橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化

王安波

摘 要：公路建設(shè)的發(fā)展為我國的經(jīng)濟創(chuàng)造了豐富的物質(zhì)保障，橋梁是公路建設(shè)中最主要的一個部分，但是最近幾年橋梁的安全事故頻頻發(fā)生，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化問題已經(jīng)受到人們的廣泛關(guān)注。文章對現(xiàn)如今橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀進行了分析，闡述了設(shè)計中需要注意的幾個問題，指出了橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的主要研究方向，希望能對我國的橋梁工程起到一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計；耐久性

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求是要保證安全性、適用性以及經(jīng)濟性，不僅要求設(shè)計者要具備豐富的理論知識，還要具一定的工程經(jīng)驗，如果有經(jīng)驗上的偏差就會嚴重影響設(shè)計的準確性。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計要堅持因地制宜的基本原則，要充分結(jié)合建設(shè)單位公布的橋梁設(shè)計方案，積極學習國外的先進技術(shù)，引進一些新設(shè)備、新材料，嚴格依照施工設(shè)計的總則、荷載以及每種材料技術(shù)條件要求等施工設(shè)計標準，采取適當?shù)脑O(shè)計方法，能最大限度地規(guī)避主管因素對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計造成的影響。

1 我國橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀分析

橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計覆蓋范圍非常廣，屬于一種比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，只有將理論知識充分的融入進去才能有效的預(yù)防主觀經(jīng)驗因素給設(shè)計帶來的不利影響，在橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計中會出現(xiàn)很多問題，其中最主要的問題分為下面幾種：（1）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中考慮強度的因素要多于耐久性；（2）設(shè)計時重視強度的極限狀態(tài)，而忽視使用的極限狀態(tài)，然而橋梁結(jié)構(gòu)屬于整個生命周期里最為重要的使用性能表現(xiàn)；（3）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中過于重視結(jié)構(gòu)建造而忽視結(jié)構(gòu)維護。

在實際的橋梁施工中，對橋梁的耐久性只是處于表面設(shè)計，一方面缺少明確的使用要求，另一方面還缺少專門關(guān)于耐久性的設(shè)計，這些問題是導(dǎo)致橋梁事故發(fā)生的主要因素，這些因素同橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求相背離，也不能滿足當前橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計在經(jīng)濟性方面的要求。

目前我國橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計理論與構(gòu)造體系不夠完善，橋梁的設(shè)計特別是橋梁施工和安全的問題上還有很多需要改善的地方。結(jié)構(gòu)設(shè)計的第一要務(wù)便是選擇一套經(jīng)濟、適用的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，然后對方案及連接方面進行設(shè)計，并選出施工規(guī)范允許的安全系數(shù)和指標來確保結(jié)構(gòu)的安全性。

2 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要注意的問題

2.1 橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性

目前我國在橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面已經(jīng)取得了一定的成績，但是這些研究都是針對材料和統(tǒng)計的，對結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性研究還是較為薄弱，因為在橋梁的使用過程中，環(huán)境對橋梁的影響是非常大的，橋梁設(shè)計中耐久性的問題是一個重點內(nèi)容。

長期以來，橋梁設(shè)計人員最重視的研究就是計算方法，而忽視了結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面的改善，其中耐久性對橋梁的使用和維護關(guān)系是非常大的，對橋梁的安全和使用壽命也是息息相關(guān)的，設(shè)計人員應(yīng)該重視起來，如果等出現(xiàn)問題之后再進行補救就已經(jīng)為時已晚。

2.2 橋梁的疲勞損傷

橋梁結(jié)構(gòu)根據(jù)使用的場所不同，能夠分為風荷載和車輛負載兩種因素，這兩種因素統(tǒng)稱為動荷載，動荷載會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部產(chǎn)生循環(huán)應(yīng)力，進而橋梁在反復(fù)的振動中產(chǎn)生疲勞損傷。

橋梁結(jié)構(gòu)會因為很多因素的影響，內(nèi)部材料不能均勻的分布，這其中就會隱藏著很多微小的缺陷，而這些小缺陷在動荷載的作用下會演變成大的缺陷，當缺陷達到一定程度時就會出現(xiàn)裂縫，嚴重了就會發(fā)生結(jié)構(gòu)的脆性斷裂，產(chǎn)生的后果是非常嚴重的。因此為了更好的消除危險發(fā)生的可能性，一定要做好疲勞損傷的防范工作，要將這個問題重視起來，防患于未然。

2.3 橋梁的超載

橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計都要達到正常的使用標準，可是在實際的橋梁運行階段，橋梁荷載并不能都達到在設(shè)計的允許范圍之內(nèi)，超載會導(dǎo)致動荷載的應(yīng)力幅值增加，同時損傷出現(xiàn)的幾率也會增加。因為超載所造成的損傷是巨大的，這些損傷是很難修復(fù)的，超載甚至會破壞橋梁的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致事故的發(fā)生。設(shè)計人員要加強對橋梁超載問題的研究力度，保證橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性以及安全性。

2.4 橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性

有些橋梁會應(yīng)用在經(jīng)常發(fā)生地震的區(qū)域，地震會對橋梁產(chǎn)生嚴重的破壞，因為在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中已經(jīng)考慮到了動荷載的作用，所以要在鞏固動荷載的基礎(chǔ)上，加強橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能，將動荷載和抗震性能合二為一的進行綜合考慮。

對橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能一定要加強，保證橋梁的施工質(zhì)量，每一個環(huán)節(jié)都要進行充分的考慮：

（1）在完善操作工藝的同時還要加強結(jié)構(gòu)內(nèi)部材料的整體連續(xù)性。

（2）強化橋梁支座的錨固，提高墩臺與結(jié)構(gòu)的連接強度。

（3）為了使結(jié)構(gòu)具有更強的延性，可以適當?shù)脑黾优浣睢?/p>

（4）橋梁結(jié)構(gòu)中存在不良土層時要強化或替換。

（5）橋梁結(jié)構(gòu)中一些薄弱的地方要采取結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施進行處理。

加強橋梁結(jié)構(gòu)中的抗震性能，一方面能夠使橋梁的抵抗動荷載能力加強，另一方面還能夠在地震發(fā)生時發(fā)揮出防護作用。

2.5 環(huán)境保護的重要性

在建造橋梁的過程中往往會對周圍的環(huán)境造成破壞，對空氣和植被也會產(chǎn)生一定影響，目前人們對環(huán)境的重視程度大大提高，所以在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中要高度重視環(huán)境的保護，在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)之前要充分考慮橋梁位置的選擇、橋梁的跨度以及施工的方法，要將施工對環(huán)境的影響降到最低；要減少對植被的破壞，減少水土流失，避免污染，最大程度的保護好環(huán)境，還要把可持續(xù)發(fā)展的思想融入到橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計中去。

3 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化方向

3.1 橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性

目前設(shè)計人員從很多角度對橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性進行了研究，也取得了一定成果，另外還研究了系統(tǒng)可靠性界定的方法，總之，橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性是一個比較復(fù)雜的研究內(nèi)容，其中蘊含了很多種知識，研究具有一定的難度，需要設(shè)計人員深入的進行探索。

3.2 人為差錯

在橋梁結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的問題，大多數(shù)都是因為施工人員或技術(shù)人員的專業(yè)知識或經(jīng)驗缺乏導(dǎo)致的，很多工程中的事故都是因此而發(fā)生，所以人為差錯的優(yōu)化已經(jīng)成為橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中的工作重點。

3.3 在役結(jié)構(gòu)的評估問題

在役結(jié)構(gòu)的可靠性評估所覆蓋的學科范圍很廣，包括了工程地質(zhì)學、斷裂力學以及結(jié)構(gòu)力學等學科，在這些學科的基礎(chǔ)上，這個問題更關(guān)系到施工工藝、檢驗手段和后期維護等因素。

3.4 模糊隨機的可靠度

隨著我國對模糊數(shù)學研究力度的加大，工程結(jié)構(gòu)模糊隨機可靠度理論不斷的得到完善，先進的理論基礎(chǔ)對橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計起到非常大的促進作用。

4 結(jié)束語

通過上述分析能夠看出，隨著交通建設(shè)的飛速發(fā)展，橋梁建設(shè)日益增多，優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計也變得非常重要，但是我國橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題還是很多，設(shè)計人員要在設(shè)計時要充分考慮結(jié)構(gòu)中具有影響力的因素，整體提升橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性。

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