試析橋梁設(shè)計(jì)中的荷載問題及對(duì)策

李世偉

（河南省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，河南 鄭州 450014）

目前，有很多橋梁設(shè)計(jì)單位對(duì)荷載問題的關(guān)注還只是停留在概念關(guān)注的層面。這種觀念上的傳統(tǒng)與滯后，既不符合橋梁的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)與綜合經(jīng)濟(jì)性的要求，這不順應(yīng)國(guó)際結(jié)構(gòu)工程界對(duì)耐久性、安全性日益重視的趨勢(shì)。這也是導(dǎo)致當(dāng)前世界各地工程事故頻發(fā)、橋梁的結(jié)構(gòu)使用性能差、使用壽命短的主要原因。

橋梁設(shè)計(jì)中的荷載問題

橋梁在荷載設(shè)計(jì)的過程中，主要存在著設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不完善的問題。在橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域，有兩大原則必須嚴(yán)格遵守：一是在結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)構(gòu)件與連接的設(shè)計(jì)方面，為了保證結(jié)構(gòu)的安全性，必須選取符合相關(guān)規(guī)范規(guī)定的可靠性指標(biāo)或者安全系數(shù)；二是在結(jié)構(gòu)方案的選擇方面，必須選擇既經(jīng)濟(jì)又合理的結(jié)構(gòu)方案。許多設(shè)計(jì)人員在橋梁的使用期、安全性等問題上，還存在著不少的錯(cuò)誤認(rèn)知。他們往往只傾向于相關(guān)規(guī)范中所計(jì)算好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全度數(shù)據(jù)，而對(duì)從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護(hù)、結(jié)構(gòu)耐久性等結(jié)構(gòu)方面的構(gòu)成部分以及從設(shè)計(jì)、施工到使用全過程中比較容易出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤缺少應(yīng)有的注意與關(guān)心，從而使橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的過程中失去安全性。況且在實(shí)際建設(shè)的過程中，還會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問題與失誤。結(jié)構(gòu)的耐久性不足已經(jīng)成為一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的安全性問題。有很多橋梁雖然在設(shè)計(jì)之初也滿足了設(shè)計(jì)規(guī)范的強(qiáng)度要求，但是過了五到十年之后，就會(huì)出現(xiàn)耐久性問題，從而影響結(jié)構(gòu)的安全。比如，有的橋梁設(shè)計(jì)人員對(duì)圖式和受力路線的計(jì)算不明確，造成部分地區(qū)受力過大，部分地區(qū)受力過小，使得橋梁表面的受力很不均勻；有的橋梁由于結(jié)構(gòu)的整體性和延性不足，造成其冗余性過?。挥械臉蛄簞t在前期材料的設(shè)計(jì)與選擇上出現(xiàn)問題，比如混凝土的強(qiáng)度等級(jí)過低、保護(hù)層厚度過小、鋼筋直徑過細(xì)、構(gòu)件截面過薄等。這些問題都很容易削弱橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，嚴(yán)重影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。所以，在進(jìn)行橋梁荷載設(shè)計(jì)時(shí)，還是要從構(gòu)造、材料等多個(gè)角度采取有效措施加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性與安全性。

橋梁荷載設(shè)計(jì)的對(duì)策

橋梁設(shè)計(jì)中的荷載問題是一個(gè)不容忽視的問題。隨著社會(huì)的發(fā)展，橋梁設(shè)計(jì)人員也需要緊跟時(shí)代步伐，更新設(shè)計(jì)理念，更好地適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，更好的為人民的生命與財(cái)產(chǎn)安全提供保障。面對(duì)橋梁設(shè)計(jì)中的荷載問題，筆者提出以下對(duì)策：

1.重視設(shè)計(jì)的耐久性問題

很多橋梁倒塌或受到嚴(yán)重?fù)p害與橋梁耐久性設(shè)計(jì)的缺乏有關(guān)，這也重新引起了人們對(duì)橋梁耐久性問題的重視。設(shè)計(jì)上的缺陷是影響橋梁耐久性的決定因素。結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)與常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著本質(zhì)的區(qū)別，因此就需要將耐久性的研究從定性分析向定量分析發(fā)展。而國(guó)外的橋梁設(shè)計(jì)將提高結(jié)構(gòu)物的耐久性作為其設(shè)計(jì)原則，對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細(xì)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一考慮，使結(jié)構(gòu)更加容易被檢查與維修，以此來(lái)保證橋梁的安全使用，盡可能地減少維修費(fèi)用，綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯。

2.重視對(duì)疲勞損傷的研究

疲勞損傷一直被認(rèn)為是橋梁設(shè)計(jì)中的核心問題。由疲勞損傷而引起橋梁開裂的案例很多，因疲勞斷裂而引起橋梁垮塌的例子也有不少。對(duì)疲勞損傷的研究不應(yīng)該僅局限于結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，對(duì)某些關(guān)鍵部位的局部疲勞研究也應(yīng)該成為研究的重點(diǎn)與方向。雖然疲勞損傷已經(jīng)進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)的研究，但對(duì)其動(dòng)態(tài)性能和疲勞性能的研究仍需加強(qiáng)，并且要把對(duì)這一方面的研究及時(shí)地應(yīng)用到橋梁荷載的設(shè)計(jì)過程中，為其服務(wù)。

3.在世界范圍內(nèi)共同分享橋梁設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和成果

目前國(guó)內(nèi)橋梁設(shè)計(jì)存在的主要問題是結(jié)構(gòu)正常使用性能差、耐久性和安全性差。究其原因在于橋梁的設(shè)計(jì)人員沒有采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法。而在一些歐洲國(guó)家，他們則非常重視對(duì)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行性能設(shè)計(jì)，內(nèi)容主要包括變形、裂縫、振動(dòng)、耐久性能、疲勞性等。除此之外，國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)目前也只是局限于靜態(tài)的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)理念只是從經(jīng)濟(jì)的角度考慮建設(shè)施工成本，而對(duì)運(yùn)營(yíng)期的使用壽命以及維護(hù)成本缺乏應(yīng)有的考慮。當(dāng)然，這也并不是說，國(guó)內(nèi)的橋梁設(shè)計(jì)就一無(wú)是處，它還是有著許多外國(guó)所不具備的優(yōu)勢(shì)和一些好的方法，可以與外國(guó)分享。所以，在以后的橋梁荷載設(shè)計(jì)中，為了更好的保證橋梁的質(zhì)量與使用壽命，應(yīng)該加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)與成果的共享，加強(qiáng)橋梁設(shè)計(jì)中的合作與交流。

結(jié)語(yǔ)

橋梁設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，存在著很多的問題，其中荷載問題是比較突出的一項(xiàng)。橋梁的荷載設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到橋梁的安全性與耐久性。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外持續(xù)出現(xiàn)的很多橋梁倒塌事故，固然是由各種各樣的原因造成的，但總體來(lái)說，還是橋梁的荷載設(shè)計(jì)不夠合理。本文在分析了設(shè)計(jì)中存在的問題之后，又根據(jù)實(shí)際情況提出了適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，以期能對(duì)橋梁設(shè)計(jì)中荷載問題的解決提供借鑒。總之，要想延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，減少安全隱患，除了對(duì)施工質(zhì)量加強(qiáng)管理之外，一個(gè)基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)是要從設(shè)計(jì)理念、結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)造的角度對(duì)橋梁做好耐久性的設(shè)計(jì)。