公路橋梁設(shè)計的安全性和耐久性研究

馬運(yùn)朝 楊國民

（1 湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖北 武漢 430079；2 湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 湖北 武漢 430079）

0 引言

橋梁設(shè)計不合理是導(dǎo)致公路橋梁安全性和耐久性不達(dá)標(biāo)的主要原因之一。而安全性和耐久性較差的橋梁往往會在達(dá)到使用年限之前出現(xiàn)諸多的問題，為了實現(xiàn)提高公路橋梁質(zhì)量的目的，就必須加強(qiáng)對于安全性和耐久性的研究。

1 安全性及耐久性的影響因素

（一）設(shè)計因素

從我國公路橋梁的設(shè)計現(xiàn)狀來看，“重研究，輕實踐”的現(xiàn)象較為普遍，從而導(dǎo)致設(shè)計出的公路橋梁無法達(dá)到預(yù)期的使用標(biāo)準(zhǔn)。實踐經(jīng)驗不僅僅是指設(shè)計橋梁的的工作經(jīng)驗，還要包括在公路橋梁工程當(dāng)中參與施工的經(jīng)驗。只有當(dāng)設(shè)計人員積攢下充足的經(jīng)驗之后，才能逐步提高自身的設(shè)計水平，確保所設(shè)計出的公路橋梁能夠達(dá)到預(yù)期的安全性和耐久性。但在實際當(dāng)中，部分設(shè)計人員過于重視對于理論數(shù)據(jù)的研究，片面重視橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的計算標(biāo)準(zhǔn)，并不會在設(shè)計的過程中考慮到客觀因素對公路橋梁質(zhì)量的影響。此外，有的設(shè)計人員并不會在開展設(shè)計工作時考慮公路橋梁的綜合性能，過于重視公路橋梁的某種指標(biāo)，從而導(dǎo)致其他指標(biāo)無法達(dá)到基本標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)公路橋梁在設(shè)計方面存在問題時，其存在的問題會在施工及投入使用后無限擴(kuò)大，最終造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響。

（二）施工因素

施工因素對于公路橋梁的安全性及耐久性影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是施工單位的技術(shù)水平不足，施工單位無法充分體現(xiàn)公路橋梁設(shè)計原理，從而導(dǎo)致公路橋梁的實際情況與設(shè)計方案有著較大的差異性。二是技術(shù)應(yīng)用存在不規(guī)范性。導(dǎo)致出現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用不規(guī)范的主要原因在于施工人員的技術(shù)能力不足和施工現(xiàn)場的監(jiān)理力度不足，常見的不規(guī)范操作包括混凝土配合比例不當(dāng)、預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉不足等。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，施工因素是導(dǎo)致公路橋梁安全性下降的主要原因。此外，個別施工單位會為了自身的經(jīng)濟(jì)效益，而在建設(shè)公路橋梁工程時選擇一些質(zhì)量較差的施工材料，從而導(dǎo)致建成后的公路橋梁出現(xiàn)質(zhì)量問題。

2 提高公路橋梁設(shè)計安全性和耐久性的措施

（一）轉(zhuǎn)變設(shè)計理念

設(shè)計理念是公路橋梁設(shè)計工作開展的主要依據(jù)?，F(xiàn)階段我國的公路橋梁設(shè)計理念存在諸多的弊端，且與歐美等國相比具有一定的滯后性。為了實現(xiàn)對于設(shè)計理念的完善和轉(zhuǎn)變，就必須加強(qiáng)理論研究，積極吸收國內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計理念，并結(jié)合公路橋梁工程的實際情況對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，如公路橋梁所在位置的地勢情況、氣候情況等，確保所應(yīng)用的設(shè)計理念具有較強(qiáng)的實用價值。需要注意的是，公路橋梁的設(shè)計理念必須從實用性和經(jīng)濟(jì)性兩個角度出發(fā)，要在確保公路橋梁質(zhì)量的基礎(chǔ)上，不斷對建設(shè)成本進(jìn)行控制。

（二）重視施工材料的選擇

在開展公路橋梁設(shè)計工作時，設(shè)計人員必須充分考慮施工材料對于公路橋梁安全性和耐久性的影響。一般情況下，我國的公路橋梁多數(shù)會以鋼筋混凝土材料為主，少數(shù)公路橋梁則會選擇碳纖維混凝土材料。無論是選擇何種的施工材料，必須確保材料的質(zhì)量能夠達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)公路橋梁所在位置的氣候變化情況對混凝土比例進(jìn)行選擇。

（三）重視橋梁結(jié)構(gòu)的科學(xué)性

公路橋梁的結(jié)構(gòu)組成會影響到整體的可靠性以及使用壽命，因而設(shè)計人員必須充分認(rèn)識到橋梁結(jié)構(gòu)的重要作用，并在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)時始終遵循科學(xué)的基本要求。首先，設(shè)計人員需要根據(jù)橋梁的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)以及施工現(xiàn)場的情況進(jìn)行深入的分析研究，最終選擇具有適用性的橋梁結(jié)構(gòu)。我國的公路橋梁結(jié)構(gòu)類型主要分為兩類：一是大跨度橋梁。顧名思義，大跨度橋梁具有跨度較高的特點，其施工難度較高，施工周期較長，資金投入較大，應(yīng)用頻率相對較低。二是標(biāo)準(zhǔn)跨度橋梁。標(biāo)準(zhǔn)跨度橋梁是我國交通網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最多的橋梁結(jié)構(gòu)形式，國內(nèi)對于標(biāo)準(zhǔn)跨度橋梁的研究較多，施工經(jīng)驗豐富，基本已經(jīng)形成了系統(tǒng)的設(shè)計體系。不同的橋梁結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計要求及設(shè)計重點也存在較大的差異性，但影響橋梁結(jié)構(gòu)的因素卻基本相同。

（四）重視超載現(xiàn)象

超載現(xiàn)象對于公路橋梁的危害較大，盡管我國的交通部門出臺了多種措施對超載現(xiàn)象進(jìn)行控制，但卻無法從根本上避免超載現(xiàn)象的出現(xiàn)。由于我國國土遼闊，交通網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，公路橋梁的數(shù)量較多，僅僅依靠交通部門及公路橋梁管理部門是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法達(dá)到控制超載現(xiàn)象出現(xiàn)的目的。因此，相關(guān)部門必須加強(qiáng)對于超載現(xiàn)象危害性的宣傳工作，讓廣大人民群眾意識到超載現(xiàn)象對于公路橋梁的危害性。從實際情況來看，常見的超載現(xiàn)象主要包括以下幾種：一是公路橋梁的實際荷載能力超過了預(yù)期的荷載能力。導(dǎo)致這種現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因在于設(shè)計及施工環(huán)節(jié)，從而使得公路橋梁的荷載能力沒有達(dá)到預(yù)期的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，且橋梁管理部門無法及時發(fā)現(xiàn)這種狀況，所以導(dǎo)致公路橋梁長期處在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)。二是車輛超載。車輛超載指的是部分通過公路橋梁的車輛存在超載問題。一般情況下，車輛超載只要能夠低于公路橋梁的荷載量，對橋梁的質(zhì)量及壽命的影響較小。但在車流量密集的時間段，車輛超載對于公路橋梁的負(fù)面影響也會隨著荷載量的提高而上升。例如：2010年8月8日，一輛超載貨車在通過廣東省陽山青蓮公路橋時，由于其自身質(zhì)量超過了公路橋梁的路面承載量，導(dǎo)致橋梁路面出現(xiàn)了大面積塌陷的情況。這種情況不僅僅危害到了人民群眾的人身安全和財產(chǎn)安全，更會導(dǎo)致交通擁堵現(xiàn)象的發(fā)生，給人民群眾的出行造成極大的不便。三是橋梁的荷載能力下降。當(dāng)公路橋梁的使用時間較長時或者長期處在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)時，橋梁的荷載能力會隨之下降。

（五）提高對于耐久性設(shè)計的重視程度

忽視耐久性設(shè)計，重視結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是我國公路橋梁設(shè)計工作中的一種現(xiàn)狀。此外，當(dāng)公路橋梁竣工之后，工程的驗收部門及質(zhì)量檢驗部門也會將橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度作為主要的檢查方向。橋梁在投入使用之后，對于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的檢修和維護(hù)工作也是重點。由此可見，忽視耐久性的情況從設(shè)計環(huán)節(jié)一直延續(xù)到了養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，這也在無形之中降低了橋梁的使用壽命。

（六）重視客觀因素對安全性和耐久性的影響

客觀因素指的是除設(shè)計和施工因素之外的其他因素，如自然降水、大風(fēng)、銹蝕現(xiàn)象、汽車附加橋梁的應(yīng)力等。外界因素對于橋梁的影響存在隱蔽性和輕微性的特點，雖然并不會直接危害橋梁質(zhì)量，但卻會持續(xù)對橋梁造成傷害，并致使橋梁性能下降。因此，在設(shè)計公路橋梁時，設(shè)計人員必須充分考慮外界因素對于橋梁安全性和耐久性的影響，不能僅僅依靠橋梁的設(shè)計要求作為主要的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，并在條件允許的情況下適當(dāng)添加防護(hù)體系，降低客觀因素對于公路橋梁的危害。

3 結(jié)語

綜合來看，公路橋梁設(shè)計工作必須始終圍繞安全性和耐久性，綜合分析全部的影響因素，從客觀角度對設(shè)計方案作出正確的評價。此外，設(shè)計人員還應(yīng)當(dāng)在設(shè)計方案中標(biāo)注施工的重點難點，確保不會出現(xiàn)違規(guī)施工或者不規(guī)范施工的現(xiàn)象。