市政公路橋梁設計中的安全性和耐久設計探討

劉前進

摘要：市政工程項目中，公路橋梁工程項目是一類常見的項目類型，而指導施工階段順利進行的重要途徑就是前期的科學設計，從設計工作的目標和內容上來講，公路橋梁工程的設計，以追求安全使用和長期的使用壽命為主要目標。本文重點對如何提高公路橋梁設計的安全系數(shù)和耐久性進行分析和討論。

關鍵詞：市政公路橋梁設計；安全性；耐久設計

公路橋梁工程中，要想實現(xiàn)橋梁工程建設并投入應用后具備良好的使用性能，除了從原材料和具體的施工環(huán)節(jié)入手對其進行改善外，還可以從前期設計階段入手，達到相應的目的。但從現(xiàn)階段的工作現(xiàn)狀來看，關于應用壽命和安全系數(shù)的研究還比較缺乏，這也是本文提出研究的主要目的。

一、安全性與耐久性影響原因

（一）設計理念落后

設計工作中，設計者的理念的先進性和科學性直接關系到具體設計工作所能取得的效果。而理念的形成，與理論知識的學習是密切相關的。但是目前在這一方面并不如我們所期望的，部分設計師專業(yè)性欠缺，制定出的設計方案并不完全符合工程計劃。而這種可行性不強的方案，很大一部分原因是設計師在設計過程中缺乏對施工區(qū)域和工程計劃的全面了解以及調查。通過對實際設計工作的觀察可見，公路橋梁工程暴露出來的耐久性問題和安全系數(shù)較低的問題，目前比較典型，會直接影響整體項目質量。

（二）管理者水平較低

施工設計階段的流程都是要求規(guī)范性和科學性的，因此，設計階段的具體工作，要想有序科學地進行，離不開專業(yè)管理人員的監(jiān)督和管理。但從目前的現(xiàn)狀來看，管理人員自身的綜合素質和技術水平仍然存在一定的問題，這與管理人員自身在工作中的思想意識和實際學習能力有一定的關系，其自身未能掌握科學的技術和方法，則對于設計流程的監(jiān)管，往往流于形式。另外，相關監(jiān)理部門的工作人員在責任意識和工作方法上也存在一定的不足，這都是影響設計階段工作質量的因素。而且，如鋼筋出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象或者脆化現(xiàn)象，則會直接影響到其正常應用效果，同時影響公路的正常使用壽命。

二、具體的改善策略研究

（一）重視結構耐久性

從外部環(huán)境的角度上來說，公路橋梁工程的使用環(huán)境相對穩(wěn)定性較差，也比較惡劣，從環(huán)境的類型上來看，可能遇到風、雨、雪等多種強對流天氣。這些外部環(huán)境因素，雖然是間歇性的對橋梁公路的結構產生影響，但由于其持續(xù)性特征，長期下來會使得其主體本身的應用性能下降。我國的大跨度市政公路橋梁建設，始于20世紀80年代，這一階段斜拉橋的建設已經取得一定規(guī)模。雖然目前并未出現(xiàn)嚴重的事故和問題，但長期的使用必然會影響其耐久性和安全系數(shù)，持續(xù)應用的話，既影響了使用又增大了經濟損失。

分析這些問題產生的原因，深入發(fā)現(xiàn)主要是由于在設計階段對于其橋梁設計的整體合理性和應用耐久性缺乏重視，且其橋梁設計的不合理現(xiàn)象主要體現(xiàn)在結構上。除此之外，原材料的應用也是一部分重要的影響因素。

從已有的研究成果和方向分析，現(xiàn)有的關于橋梁設計的研究主要集中在原材料的應用以及數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析上，關于結構的設計和如何解決應用耐久性的問題的研究相對比較有限。即使存在一部分結構設計方面的研究，也大多集中于計算角度的研究分析，對于具體細節(jié)的研究并不多見。

（二）深入研究疲勞損傷

疲勞損耗問題的產生，大多來源于車輛和風力，這兩個方面的荷載力最終匯聚成一種會發(fā)生周期性變化的應力來發(fā)生作用。正是這種混合的作用力，使得橋梁振動現(xiàn)象的發(fā)生頻率提升了，持續(xù)長期地發(fā)生這種情況，就會影響到橋梁結構的穩(wěn)定性。另外，如果在材料應用的環(huán)節(jié)，同時出現(xiàn)原材料不均勻連接的問題，則意味著橋梁在承受荷載力時，其本身的狀態(tài)也存在問題，當這些小型的問題積累起來后，以使得裂縫等問題的嚴重性增強，當裂縫逐漸增大，則會引起最終的結構斷裂。

（三）重視公路橋梁超載

關于超載的問題，主要有以下三種類型：第一，早期建設工程的超載問題。第二，設計承受力低于實際承重需求。第三，人為違規(guī)超載。其中，前兩個方面的出現(xiàn)原因主要來是由于設計中的負荷量發(fā)生變化以及實際的交通負荷量上升，最后一種現(xiàn)象的形成原因大多是由于超載車輛的行駛。從我國的實際情況來看，超載行駛的問題是加大損耗力度的重要原因。超載會增加市政公路橋梁的疲勞應力幅值，增加損壞，甚至造成超載引起的一些結構性損壞事故。

另外，超載問題所造成的公路橋梁損耗，還有著無法完全恢復的特點，當路面已經損壞，則會對其正常運行造成直接影響，進一步對車輛行駛的安全造成威脅。以混凝土原材料建設的公路橋梁工程為例，過載的現(xiàn)象最容易造成其結構上的直接開裂，從而發(fā)生不可逆的損耗現(xiàn)象。即使在移除負載之后也無法恢復裂縫。因此，在正常使用負荷下，不應破裂的結構破裂或原本較小的裂縫變成超過規(guī)格的裂縫或引起大的變形。這些因素都將對結構的長期性能和耐久性產生不利影響。

（四）借鑒國外先進經驗

從實際情況看，橋梁設計中易出現(xiàn)振動問題、變形問題以及耐久和安全性能不足的問題是非常典型的。國外目前在這兩個方面的技術都相對發(fā)展較快，且已經形成了針對性的專業(yè)技術。這對于我國的工程設計工作而言，都是具有一定的參考和借鑒價值的?？山Y合實際情況借鑒有價值的技術和方法開展設計工作。

（五）提升人員素質

從目前的設計人員素質和水平現(xiàn)狀來看，一方面缺乏具備專業(yè)技術能力的人才，另一方面，工作人員所掌握的技術也缺乏先進性。設計師識字的直接性決定了設計的質量。因此，應當重視設計時本身的能力提升問題，通過開展專業(yè)的培訓來提升設計人員的技能和素質，同時，加入技能考核和檢驗環(huán)節(jié)，確保其具備良好的實際操作能力，并逐步學習高級知識技能。

三、結束語

總的來講，我國的市政工程項目中，關于道路橋梁的建設和設計，在耐久性和安全性上還存在一些問題和不足，設計和施工人員應當針對這些不足的問題探尋其產生的原因，從而采取有效的措施杜絕問題的發(fā)生，從制度、人員角度完成內部問題的改善。另外，從外部因素的角度考慮，應當從技術學習、實踐經驗極積累的角度多從外部借鑒學習。

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（作者單位：中交三公局橋梁隧道工程有限公司）