道路橋梁設計中的安全隱患及預防措施分析

陳智光

（天尚設計集團有限公司，福建莆田 351100）

0 引言

道路橋梁工程在整個交通體系中發揮著重要作用，所以有關道路橋梁的設計與施工都是行業研究的重點。近年來，隨著我國經濟的進一步發展，道路橋梁工程項目的數量有所增加，道路橋梁設計獲得了更好的發展，重要性也更加凸顯，并在設計過程中積累了一些成功經驗。在道路橋梁設計工作取得較好成效的同時，也存在著一些問題，其中一點便是設計工作存在一定的安全隱患，道路橋梁設計質量無法得到有效的保障，對道路橋梁工程的使用有較大影響。因此，必須明確道路橋梁設計中存在的安全隱患，在此基礎上采取針對性的預防措施，保證和提升道路橋梁工程的設計質量。基于此，較系統地分析探討道路橋梁設計中的安全隱患及預防措施，現作如下的論述。

1 道路橋梁設計中的安全隱患

目前來看，道路橋梁設計中不可避免地存在安全隱患，不利于道路橋梁事業的發展。道路橋梁設計中常見的安全隱患主要有四種，一是設計活動形式化，二是設計過于追求經濟效益，三是設計活動缺乏監督，四是結構構造體系有待完善。

1.1 設計活動形式化

道路橋梁設計具有專業性、復雜性的特點，涉及多個方面的知識，對設計人員的專業能力有很高的要求，必須嚴格按照規范標準開展設計活動[1]。在道路橋梁設計前期，設計人員必須深入施工現場，全面勘察，掌握現場的水工環信息，為后續設計提供科學決策的依據。但在一些道路橋梁工程的設計中，設計人員未按照要求深入一線開展勘察作業，只是憑自己的經驗進行設計，或者現場勘察作業不扎實，只是簡單了解現場情況便著手設計，導致設計方案的參數產生誤差，存在安全隱患[2]。以道路橋梁工程設計中的最大承受超載量、承重量這些指標為例，均需要設計人員進行現場勘察和試驗，精準計算后方可確定，若是未能按照規范要求開展設計作業，勢必存在安全隱患，在施工過程中誘發安全事故。

1.2 設計過于追求經濟效益

道路橋梁屬于民生工程，為滿足人民群眾的出行需求發揮著重要作用，必須同時確保經濟效益、社會效益。一些設計單位與施工單位為了追求工程的經濟效益，在設計和施工環節“大做文章”。設計單位為了節約道路橋梁工程的成本，設計時往往沒有應用先進科學的理念與方法，導致橋梁工程的結構與參數存在一定的安全隱患。比如，不注重BIM（建筑信息模型）技術與傾斜攝影技術的應用，未能及時發現道路橋梁工程設計中所存在的問題，對于橋梁工程施工作業和后續使用均有不利影響。

1.3 設計活動缺乏監督

考慮到道路橋梁設計的復雜性與專業性，為有效控制設計風險，確保設計質量，必須對設計活動進行全過程和動態化的監督管理。總體來看，國家相關部門對道路橋梁工程的設計質量十分重視，提出的監管措施可以很大程度地保證道路橋梁工程的設計質量。但道路橋梁設計監管也存在一定的缺位，一些監管部門未能充分認識到自身的職責，監督活動流于形式，未能凸顯道路橋梁設計質量監管的權威性和嚴肅性，在一定程度上助長了道路橋梁設計人員的不合理設計行為，造成道路橋梁工程存在安全隱患。

1.4 結構構造體系有待完善

在道路橋梁工程的設計作業中，最為重要的任務是設計出經濟且合理的結構方案，做好結構分析，確保道路橋梁結構的安全性與穩固性。在當前的道路橋梁工程設計中，結構構造設計還有一些地方需要改進，一些設計人員未能掌握道路橋梁結構設計的理論知識，對道路橋梁工程的結構構造、結構材料、結構耐久性、結構體系這些專業知識理解不夠深入，設計過程中容易出現人為失誤。比如，在現有的一些道路橋梁工程中，設計未重視結構的耐久性與安全性，導致后續運行出現安全性問題，整體結構缺乏強度和耐久性。因此，在道路橋梁工程的設計中，依然有設計人員對結構構造體系缺乏深刻認識，沒有認真考慮道路橋梁工程的實際情況，導致道路橋梁工程的結構設計缺乏科學性，存在一定的安全隱患。

2 強化道路橋梁設計質量的對策

2.1 重視結構設計的耐久性

道路橋梁工程在投入使用后，會受到多種外來因素的影響與作用，主要有地震、車輛、風、荷載，同時道路橋梁工程的結構與材料性能也處于退化狀態，不可避免地出現結構損傷問題，安全性與耐久性均受到影響。針對一些公路橋梁工程所出現的結構耐久性不足的問題，應該在設計階段給予高度的重視，結合施工現場情況優化耐久性參數，確保道路橋梁工程結構的耐久性與安全性。總的來說，為了保證和提升道路橋梁結構設計的耐久性，設計人員可以重點從以下方面著手。

2.1.1 控制水灰比

道路橋梁工程以混凝土結構為主，穩定性、強度、耐久性很大程度上取決于水灰比。為此，在道路橋梁的結構設計中，要將水灰比的設計與質量放在重要位置上，通過試驗得出最佳水灰比，保證道路橋梁結構的耐久性。具體來說，當水灰比較小時，混凝土的穩定性和強度均可以得到保證和提升，但同時水灰比較小時，容易導致環境中的腐蝕性氣體對鋼筋造成銹蝕[3]。當水灰比較大時，混凝土的強度和結構均會受到不利影響。因此，科學控制水灰比控制非常重要，設計人員要認真做好水灰比的試驗。

2.1.2 選擇恰當的水泥材料

水泥是混凝土結構的主要原料，混凝土結構的質量、穩定性與強度均易受到水泥質量和強度等級的影響。所以，設計人員在設計前便需要確定水泥材料的型號，確保所選用的水泥材料質量滿足道路橋梁結構設計的要求。在此基礎上，要對道路橋橋梁結構開展整體性的優化設計，保證各個結構的完整性與科學性。

2.1.3 橋面鋪裝層的防水

橋面的滲水問題會影響橋梁結構的耐久性，而橋面鋪裝層起著防護橋面的重要作用，所以要重視橋面鋪裝層的防水設計。具體來說，在道路橋梁的橋面鋪裝層防水設計中，應選用密實性良好的C30 以上等級的混凝土，且在混凝土鋪裝層內設置鋼筋網，防止混凝土結構出現開裂風險。另外，橋面鋪裝層要按照要求設計防水層，連續梁的負彎矩段必須設計防水層。為防止水分由伸縮縫滲入梁部結構，應考慮在伸縮縫處進行排水設計，有效控制水分滲漏問題。總的來說，道路橋梁的橋面鋪裝層應具有三個方面的特性：一是橋面鋪裝層和橋面混凝土有良好的黏結性，不存在脫落和起皮的問題；二是橋面鋪裝層能夠與瀝青混凝土橋面形成一個整體；三是橋面鋪裝層具有良好的抗拉強度和延展性。

2.2 重視附屬工程設計

附屬工程是道路橋梁設計與運行的重要組成，可直接影響道路橋梁工程的安全性和通行的方便性。為保證和提升道路橋梁的設計質量，設計人員應重視附屬工程的設計，在大型和特大型的道路橋梁工程設計中，橋頭位置應該增設緊急停車帶，便于后續開展養護施工作業，對于橋下可以通機動車的部分，可以考慮將橋頭的隔離柵設計為“活動門”。

2.3 強化下部構造設計質量

在道路橋梁工程的設計中，下部構造發揮著重要作用，設計人員應高度重視。下部構造設計時要把握好三個方面的要點：一是對于同一道路橋梁工程，下部構造結構形式必須保證統一，原因是下部構造結構形式不統一時容易誘發不均勻沉降的問題；二是一些橋臺的高度大，且臺后土壓力大，為確保結構安全，必須對臺身受力做好驗算；三是當橋梁工程采用擴大基礎的橋涵設計方式時，必須明確對地基承載力的要求，并寫進設計文件中。若是道路橋梁工程存在軟弱地基，則需要做好地基處理。

2.4 考慮超載問題

超載問題對道路橋梁結構穩定性與安全性會造成很大的危害，且往往無法得到有效的彌補與修繕，不利于延長道路橋梁工程的使用壽命。因此，在設計的早期階段，設計人員必須認真考慮超載問題。關鍵點是明確道路橋梁工程的設計目標和要求，同時深入一線調查車流量，預估出道路橋梁的通車量和最大流量值，科學應對超載問題。結合道路橋梁最大流量值開展設計作業，可以很好地應對超載問題，道路橋梁的耐久性也可以得到保證，有助于消除安全隱患。

2.5 重視疲勞損傷的研究

疲勞損傷會導致道路橋梁工程的鋼材開裂，嚴重時引起橋梁坍塌事故，所以疲勞損傷一直都是設計人員的設計重點。在道路橋梁的結構設計中，設計人員需要重點考慮風荷載、車輛荷載，這兩類動荷載會導致橋梁結構出現振動和累積疲勞損傷。更為不利的是，道路橋梁施工所使用的材料多不是均勻和連續的，微小的缺陷在循環荷載作用下會逐漸合并與發展，繼而形成損傷，結構材料會隨之出現裂紋。裂紋未得到有效處理時，會導致材料和結構的脆性斷裂，從而引發嚴重的安全問題。正是因為如此，在道路橋梁的設計中，設計人員要重視疲勞損傷，但道路橋梁結構的動態性能和疲勞性的研究較為復雜與專業，所以要進一步加大研究力度。

3 道路橋梁設計的再思考

道路橋梁設計的重要性是毋庸置疑的，必須做好設計工作，確保后續施工活動的順利開展，從整體上確保質量。BIM 技術在道路橋梁設計中發揮著重要作用，具有可視化、協調性、模擬性、優化性的特點。使用BIM 技術進行道路橋梁設計，可以建立三維模型直觀呈現設計信息，設計人員可以及時發現存在的問題，尤其是發現隱蔽部位的設計問題，對于提升設計質量十分有益，圖1是道路橋梁的BIM 技術設計圖。

道路橋梁設計的細節內容較多，均直接關乎最終的設計質量，必須確保每個細節設計的質量。總的來說，道路橋梁設計過程中要重點考慮四個方面的細節內容：一是要將道路橋梁結構的耐久性與安全性設計始終作為重點，視為設計的基本原則，綜合考慮多種設計要素，并借鑒國內外的優秀道路橋梁工程，進一步完善設計方案。二是道路橋梁設計前要做好各項準備工作，關鍵是做好施工現場地質地形條件的調查，設計人員要深入一線，認真勘察現場，查閱重要資料，充分掌握現場的情況，便于后續設計的精準與科學。三是橋上排水設計對于道路橋梁非常重要，而橋面的綠化帶不僅有著裝飾的功能，同時也會加大橋體滲水風險，所以在設計階段要充分重視。目前來看，很多設計人員在設計橋上排水時，會選擇在綠化帶的部位進行局部專項防水設計，可以有效控制雨季時綠化帶位置的滲水，不會加重橋面的阻水，設計效果值得肯定。四是在道路橋梁的橋型設計時，要重點考慮兩方面要素，一方面是后期養護維修，另一方面是檢測的費用問題。設計人員應弘揚本土文化理念，在地質環境條件允許的情況下優先設計技術成熟的橋型，確保橋體牢固且維修費用較少。除此之外，道路橋梁的裝飾設計不僅要考慮美觀性，而且要兼顧安全性和易損性，選用合理的裝飾材料。比如，應減少石材板的使用，原因是石材板的安全性較差，容易誘發安全事故。

4 結語

道路橋梁設計的專業性較強，對設計人員的專業能力和責任意識均有很高的要求，必須認真做好設計方案的優化。為了保證和提升道路橋梁的設計質量，應從多個方面著手，將技術優勢、人才優勢、理論優勢結合起來，尤其是應用好現有的設計理念和技術，包括BIM 技術與傾斜攝影技術，借助技術優勢降低道路橋梁設計的安全隱患。