公路橋梁設(shè)計(jì)中的耐久性分析

1湖州交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院 浙江湖州 313000；2南潯區(qū)善璉鎮(zhèn)人民政府 浙江湖州 313014

摘要：公路橋梁作為一項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，關(guān)系到人們的日常生活，對(duì)于緩解交通壓力，提高人們生活的便利性發(fā)揮著重要作用，其耐久性也成為人們逐漸關(guān)注的重點(diǎn)。只有在公路橋梁的設(shè)計(jì)中加強(qiáng)對(duì)安全性和耐久性的思考，才能減少公路交通中的事故隱患，達(dá)到工程建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的效果。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；設(shè)計(jì)；耐久性

引言

公路橋梁是我國(guó)交通系統(tǒng)的重要組成部分，在促進(jìn)城市聯(lián)系、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用。公路橋梁設(shè)計(jì)是橋梁建設(shè)中重要環(huán)節(jié)，若出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)帶來(lái)一系列不良影響，比如經(jīng)濟(jì)損失、交通事故等。在我國(guó)的橋梁設(shè)計(jì)工作中，一般都比較重視橋梁結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度，但是對(duì)其耐久性并不是十分的重視，而耐久性對(duì)整個(gè)橋梁而言是非常重要的一個(gè)性能指標(biāo)，由于這樣的狀況，很多橋梁在建設(shè)和使用的過(guò)程中也出現(xiàn)了各種各樣的問(wèn)題，為了轉(zhuǎn)變這樣的狀況，我們一定要對(duì)其安全性和耐久性加以研究。

1我國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析

我國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)一般比較重視橋梁的使用強(qiáng)度，對(duì)橋梁的強(qiáng)度極限進(jìn)行了重點(diǎn)分析，但忽視了橋梁的耐久性。雖然加強(qiáng)了對(duì)強(qiáng)度極限的考慮，但未能對(duì)使用極限提出相應(yīng)的要求和規(guī)范，而在橋梁的使用周期中，使用極限占據(jù)著舉足輕重的地位。在對(duì)橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，未能將強(qiáng)度與使用周期很好的結(jié)合起來(lái)，常常存在顧此失彼的現(xiàn)象。同時(shí)，公路橋梁設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)基本的使用功能，因此設(shè)計(jì)部門(mén)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)造時(shí)，并未能將后期的維護(hù)納入到考慮的范圍內(nèi)，這就造成了后期維護(hù)保養(yǎng)的困難，對(duì)交通安全事故埋下了極大的隱患。

2 提升公路橋梁耐久性的設(shè)計(jì)措施

2.1重視結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題

橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)和使用的過(guò)程中會(huì)受到環(huán)境和化學(xué)因素的影響，同時(shí)還要承受多方面的荷載，橋梁自身的材料也可能會(huì)造成不同部分的損傷和裂化，在大跨橋梁建設(shè)的過(guò)程中，國(guó)內(nèi)從上個(gè)世紀(jì)的80年代就修建了很多斜拉橋，在這一過(guò)程中出現(xiàn)了很多嚴(yán)重?fù)p害的例子，但是其在設(shè)計(jì)的過(guò)程中出現(xiàn)了耐久性方面的問(wèn)題，這樣就使得工程建設(shè)的過(guò)程中出現(xiàn)了較大的經(jīng)濟(jì)損失，在這一過(guò)程中必須要注意的一點(diǎn)就是這一問(wèn)題的出現(xiàn)和耐久性的設(shè)計(jì)有著十分密切的聯(lián)系。在我國(guó)，從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，人們對(duì)橋梁的耐久性越來(lái)越重視，同時(shí)在研究的過(guò)程中也取得了很多豐碩的成果，而在這些研究當(dāng)中，一般都是從統(tǒng)計(jì)的角度去看的，但是在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)的角度方面還很少有人進(jìn)行全面的研究，同時(shí)在很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，人們?cè)谘芯康倪^(guò)程中都比較重視結(jié)構(gòu)計(jì)算方法的研究，但是對(duì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)方面的處理還不是十分的重視，結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)和一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是存在著一定區(qū)別的，所以，我們不能將二者等同起來(lái)。

2.2重視對(duì)疲勞損傷的研究

橋梁結(jié)構(gòu)在運(yùn)行的過(guò)程中所要承受的所有荷載都是動(dòng)態(tài)荷載，這些荷載會(huì)在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成非常大的循環(huán)變化的應(yīng)力，同時(shí)這種應(yīng)力在變化的過(guò)程中還有可能會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，這樣一來(lái)給結(jié)構(gòu)本身也造成了非常大的不利影響。在循環(huán)荷載的影響下，結(jié)構(gòu)上的一些小的缺陷會(huì)慢慢變嚴(yán)重，在長(zhǎng)期的作用下會(huì)出現(xiàn)較大的損傷，甚至還會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的裂紋，早期階段，這些病害并不是非常容易察覺(jué)，但是其所產(chǎn)生的不良影響是非常明顯的。過(guò)對(duì)公路橋梁的疲勞損傷規(guī)律進(jìn)行探討，再進(jìn)行建筑材料的選擇，盡量選擇性能優(yōu)越的材料，規(guī)避各種結(jié)構(gòu)性的疲勞損傷，從而提高橋梁的安全性和耐久性。

2.3重視橋梁的超載問(wèn)題

汽車(chē)超載主要有三種情況：一是早期修建的老橋超齡負(fù)載運(yùn)營(yíng)；二是橋梁通行的車(chē)流量超過(guò)原設(shè)計(jì)；三是車(chē)輛違規(guī)超載。前兩種產(chǎn)生的原因主要是設(shè)計(jì)荷載的變化和交通量的增加；后者是車(chē)輛使用者違法超載營(yíng)運(yùn)，后兩種超載現(xiàn)象在我國(guó)公路運(yùn)輸中較為普遍。橋梁的超載一方面可能引發(fā)疲勞問(wèn)題。超載會(huì)使橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大、損傷加劇，甚至?xí)霈F(xiàn)一些超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞事故。另一方面，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和耐久性。例如，混凝土橋梁一直被認(rèn)為具有足夠的耐久性，但在汽車(chē)超載作用下，可能發(fā)生開(kāi)裂；裂縫即使在荷載卸除后能夠閉合，但由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部已經(jīng)受到損傷，構(gòu)件的開(kāi)裂彎距降低、剛度下降；于是在正常使用荷載作用下，本來(lái)不該開(kāi)裂的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或本來(lái)較小的裂縫成為超出規(guī)范允許的裂縫或產(chǎn)生較大的變形。這些都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期的使用性能和耐久性產(chǎn)生不利的影響，因此除了交管部門(mén)要加強(qiáng)管理外，也需要對(duì)超載帶來(lái)的后果進(jìn)行研究、分析。

2.4結(jié)合環(huán)境因素進(jìn)行設(shè)計(jì)

不同的地域特性對(duì)公路橋梁的建設(shè)有著不同的要求。例如，離海邊較近的公路橋梁工程，其要求抗氯離子腐蝕的能力一定要強(qiáng)。因此，在選擇材料的時(shí)候要加大對(duì)混凝土或鋼筋材料的性能要求。同時(shí)，由于不可預(yù)估的各種環(huán)境危害也會(huì)對(duì)橋梁的安全性和耐久性造成一定的影響，在設(shè)計(jì)時(shí)也要將各種環(huán)境影響納入考慮范圍，科學(xué)合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如說(shuō)橋面的設(shè)計(jì)坡度，排水管道的鋪設(shè)等。在實(shí)際施工過(guò)程中可能還會(huì)出現(xiàn)各種不可控的因素，這些因素可能導(dǎo)致施工工藝未能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，或者出現(xiàn)了一定偏差或誤差，此時(shí)需要設(shè)計(jì)部門(mén)與施工單位進(jìn)行溝通，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工狀況及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)圖紙。

2.5完善公路橋梁的設(shè)計(jì)規(guī)范

公路橋梁的設(shè)計(jì)缺乏統(tǒng)一且詳細(xì)的安全規(guī)范，導(dǎo)致設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)各種人為因素，對(duì)橋梁的安全性和耐久性造成一定的影響。只有建立完善的設(shè)計(jì)規(guī)范，并加強(qiáng)監(jiān)督管理，強(qiáng)調(diào)法律觀念，才能逐步建立良好的設(shè)計(jì)環(huán)境。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制之下，一定要加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)部門(mén)的監(jiān)督管理，避免各種惡性競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)象，規(guī)避各種貪污腐敗的行為。

2.6積極借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)和成果

在歐洲國(guó)家，非常重視對(duì)結(jié)構(gòu)物進(jìn)行性能設(shè)計(jì)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(yíng)過(guò)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。就其本質(zhì)而言，歐洲國(guó)家的PBD理論，主要研究結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)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。從歐洲人的觀點(diǎn)來(lái)看，PBD似乎是對(duì)以耐久性為核心的結(jié)構(gòu)使用性能指標(biāo)的綜合考慮。這一點(diǎn)對(duì)國(guó)內(nèi)工程界應(yīng)該是有啟示的。目前國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)可視為靜態(tài)的設(shè)計(jì)，它只定義了設(shè)計(jì)建成時(shí)刻結(jié)構(gòu)具有的工作能力和性能，而對(duì)營(yíng)運(yùn)期間性能隨時(shí)間的劣化及其實(shí)際的性能表現(xiàn)缺乏足夠的認(rèn)識(shí)和考慮；換言之，從經(jīng)濟(jì)性的角度講是只考慮了建造成本，而忽視了營(yíng)運(yùn)期的維護(hù)成本和與使用壽命相對(duì)應(yīng)的成本效益。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著公路橋梁建設(shè)的快速發(fā)展，其設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性已成為核心問(wèn)題，就目前情況來(lái)看，我國(guó)公路橋梁設(shè)計(jì)中還存在多方面的問(wèn)題，比如設(shè)計(jì)理論不成熟、方案設(shè)計(jì)不科學(xué)、施工的規(guī)范性欠缺。為了保障公路橋梁建設(shè)的良好發(fā)展，需要完善橋梁設(shè)計(jì)理念、重視公路橋梁的疲勞問(wèn)題、重視材料工藝水平設(shè)計(jì)、重視公路超載問(wèn)題、重視外在因素的影響、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量六個(gè)方面入手，做好公路橋梁設(shè)計(jì)工作，保障其安全性和耐久性，推動(dòng)我國(guó)公路橋梁建設(shè)的良性發(fā)展。

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