路橋設(shè)計(jì)中的安全性及耐久性研究

（北京市市政專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院股份公司山西分公司，山西 太原 030000）

路橋設(shè)計(jì)中的安全性及耐久性研究

楊甜甜

（北京市市政專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院股份公司山西分公司，山西 太原 030000）

路橋已經(jīng)成為城市發(fā)展和建設(shè)中必不可少的一種交通運(yùn)輸路徑，其可以使城市交通擁堵問(wèn)題得到優(yōu)化改善，并使交通運(yùn)輸壓力得到緩解。在對(duì)路橋項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要注重其耐久性和安全性的提升，以使路橋項(xiàng)目的使用壽命和安全程度均得到提升。本文就此論述了在進(jìn)行路橋項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，提升其耐久性以及安全性的有效途徑。

路橋設(shè)計(jì)；安全性；耐久性

1 、前言

路橋工程已經(jīng)成為了道路運(yùn)輸體系中非常重要的一部分，其可以產(chǎn)生區(qū)域跨越的功能。由于路橋工程設(shè)計(jì)活動(dòng)關(guān)系因素眾多，所以設(shè)計(jì)人員需要對(duì)多方面展開(kāi)考慮分析，針對(duì)各個(gè)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)際、具體的探討，通過(guò)有效的途徑來(lái)提升路橋項(xiàng)目的耐久性和安全程度。

2 、路橋設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，提升其安全性及耐久性的有效途徑

2.1提升路橋設(shè)計(jì)安全性的辦法

預(yù)應(yīng)力混凝土路橋是當(dāng)前非常常見(jiàn)的路橋形式，下就預(yù)應(yīng)力混凝土路橋的設(shè)計(jì)要點(diǎn)展開(kāi)論述，從而促使其安全性增強(qiáng)。

等效荷載。一般在對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土來(lái)開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要應(yīng)用等效荷載。一般混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)受到預(yù)應(yīng)力鋼筋的負(fù)載作用，而在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以通過(guò)等效荷載來(lái)替代這一荷載形式。等效荷載是設(shè)計(jì)過(guò)程中必不可少的一種安全性參數(shù)，其通?？梢苑譃閮刹糠?，首先是在結(jié)構(gòu)錨固區(qū)會(huì)導(dǎo)致彎矩以及壓力出現(xiàn)，其次是在預(yù)應(yīng)力鋼筋曲率作用之下，會(huì)導(dǎo)致垂直束中心線(xiàn)逐步向橫向分布力，也可以因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋折轉(zhuǎn)而造成集中力受到影響。但是通常來(lái)說(shuō)除了需確定等效荷載之外，也應(yīng)當(dāng)對(duì)其內(nèi)力展開(kāi)測(cè)試，具體方式如下所示，順序依次為：以裂縫控制等級(jí)為基礎(chǔ)來(lái)對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋根數(shù)加以確定；在對(duì)跨中截面以及跨支座結(jié)構(gòu)中所出現(xiàn)的預(yù)應(yīng)力損失進(jìn)行計(jì)算時(shí)，除了需要考慮到預(yù)應(yīng)力鋼筋根數(shù)之外，也需要結(jié)合非預(yù)應(yīng)力面積；之后需要對(duì)預(yù)應(yīng)力損失平均值展開(kāi)計(jì)算；需將各跨預(yù)應(yīng)力損失相加求其平均值，并基于此來(lái)確定有效預(yù)加應(yīng)力；在確定等效荷載時(shí)，需要利用有效預(yù)加應(yīng)力以及線(xiàn)性數(shù)值；然后需要基于等效荷載作用下來(lái)開(kāi)展內(nèi)力分析 ；在確定各截面的主彎矩值時(shí)，需要通過(guò)線(xiàn)型加以計(jì)算；最后需要利用綜合彎矩以及主彎矩這兩種數(shù)值來(lái)確定出次彎矩。

預(yù)應(yīng)力損失。一般在預(yù)應(yīng)力混凝土路橋結(jié)構(gòu)之中，以下幾種情況的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失情況發(fā)生：混凝土材料在對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋環(huán)進(jìn)行過(guò)度擠壓之后，會(huì)造成鋼筋環(huán)的直徑縮小，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失發(fā)生；因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋材料和孔道之間存在溫差進(jìn)而造成預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn)；因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)松弛問(wèn)題，也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋發(fā)生了預(yù)應(yīng)力減等情況，進(jìn)而造成預(yù)應(yīng)力損失；因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋材料以及孔道壁之間發(fā)生摩擦，從而出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失問(wèn)題；因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋材料發(fā)生內(nèi)縮問(wèn)題，或者是錨具變形，造成預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn)；最后是因?yàn)榛炷脸霈F(xiàn)收縮或者是徐變等情況而發(fā)生預(yù)應(yīng)力損失問(wèn)題?；炷列熳兗礊榛炷猎趹?yīng)力不改變的情況下出現(xiàn)形態(tài)變化。預(yù)應(yīng)力損失并非一次性發(fā)生，二是分批出現(xiàn)的，預(yù)壓前以及預(yù)壓后均會(huì)出現(xiàn)一批預(yù)應(yīng)力損失，因此在計(jì)算環(huán)節(jié)需要對(duì)預(yù)應(yīng)力損失加以分批計(jì)算。

2.2增強(qiáng)路橋設(shè)計(jì)耐久性的途徑

截面抗裂性。在對(duì)此方面展開(kāi)計(jì)算時(shí)，需要按照各個(gè)級(jí)別結(jié)構(gòu)分別展開(kāi)計(jì)算。通常在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)之中，其裂縫等級(jí)一般可以可以劃分為三層，其中屬于一級(jí)結(jié)構(gòu)的不可存在裂縫；屬于二級(jí)結(jié)構(gòu)的一般情況下不能夠存在裂縫；屬于三級(jí)結(jié)構(gòu)的可以出現(xiàn)裂縫問(wèn)題。在計(jì)算確定截面抗裂性的過(guò)程中，除了需注意以上幾種情況之外，還應(yīng)當(dāng)對(duì)受彎結(jié)構(gòu)以及軸心受拉結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析可以得知，若是鋼筋材料的表面存在氯離子，并且氯離子呈現(xiàn)出擴(kuò)散趨勢(shì)，那么其擴(kuò)散時(shí)間以及保護(hù)層厚度之間往往會(huì)呈現(xiàn)平方成正比；另外保護(hù)層厚度同時(shí)也影響到CO2的擴(kuò)散速度。一般來(lái)說(shuō)在保護(hù)層厚度不斷提升的情況表，鋼筋材料會(huì)受到更好的保護(hù)，耐腐蝕能力會(huì)更強(qiáng)，為此保護(hù)層厚度不斷增加，則混凝土結(jié)構(gòu)會(huì)有更強(qiáng)的耐久性。

科學(xué)選擇和使用原材料。在選擇鋼筋材料時(shí)，一定要保證其質(zhì)量，從而使鋼筋結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的性能，從而使路橋項(xiàng)目的整體耐腐蝕性能以及可焊性得到優(yōu)化。為了更好的保護(hù)鋼筋以及鋼絞線(xiàn)材料，需要通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂將其牢牢包裹住，避免鋼筋材料和鋼絞線(xiàn)受到腐蝕。在選擇混凝土材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)多加考慮高性能的混凝土，并在設(shè)計(jì)路面的過(guò)程中考慮投入環(huán)氧瀝青混凝土材料，這種材料可以使路面混凝土強(qiáng)度更強(qiáng)，并且路面的迷失效果以及耐磨性更高。隨著時(shí)代的發(fā)展和新技術(shù)的產(chǎn)生，未來(lái)可以考慮投入耐堿玻璃纖維，從而使瀝青混凝土材料具有更高的韌性。但需要注意的是，瀝青在和水相互混合之后，會(huì)出現(xiàn)水化反應(yīng)，并且在反應(yīng)初期會(huì)造成混凝土材料的pH值在短時(shí)間之內(nèi)升高，所以選擇高強(qiáng)耐堿性能纖維材料是非常有必要的，這種 材料可以抵抗堿度環(huán)境，同時(shí)使路橋結(jié)構(gòu)具有更高的耐久性。

科學(xué)確定結(jié)構(gòu)以及各個(gè)構(gòu)件的型號(hào)。在開(kāi)展路橋設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)首先考慮箱形截面，這是因?yàn)檫@種截面形式可以增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的剛度，并且使路橋的疲勞振動(dòng)得以減弱。同時(shí)為了避免路橋結(jié)構(gòu)發(fā)生結(jié)構(gòu)性裂縫，需要將適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力施加到主橋結(jié)構(gòu)當(dāng)中的垂自以及水平構(gòu)件中，使結(jié)構(gòu)變形情況得到很好的控制，并降低開(kāi)裂問(wèn)題的發(fā)生幾率。在對(duì)構(gòu)件斷面展開(kāi)設(shè)計(jì)時(shí)，需要提升混凝土結(jié)構(gòu)棱角外觀(guān)斷面區(qū)域的強(qiáng)度以及密度，并對(duì)混凝土材料之中所用骨料的強(qiáng)度、粒度分布情況以及密度進(jìn)行分析，并對(duì)鋼筋的間距展開(kāi)合理的設(shè)置。防水層是很多路橋項(xiàng)目會(huì)使用的材料之一，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到的是，瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)以及鋼筋混凝土橋之間具有一定的附著力，而瀝青混凝土以及防水涂層間所具有的鋪裝層附著力需要超過(guò)這一附著力，防水層也可以用到橋面的頂面以及連續(xù)梁負(fù)彎矩界面之中，從而起到防治水分滲透的功能。

2.3其他注意要點(diǎn)

對(duì)路橋的載荷情況加以重視?，F(xiàn)在我國(guó)很多的路橋項(xiàng)目均存在超載情況，這一問(wèn)題一部分由于路橋項(xiàng)目自身的承載能力所導(dǎo)致的，但大部分使因?yàn)槁窐蚪Y(jié)構(gòu)在受到外部的壓力之后而出現(xiàn)超載情況，像是路橋上的通車(chē)輛過(guò)大，路橋項(xiàng)目的使用年限已經(jīng)到期等等。超載問(wèn)題的存在會(huì)造成路橋的使用年限大大縮短，并且也會(huì)導(dǎo)致路橋受到很大的損傷。由于路橋超載問(wèn)題在我國(guó)普遍存在，為此設(shè)計(jì)人員需要充分的考慮到這一點(diǎn)，基于實(shí)際的超載情況來(lái)開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。

重視路橋項(xiàng)目的疲勞損傷情況。路橋項(xiàng)目在長(zhǎng)時(shí)間的投入使用之后，可能會(huì)發(fā)生疲勞損傷情況，若是這種情況非常嚴(yán)重，則會(huì)造成財(cái)力以及人員方面的雙重?fù)p失，造成路面的使用質(zhì)量大打折扣。因此設(shè)計(jì)人員需要不斷的提升對(duì)路橋項(xiàng)目疲勞損傷情況的重視力度，除了需要做好各個(gè)主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之外，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)科學(xué)的設(shè)計(jì)路橋項(xiàng)目中的各個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位，并探討這些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)對(duì)路橋項(xiàng)目承受力的影響。同時(shí)還需要考慮到路橋項(xiàng)目投入使用之后的具體情況，像是車(chē)輛的通行情況，所受周?chē)h(huán)境的影響等，并以此為基礎(chǔ)來(lái)開(kāi)展加強(qiáng)設(shè)計(jì)。

結(jié)語(yǔ)：

總體而言，耐久性和安全性已經(jīng)成為了考衡路橋設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵要素。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮到路橋的載荷情況，同時(shí)分析路橋疲勞損傷情況，在進(jìn)行安全性以及耐久性設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)多方展開(kāi)設(shè)計(jì)分析，另外還應(yīng)當(dāng)積極學(xué)習(xí)新的設(shè)計(jì)理念方法，以使設(shè)計(jì)具有先進(jìn)性。

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1007-6344（2017）06-0294-01