橋梁設(shè)計中的耐久性分析

李關(guān)鎖

(黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司，黑龍江 安達(dá) 151401)

?

橋梁設(shè)計中的耐久性分析

李關(guān)鎖

(黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司，黑龍江 安達(dá) 151401)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國橋梁工程的建設(shè)得到了大幅提高。但由于我國目前的橋梁設(shè)計水平還不夠完善和成熟，所以非常有必要對其耐久性進行分析。文章就公路橋梁 設(shè)計中耐久性的問題進行分析，并提出一些解決措施。

設(shè)計耐久性；學(xué)侵襲過度疲勞；自身結(jié)構(gòu)裂化

1 我國公路橋梁工程耐久性的現(xiàn)狀

我國近幾年發(fā)生了不少橋梁倒塌事故，造成了巨大的生命財產(chǎn)損失。通過分析調(diào)查可知，多數(shù)事故的原因都是施工質(zhì)量不滿足要求或設(shè)計不規(guī)范。在設(shè)計過程中，如果不重視偷工減料等 問題，則勢必會造成橋梁發(fā)生倒塌等嚴(yán)重事故。我國橋梁建設(shè)近年來雖然重視了其結(jié)構(gòu)安全的問題，但仍沒有充分考慮橋梁的耐久性，不僅使得橋梁的使用壽命達(dá)不到要求，而且隱藏的各種安全問題 常常成為事故的導(dǎo)火索。而不少橋梁垮塌事故 的發(fā)生，造成了生命和財產(chǎn)的巨大損失。通過調(diào)查分析表明，大多數(shù)大橋垮 塌等嚴(yán)重事故的主要原因是施工設(shè)計的違規(guī)，并不符合國際上對橋梁結(jié)構(gòu)的適用性、耐久性日益重視的發(fā)展趨勢，例如忽視設(shè)計、偽劣施工等。這些情況在一定程度上會使橋梁的耐久性變差，結(jié)構(gòu)性能變差，從而導(dǎo)致事故頻發(fā)。

2 影響公路橋梁安全耐久性問題的原因

2.1 設(shè)計過程中的問題

在進行公路橋梁設(shè)計的過程中，首要的工作就是要確?？茖W(xué)、經(jīng)濟、合理的設(shè)計。其次，要選擇一個可靠規(guī)范的設(shè)計，結(jié)構(gòu)及相關(guān)部件的設(shè)計相對標(biāo)準(zhǔn)的安全系數(shù)，以確保符合公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)安全。然而，在實際的設(shè)計過程中，有許多設(shè)計師過分強調(diào)安全，忽略了橋梁 結(jié)構(gòu)的耐久性的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的影 響，造成施工工人更難以實際操作。以致于投入運營后的公路橋梁 問題頻發(fā)，根本不能安全通行。這樣一來 不僅僅增加了橋梁維修的投資，還會影響到橋梁整體的經(jīng)濟效益。

2.2 施工過程中的問題

很多的橋梁在后期的運行中，沒過多久就會出現(xiàn)這樣那樣的安全問題，綜合數(shù)據(jù)來看，原因多數(shù)都是施工質(zhì)量不過關(guān)。從根本上來說，橋梁工程的承載強度必須要遠(yuǎn)強于一般的交通設(shè)施，因此在橋梁施工中，高強抗壓性的材料 勢必要優(yōu)先采用，而且材料最好要自重較輕，以便達(dá)到均衡受力的目的。同時，橋梁內(nèi)部的鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)要按設(shè)計要求的比例調(diào)配。此外，我們還應(yīng)根據(jù)各地區(qū)氣候差異，充分地考慮當(dāng)?shù)乜諝鉂穸取⑼馏w性質(zhì)等因素，合理安排施工材料。假使在某些特殊的氣候條件與地理環(huán)境下，施工設(shè)計方一旦沒有合理地去選擇適宜的施工材料，就容易導(dǎo)致橋梁耐久性能低，極有可能引發(fā)坍塌事故。另外，施工單位在施工過程中如果擅自采用劣質(zhì)材料，就會降低橋梁安全耐久性，后果可想而知。

2.3 后期橋梁運行超載的問題

(1)隨著時間的推移，早年修建的橋梁無法對現(xiàn)代化運營進行負(fù)載。

(2)橋梁設(shè)計之初的預(yù)計車流量與建成后存在差距。

(3)很多車輛存在違規(guī)超載的現(xiàn)象。

3 解決公路橋梁安全耐久性問題的對策

3.1 重視橋梁的耐久性方案設(shè)計

我們可以從設(shè)計的角度 考慮改善公路橋梁耐久性的問題，而且可以通過施工人員易于接受和操作的方式來進行。在施工以及橋梁后期投入使用時，橋梁需要承擔(dān)各方面的外來作用，諸如車輛、疲勞、超載等人為因素，以及不可抗拒的地震或其他自然災(zāi)害等因素：再加上公路橋梁本身會受到有害的化學(xué)物質(zhì) 以及環(huán)境對其的侵蝕；同時，在橋梁施工到運行過程中，其性能隨著時間的推移，會逐漸發(fā)生老化，這些因素在一定程度上會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物各部分產(chǎn)生損壞。很多實例表明，設(shè)計上的缺陷也是除材料和施工方面因素之外決定結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素之 一。橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計與耐久性設(shè)計有著本質(zhì)的不同，應(yīng)該采用灰色分析法由定量分析代替?zhèn)鹘y(tǒng)的定性分析的方式來對耐久性進行研究。耐久性不足導(dǎo)致了很多嚴(yán)重事故的發(fā)生，所以國外在進行橋梁設(shè)計階段時，會綜合考慮 橋梁構(gòu)造細(xì)節(jié)和結(jié)構(gòu)布局，并對公路橋梁的耐久性要求提高標(biāo)準(zhǔn)。目前某些國家新建設(shè)的公路橋梁在耐久性方面，其使用壽命已達(dá)到了70～100 年。因此，對于結(jié)構(gòu)易于檢查和維修方面一定要重視，這樣才能減少公路橋梁維修費用，并且使路橋梁的綜合經(jīng)濟效益得到提高、安全使用得到保障。

3.2 重視對疲勞損傷的研究

循環(huán)變化應(yīng)力是由橋梁結(jié)構(gòu)所承受的動荷載對其結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的力。循環(huán)變化應(yīng)力會造成橋梁的嚴(yán)重疲勞損傷。由于橋梁材料存在著非連續(xù)性以及不均勻性的特征，所以橋梁一旦受到非均勻荷載的作用， 其材料缺陷會因為此而發(fā)展成為非常大的裂紋。一旦這些裂紋得不到有效及時的控制，就很容易導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)或者材料發(fā)生脆性斷裂的現(xiàn)象。早期疲勞損傷不容易被察覺，但后果真的不堪設(shè)想。長久以來，疲勞損傷問題一直是鋼橋設(shè)計中的核心問題。隨著時間的推移，近幾年對于疲勞損傷的研究，已逐漸滲透到混凝土結(jié)構(gòu)。但由于起步的時間較晚，而且數(shù)量有限，因此還需要加強研究易受腐蝕動態(tài)性能與疲勞性能 的鋼筋混凝土構(gòu)件。

3.3 提高公路橋梁壽命

想要有效地保障公路橋梁的耐久性，則需要相關(guān)工作人員對公路 橋梁的構(gòu)造、施工中應(yīng)用的工藝技術(shù)以及整個結(jié)構(gòu)體系等進行有效控制，并按時做好對于相關(guān)的檢查和調(diào)研工作，從而使得公路和橋梁的質(zhì)量不斷得到提高。首先，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的細(xì)節(jié)應(yīng)該得到加強，例如首要的任務(wù)就是對應(yīng)力和裂縫進行嚴(yán)格控制、采用合理的方法對鋼結(jié)構(gòu)進行防腐涂裝 以及對構(gòu)造鋼筋進行增加。其次，要認(rèn)真研究橋梁結(jié)構(gòu)材料，確保公路橋 梁施工中所用材料符合標(biāo)準(zhǔn)。為了使得抗磨損能力得到增 強，高耐久性混凝土要優(yōu)先采用。再次，對于附屬設(shè)施的易替換性與橋梁主體結(jié)構(gòu)的耐用性要進行全面考慮，使得維護橋梁生命周期成本得到最大程度的降低。最后，如果橋梁建設(shè)資金富余，則可以對難以靠近 的構(gòu)件與下部結(jié)構(gòu) 基礎(chǔ)進行一個周期性維護檢查，甚至可以考慮增設(shè)諸如用環(huán)氧涂層來防護鋼護筒壁 的耐久性這樣的犧牲性保護設(shè)施。此外，需要做好跟蹤檢測的工作，進一步研究公路橋梁檢測養(yǎng)護方法、設(shè)施設(shè)置以及評價標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)上，還要提升相關(guān)技術(shù)的重視程度。只有這樣，才能確保設(shè)計方案的合理性和科學(xué)性，從而可以使得公路橋梁的壽命得以延長。

4 結(jié)束語

綜上所述，在橋梁設(shè)計中我們必須 要充分重視其安全耐久性，隨著時代的進步，我們的思想意識應(yīng)當(dāng)及時轉(zhuǎn)變，對于設(shè)計施工過程中發(fā)現(xiàn)的問題要有側(cè)重地選擇解決方式，及時做出處理，不斷地去創(chuàng)新設(shè)計方法，更新設(shè)計理念，以保障橋梁工程可以經(jīng)濟、科學(xué)地長久使用，從而讓人們的生活更 加安全和便利， 保證工程能充分發(fā)揮社會與經(jīng)濟效益。

2016-01-10

李關(guān)鎖(1988-)，男，本科，研究方向：助攻。

U442

C

1008-3383(2016)12-0125-01