市政橋梁設(shè)計的安全性與耐久性探討

王立勇

摘要：在城市建設(shè)中，市政橋梁設(shè)計一直處于比較重要的地位，它作為城市發(fā)展中必須的基礎(chǔ)設(shè)計，在實踐和理論上都得到了長足發(fā)展，但在設(shè)計過程中還是免不了出現(xiàn)安全性與耐久性方面的問題，導(dǎo)致橋梁質(zhì)量受到影響，進而影響整個市政橋梁設(shè)計的發(fā)展。為此，本文將對這些市政橋梁設(shè)計中的安全性與耐久性方面問題進行探討，并對其提出相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：市政橋梁設(shè)計;安全性與耐久性;解決策略

1.市政橋梁設(shè)計中安全性與耐久性較差的原因

市政橋梁整體質(zhì)量的下滑，往往都是因為個別個體的質(zhì)量不足而導(dǎo)致的，這些個體由于在早期設(shè)計中就存在各種問題，所以在修筑好之后安全性和耐久性方面均不夠穩(wěn)定，不足以達到最初的設(shè)計要求。在市政橋梁設(shè)計的眾多問題中，最常出現(xiàn)的一般有以下幾種：（1）在橋梁設(shè)計中過于強調(diào)橋梁的強度和剛度極限，沒有考慮施工環(huán)境、使用情況等綜合因素，導(dǎo)致設(shè)計不能達到最初的預(yù)期效果;（2）橋梁設(shè)計施工時只關(guān)注前期施工，而不關(guān)心后期維護，使得一些設(shè)計本來較為完善的橋梁也會因為后期養(yǎng)護的不足而大大縮減使用壽命;（3）在設(shè)計中過于注重橋梁強度和剛度的計算與校核，卻沒有考慮橋梁自身的耐久性，導(dǎo)致橋梁抗循環(huán)沖擊的能力不足，無法達到設(shè)計要求。

2.市政橋梁安全性與耐久性較差的原因

2.1橋梁施工和管理水平的不足

在市政橋梁的建設(shè)中，很多橋梁的隱患問題都是來源于橋梁施工和管理水平的不足，這些橋梁上頻頻出現(xiàn)的問題，也引起了人們對橋梁安全問題的關(guān)注。市政橋梁的建設(shè)中，這些不足主要體現(xiàn)在橋梁施工時的預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉不符合規(guī)范，混凝土的澆筑、振搗不到位，和管理層在處理這些問題時的不作為、不專業(yè)，這些不足會導(dǎo)致橋梁的承載力受到影響，長時間后甚至?xí){到橋梁整體結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

2.2橋梁后期的管理與養(yǎng)護不到位

橋梁的后期管理與養(yǎng)護是提高橋梁使用壽命，確保橋梁質(zhì)量的極佳手段，良好的管理養(yǎng)護對于確保橋梁安全有著非常大的正面效果，但在市政橋梁建設(shè)中，往往會出現(xiàn)過于注重橋梁的初期建設(shè)，而忽略橋梁的后期維護管理的問題。因為設(shè)計基準期是針對橋梁中的承重構(gòu)件而言，而并非是主要構(gòu)件，所以，對于那些使用壽命只有20～30年的，例如斜拉索護套、支座等構(gòu)件來說，后期的養(yǎng)護和管理就尤為重要。

2.3橋梁設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施不完善

在市政橋梁的設(shè)計過程中，第一步就是要根據(jù)施工處的自然環(huán)境和場地條件來選擇出合適的橋型結(jié)構(gòu)，從而確定橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ);第二步則是要分析結(jié)構(gòu)受力和設(shè)計構(gòu)造措施，同時，這也是普遍發(fā)生問題的一步，有些市政橋梁設(shè)計在進行這一步時會過度的重視強度剛度的設(shè)計，而在安全耐久性方面卻考慮的很少，這主要是因為大多數(shù)的設(shè)計人員不夠重視構(gòu)件在組成結(jié)構(gòu)體系后的整體工作性能，只在單個構(gòu)件上進行計算。

3.解決市政橋梁設(shè)計中安全性與耐久性較差的方法

3.1重視市政橋梁耐久性的設(shè)計方案

市政橋梁在使用過程中，往往會承受很多的外界因素影響，例如頻繁往來的車輛、地震作用、超載破壞和疲勞破壞等等;這些外因再加上橋梁自身材料的腐蝕和疲勞以及施工過程中出現(xiàn)的種種問題，如果是耐久性不足的橋梁設(shè)計方案，就很有可能出現(xiàn)橋梁損害事故，從而影響橋梁的正常使用，造成嚴重的經(jīng)濟損失。由此可見，橋梁的耐久性設(shè)計與橋梁是否會出現(xiàn)工程問題息息相關(guān)，是市政橋梁建設(shè)中必須考慮的一環(huán)。因此在市政橋梁設(shè)計中，應(yīng)該以應(yīng)用灰色分析法，將市政橋梁設(shè)計從定性分析向定量分析發(fā)展，加強設(shè)計、施工中的檢查與維護等方法，來確保市政橋梁的安全性和耐久性，保障人民的生命財產(chǎn)安全。

3.2加強對市政橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞損傷研究

市政橋梁結(jié)構(gòu)在使用中會承受到各種不同人為因素和自然因素的反復(fù)作用，加之橋梁結(jié)構(gòu)材料的不均勻性和非連續(xù)性，在這樣的循環(huán)荷載下，橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)就會逐漸形成宏觀裂紋，進而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)脆性破壞，同時，這樣的長期負載難免會使橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生累積性應(yīng)力變化，致使橋梁抗疲勞性能下降，引發(fā)內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞損傷破壞。為了避免疲勞問題所帶來的損傷，在這樣的情況影響下，施工中開始將混凝土結(jié)構(gòu)的動態(tài)控制、耐腐蝕性和疲勞控制視為重點，市政橋梁設(shè)計也把疲勞設(shè)計和耐久性設(shè)計作為了核心內(nèi)容，以針對局部關(guān)鍵部位和兼顧整體為設(shè)計要求，盡可能的提高市政橋梁建筑的耐久性，避免疲勞問題的發(fā)生。

3.3提升設(shè)計人員專業(yè)能力，強調(diào)安全性與耐久性

設(shè)計人員在橋梁設(shè)計中占據(jù)著重要地位，甚至直接影響著橋梁形態(tài)和橋梁的基本性能與質(zhì)量，所以，設(shè)計人員的專業(yè)水平必須時刻通過學(xué)習(xí)和研究來不斷提升，在市政橋梁設(shè)計中更多的儲備相關(guān)方面的專業(yè)知識，使橋梁在安全方面更加穩(wěn)固，在功能方面更加豐富。除此之外，相關(guān)的市政部門也要在橋梁設(shè)計時更多強調(diào)橋梁的安全性與耐久性，保障這兩點在設(shè)計中能夠得到重視。

4.案例分析

寒溪河大橋為增加橋梁結(jié)構(gòu)耐久性，增強其抗裂防滲性能，對材料采用如下措施：（1） 水泥：選用低水化熱和低含堿量水泥，不應(yīng)采用早強水泥和C3A含量高的水泥。水泥強度應(yīng)與混凝土設(shè)計強度相適應(yīng)。水泥質(zhì)量必須符合GB175-1999標準，所有水泥均應(yīng)采用大廠水泥，工地水泥應(yīng)按儲存條件及時間的不同，定期分批抽樣送檢，以保證標號無誤;（2） 粗骨料：對于砼粗骨料采用天然礫、卵石料或人工軋制碎石，C50砼的粗骨料必須采用軋制碎石，骨料均應(yīng)分級篩分，以便配合比達到最佳級配范圍。C50以下砼的粗骨料可采用軋制碎石或卵石。碎卵石質(zhì)量必須滿足GB/T14685-2001標準;（3） 細骨料：砼必須采用天然中粗砂。砂的質(zhì)量必須滿足GB/T14685-2001標準。關(guān)于耐久性混凝土原材料的選用和對施工的要求應(yīng)按中國土木工程學(xué)會標準《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與施工指南》（CCES01-2004）的有關(guān)規(guī)定辦理。有關(guān)橋梁施工工藝及質(zhì)量檢查標準，除按《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）有關(guān)條文辦理外，施工前應(yīng)認真閱讀各具體設(shè)計圖紙，領(lǐng)會設(shè)計意圖，并采取必要的復(fù)核措施。其連續(xù)梁、主橋過渡11#墩設(shè)計如圖1所示，空心板、連續(xù)梁過渡7#墩如圖2所示：

5.結(jié)束語

總之，市政橋梁設(shè)計是十分復(fù)雜繁瑣的，在設(shè)計中要涉及到大量的專業(yè)知識，同時，橋梁設(shè)計也是一項長期、系統(tǒng)的工程，單單由設(shè)計人員進行是不可行的，相關(guān)的政府部門也要加大對橋梁工程的監(jiān)督和管理，從而保障與促進市政橋梁設(shè)計的安全性與耐久性。

【參考文獻】

[1]蔡仕強.市政橋梁設(shè)計的安全性與耐久性[J].工程建設(shè)，2017，49（03）：54-56.

[2]鄺德明.市政橋梁設(shè)計的安全性與耐久性探討[J].山西建筑，2016，42（06）：169-170.