不達標、偷工減料造成的外，還可能是因設計方案不合理引發的。但在實際處罰中，往往對橋梁設計方缺乏處罰約束。因此，我國應完善設計過程監督管理制度，規范設計方法，有效提高設計質量[2]。

2 橋梁耐久性不足引起的危害

橋梁工程具有投資大、受環境影響大、技術復雜、維護成本高、修復難度大等特點，一旦出現問題，造成的影響是多方面的。

2.1 造成經濟損失

我國橋梁基本上是由國家出資投建的，對于每一項橋梁工程，都要根據其規模投入不同程度的人力、物力、財力。如果橋梁缺乏耐久性，在未達到使用年限前經常出現質量問題，不僅會直接影響橋梁安全，而且需要投入巨大的經濟代價進行維護與修復，嚴重的甚至需要拆除修建，在維護、修建中對當地社會經濟會造成不利影響;同時，在多次修復中又需要投入人力、物力、財力，造成經濟損失。

2.2 容易引發重大事故

從以往橋梁交通事故來看，絕大多數都是因為人為因素造成的，人為因素主要表現在結構設計、施工質量及管理各個方面。如果在設計過程中不能及時糾錯，尤其是對耐久性設計因素考慮不全，加上施工過程中出現不當管理，在后期投入使用中就會出現各種問題，從而引發嚴重交通事故。

2.3 造成不良的社會影響

如果橋梁在施工完成后未滿足當地實際需要就重新進行修護、拆除重建，容易造成老百姓口中常說的“拆了建、建了拆”，在社會造成不良影響。若橋梁發生嚴重的工程事故，不僅會造成人們的心理恐慌，不利于社會穩定，而且會影響政府與人民群眾間的親密關系，不利于黨對人民群眾的領導[3]。

因此，設計施工單位必須重視橋梁耐久性設計，做到提前預防、加強管理，以及時發現問題、解決問題，維護人民群眾的根本利益。

3 改進橋梁耐久性設計的對策

重視橋梁耐久性設計，合理提高橋梁的使用壽命，是設計每一階段、每一環節都不容忽視的重點。在設計時要從構造、材料等角度采取措施加強結構耐久性。筆者結合自身多年工作經驗，提出以下幾點改進橋梁耐久性設計的建議。

3.1 橋梁耐久性設計要加強整體性、系統性

橋梁設計工作開展前，設計人員要進行實地勘查，掌握水文地質及其他可能對施工帶來影響的因素，并查閱相關資料，系統、全面地聯系理論進行研究分析。整體性、系統性地優化橋梁耐久性設計，包括橋梁使用壽命設計、使用性能設計、建設成本設計、可持續發展設計[4]。

對于橋梁使用壽命的設計，需要依據當地經濟需求、交通運輸量及地質環境等數據進行研究確定。對于橋梁性能的設計，應該充分結合所在區域需求、歷史文化條件、風俗習慣、自然條件等確定橋梁橋型及等級，突出當地的地域特色，如在地方旅游經濟發達的地區，可優先選用拱橋，拱橋造型圓潤、優美，成本低，可增加地區文化氣息。若在跨度較大的地區，可選用斜拉橋結構，斜拉橋結構是由承壓的塔、受拉的索和承彎的梁體組合而成的，斜拉橋的拉索體系能減小梁體內彎矩，減輕結構的重量，因此在大跨度橋梁建設中較多應用斜拉橋形式。對于橋梁成本進行控制時，應在實現橋梁性能需求的基礎上，節約橋梁建設成本，堅持合理、科學、規范設計的原則，最大限度地發揮橋梁的經濟價值。在設計過程中，要堅持可持續發展原則，要求設計人員掌握當地自然環境特點，減少工程對周圍環境及農作物的影響，堅持資源消耗最小化[5]。

3.2 設計中明確橋梁通車荷載量

在橋梁運行階段，車輛超載引發的問題在前期不易被發現，到一定階段后，橋梁材料出現損耗、結構出現損傷，會使橋梁出現安全問題。因此，在計算荷載時，首先需要分析當地交通運行狀況，統計當地車輛通行量，并分析經過該橋梁可能達到的行車數量及重載貨車比例，將這些數據作為計算荷載的參數。其次，確定結構設計荷載模型時，以工程實際情況為基礎，計算出橋梁均布荷載參數，以準確反映橋梁在重載車輛達到峰值時所受到的影響，進而明確橋梁結構的荷載分布狀態。在計算橋梁車輛荷載值時，要先確定基礎使用年限，利用公式[FTx]=[Fx]×（使用時間年限）進行計算，此公式可以準確計算出相應的技術值，進而確定橋梁最大車輛荷載值，最終明確設計中的主要技術參數，以滿足橋梁耐久性的使用需要[6]。

3.3 加強設計人員理論知識學習

設計人員要重視橋梁耐久性設計的重要作用，無論是在橋型選擇上還是在橋梁構造細節上，都要慎重考慮橋梁的耐久性。例如，在設計一座中小跨徑的混凝土連續橋梁時，是采用體內預應力束還是體外預應力束？大多數橋梁設計師偏向選擇體內預應力束，這主要是因為設計人員對體外預應力束了解不夠深入，而國內的體內預應力束已有成熟的經驗和理論。設計人員未更新自身的知識體系，加之國內本身對體外預應力束的研究就少，造成可借鑒的經驗不多，因此對體外預應力束的應用存在一定的誤解，認為因體外束鋼筋需暴露在空氣中，會對耐久性造成一定影響。但事實上，體內預應力束是在混凝土內部，若內部結構腐蝕則不易被檢測到，不能及時發現問題，進而造成橋梁結構被破壞;但體外預應力束暴露在混凝土外，其銹蝕狀況更容易被檢測和發現，便于及時更換鋼束。因此，設計人員在設計過程中，要充分考慮施工的可行性，施工過程中及后期運行中病害的可檢查性等，提高思想認識，學習國內外先進經驗及設計施工理論知識，堅持理念創新[7]。

3.4 提高對橋梁耐久性設計的監督力度

解決橋梁耐久性設計中存在的問題，除了要提升設計水平外，還要加強橋梁耐久性設計的科學管理，使設計項目在進行中得到有效監督，進而使得橋梁耐久性設計規范化、制度化。第一，要加強對設計人員的職業道德教育，提升設計人員的職業素質;第二，實施獎罰明確的體制機制，加大獎懲力度，在獎懲機制的激勵作用下，增強設計人員的責任意識、擔當意識和創新意識;第三，專門設置監管部門，對橋梁設計工作嚴格把關，明確分工及責任人;第四，建設單位也要跟進設計進度，確保設計的科學性與合理性，依據自身施工經驗與設計人員進行有效溝通，降低橋梁耐久性設計出現問題的概率;第五，政府部門也要做好監督和檢查工作，本著對人民負責的原則，加大對橋梁耐久性設計相關工作的監管力度，保障交通基礎設施的經濟效益得到最大化。

4 結語

隨著我國運輸經濟的發展，公路橋梁建設速度逐漸加快，為了保障橋梁使用的安全性和穩定性，在設計階段必須確定最佳的設計方案。橋梁設計工作的復雜性較高，涉及的影響因素較多，所以，設計人員在設計前要深入工程現場進行勘查，掌握當地自然環境對工程的影響因素，并結合當地交通運行狀態，計算確定橋梁荷載參數，以保障橋梁滿足實際交通運行的需要。為了優化設計方案，提高橋梁耐久性，設計人員要不斷更新擴展自身理論知識，掌握施工新技術、施工新材料，使施工人員依據施工設計方案進行施工，提高施工質量。此外，設計人員要時刻與施工單位保持溝通，結合施工詳情，對出現的施工問題制定相應的解決方案，并依據規章制度上報管理部門。只有提高橋梁耐久性設計質量，才能有效延長橋梁使用壽命，為當地經濟的發展提供有力的支持。

參考文獻：

[1]孫麗麗，趙巧慧.道路橋梁設計中的隱患及解決措施分析[J].江西建材，2015（7）：120-121.

[2]楊霄.淺談橋梁設計的耐久性[J].青海科技，2011（2）：114-115.

[3]劉東明.淺析造成橋梁設計耐久性較差的原因[J].中國科技財富，2011（3）：80.

[4]李曉光.橋梁工程結構耐久性設計實踐探微[J].科技創新與應用，2018（30）：95-96.

[5]王曉宇道路橋梁設計中的安全性與耐久性設計[J].綠色環保建材，2018（9）：116-117.

[6]康二剛.基于橋梁耐久性和安全性的設計思路分析[J].交通世界，2018（20）：123-124.

[7]盧建慶，宋亞洲.大跨徑公路橋梁設計標準化的關鍵問題探究[J].中國標準化，2017（20）：169-170.