公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性分析

王彩芳

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，同時(shí)也帶動(dòng)了我國交通事業(yè)的迅速騰飛。改革開放以來，我國的橋梁工程獲得了巨大的發(fā)展，隨著公路交通網(wǎng)的不斷的完善，大量的山區(qū)和交通不便的地區(qū)都修建了高速公路。但是應(yīng)該看到我國的交通事業(yè)還存在著一些問題，其中比較突出的就是橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性的不足，嚴(yán)重的影響了我國交通事業(yè)的發(fā)展。因此，要必須分析橋梁設(shè)計(jì)中存在的安全性和耐久性出現(xiàn)的問題，并加以預(yù)防和解決。

關(guān) 鍵 詞：橋梁設(shè)計(jì) 安全性 耐久性

1.橋梁設(shè)計(jì)安全的構(gòu)成

橋梁的安全性和耐久性是橋梁設(shè)計(jì)者永遠(yuǎn)追求不變的宗旨。所謂安全性是指結(jié)構(gòu)防止破壞倒塌的能力，主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力和結(jié)構(gòu)的整體牢固性上。耐久性是指結(jié)構(gòu)抵抗外界環(huán)境、有害化學(xué)物質(zhì)侵蝕的能力。

1.1橋梁結(jié)構(gòu)的安全性

橋梁結(jié)構(gòu)的安全性主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的整體牢固性和構(gòu)建的承載能力兩個(gè)方面[1]：

1）橋梁結(jié)構(gòu)的整體牢固性是指結(jié)構(gòu)不應(yīng)出現(xiàn)與其原因不相稱的破壞后果，即在橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部破壞的情況下，避免發(fā)生大范圍連續(xù)破壞倒塌的

能力。結(jié)構(gòu)安全性良好的橋梁，依靠結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)良的延性和必要的冗余度，在對(duì)付地震、爆炸等災(zāi)害或因人為差錯(cuò)導(dǎo)致的災(zāi)難方面，能夠發(fā)揮較大作用，有效減輕災(zāi)害損失。

2）橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力是指橋梁結(jié)構(gòu)具有的承受車輛、風(fēng)、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用的能力。負(fù)荷超載，是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的最大威脅，主要體現(xiàn)在以下兩方面：①時(shí)間的超負(fù)荷或超載，會(huì)使橋梁應(yīng)力幅度加大、損傷加劇，甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞事故；② 由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復(fù)，將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生變化，從而可能危害橋梁的安全性。

1.2橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性

在橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工規(guī)范中，人們往往把重點(diǎn)放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，而對(duì)環(huán)境因素作用下的耐久性要求則相對(duì)考慮較少，實(shí)際上這樣做存在很大的弊端。

2.我國公路橋梁工程的安全性

和耐久性現(xiàn)狀

2.1 橋梁安全事故舉例

近年來，橋梁垮塌事故時(shí)有發(fā)生，造成了巨大的人民生命財(cái)產(chǎn)損失和惡劣的社會(huì)影響。一座橋梁倒塌，可能是“偶然”，九天之內(nèi)四座橋梁垮塌和一座傾斜，一定有必然的因素。2011年7月11日至7月19日，我國九天之內(nèi)五座橋梁垮塌或傾斜，本該百年壽命的大橋頻現(xiàn)“短命”，令人觸目驚心。7月11日，建于1997年的江蘇鹽城境內(nèi)榆河橋倒塌； 7 月12日，武漢黃陂一高架橋被發(fā)現(xiàn)引橋嚴(yán)重開裂，橋體開裂發(fā)生時(shí)，此橋還沒正式通車；7月14日，建成不到十二天，造價(jià)逾千萬的當(dāng)?shù)貥?biāo)志性工程武夷山公館大橋倒塌； 7月15日，通車僅14天的杭州錢江三橋引橋橋面塌落； 7月19日，重達(dá)160t的嚴(yán)重超載貨車，通過北京市寶山寺白河橋時(shí)，造成橋梁坍塌。

2.2 橋梁安全性與耐久性問題研究現(xiàn)狀

橋梁安全性與耐久性研究在與橋梁病害的斗爭中已取得許多進(jìn)展。主要體現(xiàn)在如下方面。

1）高性能材料?；炷敛牧现饕性诖髿猸h(huán)

境中混凝土碳化和鋼筋銹蝕問題，主要?dú)w納為對(duì)建筑材料的耐久性退化機(jī)制研究和對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)性能蛻化后的耐久抗力研究。這些研究大多是從材料和統(tǒng)計(jì)分析角度進(jìn)行的[2]，對(duì)如何從結(jié)構(gòu)應(yīng)用角度改善橋梁耐久性卻缺乏研究； 鋼結(jié)構(gòu)方面主要為防腐、耐熱、耐火和高強(qiáng)等綜合性能的研究。

2）荷載標(biāo)準(zhǔn)。橋梁載重設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了從汽- 10到汽-超20發(fā)展過程，目前規(guī)范采用公路-I級(jí)、特殊車列等，雖然荷載標(biāo)準(zhǔn)提高了不少，但相對(duì)國外車輛荷載還很低。

我國橋梁結(jié)構(gòu)安全性與耐久性研究雖然取得上述成果，但從事故調(diào)查分析結(jié)果證明，橋梁結(jié)構(gòu)安全性與耐久性是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及的方面和因素還很多，如不按圖施工、偷工減料、政府過多干預(yù)、設(shè)計(jì)中態(tài)度不嚴(yán)謹(jǐn)、養(yǎng)護(hù)不及時(shí)和自然災(zāi)害等。上述任何方面都還有許多問題需研究，一切影響橋梁結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的問題在今后相當(dāng)長的時(shí)間里需要研究。

3.橋梁安全性、耐久性差的主要原因

3.1設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不完善

要想確保橋梁的安全性和耐久性，首先要有科學(xué)可靠的橋梁設(shè)計(jì)。有的橋梁設(shè)計(jì)為了追求橋梁造型的美觀，或是為了滿足規(guī)范安全度的需要，而欠缺對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)體系以及日后使用維護(hù)的考慮。

3.2施工和管理水平低

國內(nèi)外多座橋梁的突然破壞與倒塌，已使工程界對(duì)橋梁安全性問題倍加關(guān)注。一般的看法認(rèn)為當(dāng)前的工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導(dǎo)致。對(duì)于短期內(nèi)發(fā)生的諸如突然破壞與倒塌，多是由于施工質(zhì)量沒有達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，典型的問題包括材料強(qiáng)度不足和施工工藝不合格等；也有個(gè)別橋梁存在諸如偷工減料、以次充好等嚴(yán)重的管理問題， 更是對(duì)橋梁安全造成致命的損害。

4.提高橋梁結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的對(duì)策和建議

4.1合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，可以有效提高橋梁的安全性和耐久性。橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式主要分為大跨度橋梁和標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋。大跨徑橋梁由于控制因素不同，方案也各不相同，具有較強(qiáng)的個(gè)性特征，而標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋則更多的是具有共性特征。在實(shí)際工作當(dāng)中，很少采用大跨徑橋梁的設(shè)計(jì)方案，標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋因?yàn)榫哂惺亡方便、造價(jià)經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制裝配等諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛。

4.2在設(shè)計(jì)過程中?？茖W(xué)使用材料

鋼筋混凝土的質(zhì)量和合理使用對(duì)橋梁的安全性具有極其重要的作用。鋼筋混凝土的質(zhì)量直接影響到結(jié)構(gòu)的適用性、安全性和耐久性?；炷恋哪途眯灾饕Q于混凝土的材料組成，其中水灰比、水泥用量、強(qiáng)度等級(jí)均對(duì)耐久性有較大影響。橋～MTCD62明確規(guī)定了不同使用環(huán)境下[4]，結(jié)構(gòu)混凝土的基本要求、對(duì)影響混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低強(qiáng)度等級(jí)、最大氯離子含量和堿含量做出了限制規(guī)定，這是橋～JTGO62對(duì)公路橋涵結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的基本要求，設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格遵照執(zhí)行。

4.3 加強(qiáng)對(duì)橋梁耐久性的理解

橋梁建成使用期內(nèi)需要經(jīng)受風(fēng)霜雨雪的考驗(yàn)，重壓力的折磨，在現(xiàn)代社會(huì)甚至還有酸性物質(zhì)的侵蝕等等，這些因素都應(yīng)該在設(shè)計(jì)師的考慮范圍內(nèi)。尤其是對(duì)于大型橋梁大型工程的設(shè)計(jì)，其要求使用年限長，而且大型跨河跨江橋梁車流量大，沖擊也大，加上這些橋梁位置基本都是重要的交通通道在使用年限內(nèi)超負(fù)荷使用時(shí)常出現(xiàn)，其設(shè)計(jì)就應(yīng)該特別注意[5]。

5.結(jié)語

橋梁安全性和耐久性已成為迫切需要解決的問題，我們應(yīng)該積極借鑒國外成功的經(jīng)驗(yàn)和做法，除了加強(qiáng)施工質(zhì)量管理外，要從橋梁設(shè)計(jì)理念和結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)造的角度做好耐久性的設(shè)計(jì)[9]，同時(shí)也需要研究疲勞和超載等因素對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的影響[10]。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐凱東，李博.橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性

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[3] 魏松，陳祥晨.橋梁結(jié)構(gòu)安全性與耐久性問題的思考[J]工程質(zhì)量.2010（9）

[4] 遲金紅.橋梁結(jié)構(gòu)耐久性病害現(xiàn)象與成因分析[J].硅谷，2008，（17）.

[5] 吳浩峰，《疲勞損傷對(duì)道橋的危害》[J].橋梁專刊2008

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[9] 顧安邦，橋梁工程（下）[M1]，人民交通出版社。2000.

[10] 李國豪，橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與振動(dòng)口哪，中國鐵道出版社，2002.

[11] 劉山洪，劉毅.橋梁病害種類及處理方法[J] . 重慶交通大學(xué).