關(guān)于路橋設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性研究

裔傳碩

【摘要】目前路橋設(shè)計(jì)中過分的追求強(qiáng)度，而忽視了耐久性問題。本文就以此為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合工作實(shí)際，對當(dāng)前市政公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性設(shè)計(jì)問題進(jìn)行分析論述。

【關(guān)鍵詞】市政公路橋梁；市政公路橋梁設(shè)計(jì)；安全性；耐久性

引 言

市政公路橋梁的設(shè)計(jì)問題關(guān)系到城市的良性發(fā)展，需要引起高度的重視。對于市政公路橋梁來講，設(shè)計(jì)中最重要的就是要保證安全性和耐久性，確保公路橋梁的使用年限。針對在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中存在著一定的問題，本文對這些問題進(jìn)行具體的分析，并指出解決的措施，以更好的提升公路橋梁的安全性和耐久性。

一、路橋設(shè)計(jì)中出現(xiàn)安全性及耐久性問題的原因分析

1、設(shè)計(jì)人員對安全性和耐久性的重視程度不足

在路橋設(shè)計(jì)過程中安全性及耐久性往往是需要被考慮和重視的，但在現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中卻沒有過多的被考慮和重視，其主要原因之一就是設(shè)計(jì)人員對安全性及耐久性沒有系統(tǒng)的概念。由于路橋所在地區(qū)的不同，地理環(huán)境及交通流量也存在著很大的差異，而在設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)人員沒有進(jìn)行充分的實(shí)地考察，對工程地質(zhì)條件及地基承載能力沒有充分了解，同時(shí)也沒進(jìn)行交通分析及交通流量預(yù)測，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)紕漏，影響到路橋后期的使用，縮短路橋使用壽命及給人們出行安全埋下隱患。

2、設(shè)計(jì)中沒有充分的考慮路橋疲勞損傷程度

所謂的路橋的疲勞損傷是指動(dòng)荷載（路橋結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載和風(fēng)荷載）在路橋結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生一定的循環(huán)變化的應(yīng)力，從而對路橋造成一定的結(jié)構(gòu)振動(dòng)和路橋損傷。路橋的損傷是由路橋存在的一些微小的缺陷逐步發(fā)展合并而成的，在很大程度上會(huì)造成材料和結(jié)構(gòu)的脆性裂斷。路橋疲勞損傷問題非常嚴(yán)重，常常由于該問題的存在，造成多起重大安全事故。而在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，很多設(shè)計(jì)人員卻沒有充分考慮路橋的疲勞損傷程度，進(jìn)而無法在結(jié)構(gòu)上以及材料等設(shè)計(jì)方面進(jìn)行考慮，最終導(dǎo)致路橋材料和結(jié)構(gòu)的裂斷。

3、設(shè)計(jì)材料缺乏實(shí)用性及合理性

在路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，材料的選用不僅涉及到工程的質(zhì)量安全，而且會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)工程的經(jīng)濟(jì)成本效益，許多材料一旦在施工中被投入使用，就無法挽回其因質(zhì)量不合格而引起的安全經(jīng)濟(jì)的損失，所以在道路、橋梁工程設(shè)計(jì)之初就應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，對所需材料進(jìn)行反復(fù)地驗(yàn)證對比，找出經(jīng)濟(jì)質(zhì)量最優(yōu)的材料，否則因一時(shí)大意疏忽，選錯(cuò)了工程材料，將會(huì)給后期的施工過程帶來嚴(yán)重的麻煩。

4、忽視路橋養(yǎng)護(hù)工作

要想確保公路橋梁的安全性和耐久性，一定要強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)工作，這是不容忽視的。但是從當(dāng)前的情況來看，當(dāng)?shù)缆放c橋梁竣工驗(yàn)收合格交付使用后相關(guān)部門對于養(yǎng)護(hù)工作又缺乏重視程度，尤其是政府將重點(diǎn)放在了施工環(huán)節(jié)，這樣多重影響因素下就導(dǎo)致市政公路橋梁的安全性和耐久性受到了一定的威脅。

二、提高路橋設(shè)計(jì)安全性與耐久性的具體措施

1、完善設(shè)計(jì)規(guī)范，引入耐久性設(shè)計(jì)新概念

目前我國現(xiàn)行規(guī)范理念的側(cè)重點(diǎn)仍在于繼續(xù)強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工的安全性，這種基于承載能力的設(shè)計(jì)方法可以保證結(jié)構(gòu)的安全性，但是卻忽略了耐久性，在橋梁運(yùn)營期間，因結(jié)構(gòu)耐久性引起安全性問題的現(xiàn)象已不容忽視，因此必須轉(zhuǎn)變設(shè)計(jì)理念，引入結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)，完善設(shè)計(jì)規(guī)范。所謂結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)，其核心內(nèi)容是橋梁的安全、經(jīng)濟(jì)、合理的使用年限問題，也即壽命期問題。歐美等國家已經(jīng)開始著手制定基于性能的設(shè)計(jì)規(guī)范（performance-baseddesigncode），這是一種基于耐久性要求、全壽命設(shè)計(jì)和可持續(xù)理念的設(shè)計(jì)規(guī)范。

2、加強(qiáng)對路橋的安全性和耐久性設(shè)計(jì)的重視度

首先，在設(shè)計(jì)前設(shè)計(jì)人員需要做好實(shí)地勘察工作對所設(shè)計(jì)的路橋的地質(zhì)環(huán)境做到心中有數(shù)，并且進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境資料的收集和整理，分析當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境對路橋建設(shè)的有利因素和不利因素，并且在設(shè)計(jì)過程中，充分地利用有利因素，有效的規(guī)避不利因素，確保路橋設(shè)計(jì)的安全性和耐久性。其次，針對路橋結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性問題，設(shè)計(jì)人員在對路橋設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該對路橋整體結(jié)構(gòu)的壽命和各個(gè)構(gòu)件的壽命進(jìn)行綜合性的整體把握，確保路橋?qū)哟渭敖Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)和合理，通過重點(diǎn)把握路橋?qū)哟渭敖Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，能夠有效延長路橋的使用壽命，提高路橋的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3、合理選擇材料

在設(shè)計(jì)過程中一定要采用符合規(guī)范要求材料并考慮到當(dāng)?shù)夭牧瞎?yīng)，盡量做到能夠選取挖取方便，壓實(shí)容易，強(qiáng)度高，水穩(wěn)定性好的材料。同時(shí)優(yōu)化水泥混凝土及瀝青混凝土的配合比設(shè)計(jì)，使其彎拉強(qiáng)度、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性等各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求。對于橋梁設(shè)計(jì)我們注重水泥混凝土、鋼筋、橋梁伸縮裝置選用等。有針對性地選擇橋臺(tái)后填料，提高橋頭路基壓實(shí)度。如采用砂石料等固結(jié)性好、變形小的填筑材料處理橋頭填土。

4、充分重視路橋的超載問題

道路橋梁出現(xiàn)超載主要有三種情況：首先，車輛出現(xiàn)違規(guī)超載現(xiàn)象；其次，路橋通行的車流量超過了原來的設(shè)計(jì)；最后，早期的路橋服務(wù)年限較長，負(fù)載運(yùn)營。后兩者出現(xiàn)的原因是設(shè)計(jì)荷載與交通量的變化。超載現(xiàn)象會(huì)使橋梁的損傷程度加重，甚至?xí)霈F(xiàn)一系列的破壞事故。由于超載而引起的橋梁內(nèi)部的損傷是不容易恢復(fù)的，這就嚴(yán)重影響了路橋的使用，使其安全性與耐久性受到影響。

5、保證結(jié)構(gòu)的冗余設(shè)計(jì)、整體性、連續(xù)性

橋梁大多屬于桿系結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)保證結(jié)構(gòu)整體性和連續(xù)性，使構(gòu)件截面變化均勻、平順，這既符合美觀性的要求，也可以提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)過程中采用冗余設(shè)計(jì)可以橋梁更好的面對那些可能發(fā)生的問題，結(jié)構(gòu)擁有了安全儲(chǔ)備，就對局部損傷和變形有了較好的抵抗能力，這一點(diǎn)尤其適合我國超載現(xiàn)象嚴(yán)重的情況，此外，冗余設(shè)計(jì)還可以在某些偶然荷載如地震、爆炸等情況下給于結(jié)構(gòu)抗倒塌的能力。

6、完善道路與橋梁養(yǎng)護(hù)工作

路橋的安全質(zhì)量直接影響到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，然而路橋日常養(yǎng)護(hù)和管理工作是當(dāng)前公路工程養(yǎng)護(hù)管理工作中最為薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)，相關(guān)管理部門要加強(qiáng)對路橋養(yǎng)護(hù)的重視，只有這樣才能更好地開展路橋養(yǎng)護(hù)管理工作，處理好路橋管養(yǎng)過程中遇到的各種問題。在路橋工程的日常管理工作中，一定要提高整個(gè)養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍全體人員的綜合素質(zhì)，制定一系列完善的規(guī)章制度，定期開展路橋檢查和維護(hù)工作，如有必要還需對路橋進(jìn)行改造，這樣便可以有效提高路橋使用過程中的安全性和耐久性，為人們創(chuàng)造更好的出行條件。

7、積極借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)和成果

在國外，非常重視對結(jié)構(gòu)物進(jìn)行性能設(shè)計(jì)（ 即 PBD，Performance Based Design），內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的變形、裂縫、振動(dòng)、強(qiáng)健性、美觀、耐久性能、疲勞性等。PBD 研究主要是為了使結(jié)構(gòu)在運(yùn)營過程中除了保證最低的安全性要求外，尚應(yīng)有良好的使用性能（包括壽命和耐久性、抗腐蝕、耐疲勞性、美觀等 ）。就其本質(zhì)而言，國外的 PBD 理論，主要研究結(jié)構(gòu)在使用過程中表現(xiàn)出來的服務(wù)性能，分析使性能受到弱化的原因和其發(fā)生的機(jī)理、規(guī)律，尋求新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念和方法。

結(jié)束語

本文主要針對于關(guān)于路橋設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性進(jìn)行了相關(guān)方面的分析和研究，通過本文的探討，我們了解到在進(jìn)行路橋設(shè)計(jì)過程中通過有效的分析路橋可能出現(xiàn)安全性和耐久性問題的原因，并且有針對性的進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，能夠確保路橋設(shè)計(jì)的安全性和耐久性，有效提高路橋設(shè)計(jì)的質(zhì)量，確保路橋設(shè)計(jì)工作的順利完成。

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