基于安全性和耐久性的路橋設(shè)計(jì)探討

高翔

（安徽豐和工程咨詢有限公司安徽合肥　230000）

基于安全性和耐久性的路橋設(shè)計(jì)探討

高翔

（安徽豐和工程咨詢有限公司安徽合肥230000）

當(dāng)前，路橋設(shè)計(jì)面臨著安全性與耐久性方面的要求，在路橋設(shè)計(jì)中確保路橋的安全性與耐久性對于道路交通安全具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，在路橋設(shè)計(jì)過程中首先應(yīng)該對路橋設(shè)計(jì)安全性與耐久性的影響因素進(jìn)行分析，有針對性地提出提高路橋設(shè)計(jì)安全性與耐久性的措施，為我國未來路橋建設(shè)的發(fā)展提供參考與借鑒。

安全性；耐久性；路橋設(shè)計(jì)

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展與完善，作為交通基礎(chǔ)設(shè)施重要組成部分的公路路橋也得到了快速的發(fā)展。在這種背景之下，路橋設(shè)計(jì)的安全性與耐久性也得到了越來越多的關(guān)注與重視。本文結(jié)合相關(guān)的工作實(shí)踐，對路橋設(shè)計(jì)中存在的安全性與耐久性方面的問題及原因進(jìn)行了分析，為路橋設(shè)計(jì)工作提供參考與借鑒。

1　路橋設(shè)計(jì)中安全性與耐久性的影響因素分析

1.1路橋設(shè)計(jì)的相關(guān)法律法規(guī)并不完善

當(dāng)前，我國主要是通過相關(guān)的法律法規(guī)對路橋建設(shè)行為進(jìn)行約束，這種方式在一定程度上能夠?yàn)槁窐蛟O(shè)計(jì)的安全性與耐久性提供保障與規(guī)范作用，但是相對比較固定，不能更好地應(yīng)對路橋設(shè)計(jì)出現(xiàn)的新情況與新變化，導(dǎo)致路橋設(shè)計(jì)可能會(huì)出現(xiàn)無章可循的情況。當(dāng)前，我國路橋設(shè)計(jì)相關(guān)的法律法規(guī)、規(guī)范等并不完善，導(dǎo)致路橋設(shè)計(jì)的安全性與耐久性受到嚴(yán)重的不良影響。因此，相關(guān)部門應(yīng)該盡快出臺(tái)完善的制度規(guī)范，使我國的路橋設(shè)計(jì)能夠有章可循。

1.2路橋設(shè)計(jì)方案中不重視安全性與耐久性

在路橋建設(shè)的過程中完全是按照相關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工的，科學(xué)、合理、完整的設(shè)計(jì)方案對于路橋建設(shè)就有非常重要的指導(dǎo)意義。當(dāng)前，部分設(shè)計(jì)人員在個(gè)人利益或者經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使之下，在路橋設(shè)計(jì)方案制定的過程中并不能夠?qū)崿F(xiàn)對工程整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)規(guī)劃，而是將重點(diǎn)集中在建筑資金節(jié)約方面。這就導(dǎo)致路橋設(shè)計(jì)方案存在很多不合理的情況，導(dǎo)致路橋設(shè)計(jì)的安全性與耐久性存在隱患。例如，某大橋在建成之后不久就被貨車壓塌，專家對其原因進(jìn)行分析之后認(rèn)為主要是由于路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。

1.3路橋施工與管理并不恰當(dāng)

當(dāng)前，我國路橋設(shè)計(jì)在安全性與耐久性方面出現(xiàn)的問題中，最為主要的原因之一就是施工與管理的不當(dāng)。例如路橋突然坍塌、破壞等事故中，幾乎都是因?yàn)槁窐蚴┕べ|(zhì)量沒有達(dá)到相關(guān)的規(guī)范與設(shè)計(jì)要求，其中最為常見的就是材料強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，存在以次充好、偷工減料等嚴(yán)重問題。這些情況對路橋設(shè)計(jì)的安全性與耐久性造成了非常嚴(yán)重的損害。

1.4路橋建設(shè)中忽視疲勞損傷

當(dāng)前，路橋設(shè)計(jì)的相關(guān)疲勞損傷的研究將重點(diǎn)集中在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面。隨著路橋設(shè)計(jì)工程的不斷發(fā)展，人們開始認(rèn)識(shí)到混凝土對路橋疲勞損傷同樣存在著非常重要的影響。隨著研究人員對混泥土結(jié)構(gòu)疲勞損傷研究的不斷深入，已經(jīng)取得了一定的成果。在路橋建設(shè)的過程中，材料并不是均勻與連續(xù)的，這就導(dǎo)致路橋結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在部分缺陷。這些缺陷在荷載的不斷作用之下將會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來，同時(shí)不斷惡化，最終形成疲勞損傷。隨著路橋使用時(shí)間的不斷增加，路橋可能會(huì)由于疲勞損傷而出現(xiàn)輕微裂痕，如果不及時(shí)采取相關(guān)補(bǔ)救措施，將可能會(huì)引發(fā)路橋的脆性斷裂，引發(fā)難以想象的嚴(yán)重后果。

2　路橋設(shè)計(jì)中安全性與耐久性的提升措施

2.1實(shí)現(xiàn)路橋設(shè)計(jì)規(guī)章制度與施工管理的規(guī)范化

為了使路橋建設(shè)過程中能夠有法可依、有章可循，國家相關(guān)部門制定與完善相應(yīng)的政策、規(guī)程制度，促進(jìn)我國路橋建設(shè)更好的發(fā)展。實(shí)現(xiàn)路橋設(shè)計(jì)相關(guān)法律法規(guī)不斷完善的同時(shí)，也要確保路橋設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)都能夠按照國家的相關(guān)規(guī)定與制度進(jìn)行，從而降低路橋事故的發(fā)生率，確保我國路橋建設(shè)事業(yè)的良好發(fā)展。此外，在路橋設(shè)計(jì)的不同階段中，管理者應(yīng)該強(qiáng)化對設(shè)計(jì)的管理，防止設(shè)計(jì)中出現(xiàn)各種腐敗現(xiàn)象，確保設(shè)計(jì)方案能夠更加的客觀與全面，所使用的材料符合相關(guān)要求與標(biāo)準(zhǔn)，使路橋建設(shè)過程中的所有環(huán)節(jié)都能夠達(dá)標(biāo)。

2.2強(qiáng)化路橋設(shè)計(jì)中的材料質(zhì)量管理

在路橋設(shè)計(jì)中要重視材料的質(zhì)量管理，這是因?yàn)椴牧鲜怯绊懧窐虬踩耘c耐久性的重要因素。路橋大部分都采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，只有對鋼筋與混凝土的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，才能夠確保路橋設(shè)計(jì)的安全性與耐久性。此外，設(shè)計(jì)人員在施工方案中應(yīng)該對所采用的材料種類、規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)注，確保路橋材料質(zhì)量，提高路橋設(shè)計(jì)的安全性與耐久性。

2.3注重對路橋超載問題的管理

疲勞損傷始終都是路橋設(shè)計(jì)中的核心問題，鋼結(jié)構(gòu)疲勞會(huì)導(dǎo)致鋼材出現(xiàn)開裂的情況，最終可能導(dǎo)致路橋坍塌事件。路橋超載是路橋疲勞損傷最為關(guān)鍵的因素之一。當(dāng)前，路橋超載主要包括以下三種情況：①路橋已經(jīng)超過了使用年限，處于負(fù)載運(yùn)營的狀態(tài)中；②路橋上實(shí)際通信的車流量高于路橋原有設(shè)計(jì)；③車輛存在違規(guī)超載行駛的情況。①與②種情況出現(xiàn)的主要原因是路橋設(shè)計(jì)中的荷載變化與交通量增多，③種情況的主要原因是車輛違法超載所致，是道路交通運(yùn)送中較為常見的超載問題。超載問題如果不能夠得到及時(shí)的管理，很可能會(huì)引發(fā)路橋疲勞問題。超載會(huì)導(dǎo)致路橋疲勞應(yīng)力幅度與損傷的增加，甚至?xí)l(fā)結(jié)構(gòu)性破壞事故問題。超載問題造成路橋內(nèi)部不能夠恢復(fù)的損傷，導(dǎo)致路橋在正常稱在下的工作狀態(tài)發(fā)生變化，由此可能會(huì)危害路橋的安全性與耐久性。

2.4路橋的安全性耐久性設(shè)計(jì)中的具體對應(yīng)措施

路橋安全性、耐久性是指結(jié)構(gòu)、構(gòu)件在各種作用下維持使用功能。影響路橋結(jié)構(gòu)安全性、耐久性的因素有水分、空氣污染等環(huán)境作用及車輛的疲勞何在、振動(dòng)和磨損等力學(xué)作用。力學(xué)作用對路橋安全性、耐久性影響可通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算來解決，環(huán)境作用對路橋安全性、耐久性影響可通過原材料及配合比的選擇、結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)等來解決。

2.4.1道路設(shè)計(jì)中對策措施

（1）加強(qiáng)工程地質(zhì)勘察，采用先進(jìn)的地質(zhì)勘察手段，探明路線沿線工程地質(zhì)狀況，為道路總體設(shè)計(jì)方案、路基處理型式及防護(hù)的選擇等提供依據(jù)。

（2）注重指標(biāo)選線，選用連續(xù)均衡的平縱面指標(biāo)以提高行車安全性。路線設(shè)計(jì)注意不同設(shè)計(jì)單元之間連接路段技術(shù)指標(biāo)的均衡與連續(xù)，做到高低指標(biāo)的合理過渡。對相鄰路段進(jìn)行運(yùn)行速度協(xié)調(diào)性評(píng)價(jià)，對同一路段進(jìn)行運(yùn)行速度和設(shè)計(jì)車速協(xié)調(diào)性檢驗(yàn)；根據(jù)運(yùn)行速度檢驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)各專業(yè)設(shè)計(jì)。

（3）利用“運(yùn)行車速檢驗(yàn)”、“動(dòng)態(tài)三維視距檢驗(yàn)”來優(yōu)化線形，保證線形的連續(xù)均衡，確保優(yōu)良的平縱線形，從根本上是保證行車安全。

（4）采用主動(dòng)的“容錯(cuò)”措施，在條件允許路段，通過放緩路基邊坡，設(shè)置可逾越的排水設(shè)施等手段，提供足夠的“路側(cè)凈區(qū)”，降低交通事故概率，減輕事故損失。

（5）瀝青上面層建議采用膠粉瀝青混合料。這種材料具有高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性好，克服瀝青路面夏天高溫泛油、鼓包，冬天天氣寒冷開裂的缺陷。同時(shí)膠粉瀝青具有較強(qiáng)的降低路面應(yīng)力的能力，可以有效地防止反射裂縫顯著延長覆蓋層壽命。同等厚度條件下膠粉瀝青使用壽命比普通瀝青延長，從而減少道路維修費(fèi)用。

（6）在半剛性基層施工存在橫向裂縫、引起路面早期破壞的問題。為了更好地利用傳統(tǒng)路面結(jié)構(gòu)，提高路面結(jié)構(gòu)的使用壽命，根據(jù)設(shè)計(jì)及后續(xù)使用中對水穩(wěn)基層的研究，采用骨架密實(shí)的結(jié)構(gòu)級(jí)配、較低水泥劑量可以大大減少反射裂縫的出現(xiàn)。同時(shí)在半剛性基層上設(shè)置聚酯玻纖的方案，解決了半剛性基層的反射裂縫問題，取得了良好的效果。

2.4.2橋梁設(shè)計(jì)中對策措施

（1）加強(qiáng)對路側(cè)山體不良地質(zhì)的調(diào)查，避免因崩塌、滑坡等不良地質(zhì)造成的對橋梁施工和運(yùn)營期安全的影響。

（2）橋墩設(shè)計(jì)時(shí)充分調(diào)查水文、水利資料，避免洪峰來臨時(shí)，洪水、飄石等對橋墩的安全性造成影響。

（3）適當(dāng)提高混凝土結(jié)構(gòu)安全度，確保在最不利荷載組合下，并考慮遠(yuǎn)期荷載等級(jí)和使用功能的可能變化，結(jié)構(gòu)承載力和使用性能滿足規(guī)范要求，并留有必要儲(chǔ)備。

（4）盡量采用抗裂性能良好的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格控制混凝土裂縫寬度，并通過加強(qiáng)構(gòu)造鋼筋等控制混凝土施工及使用過程中大量出現(xiàn)的非工作裂縫；對于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)，使構(gòu)件不出現(xiàn)拉應(yīng)力。

（5）在設(shè)計(jì)中嚴(yán)格控制混凝土原材料及配合比指標(biāo)，采用強(qiáng)度大、密實(shí)度高、抗?jié)B性能好、收縮徐變好的高性能混凝土，必要摻加粉煤灰等外加劑，以提高混凝土的密實(shí)性。

（6）在結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)中，注重結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，各構(gòu)件截面尺寸變化處，均采用漸變，盡量避免剛度突變，減少應(yīng)力集中。

3　總結(jié)

路橋設(shè)計(jì)中的安全性與耐久性屬于系統(tǒng)工程，路橋設(shè)計(jì)工作人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中要全面地考慮問題，確保路橋工程能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)范、經(jīng)濟(jì)、安全、持久。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，路橋建設(shè)的數(shù)量、規(guī)模等方面都在不斷的發(fā)展與擴(kuò)大，路橋設(shè)計(jì)中的安全性與耐久性對社會(huì)的經(jīng)濟(jì)、安全等存在著非常重要的影響。當(dāng)前，我國的路橋設(shè)計(jì)還存在一定的問題，需要在未來的設(shè)計(jì)過程中不斷健全設(shè)計(jì)規(guī)范、完善設(shè)計(jì)方案、嚴(yán)格施工管理、健全設(shè)計(jì)理念等，從而在最大程度上確保路橋設(shè)計(jì)的安全性與耐久性，確保路橋工程質(zhì)量能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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U442.5

A

1673-0038（2015）15-0197-02

2015-3-25

高翔（1981-），男，中級(jí)工程師，主要從事路橋設(shè)計(jì)工作。