道路橋梁設(shè)計的安全性和耐久性研究

徐培培

摘 要：道橋設(shè)計是國家基建工程的重要組成部分，對國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展及社會進(jìn)步具有重要意義。近年來，國家發(fā)展腳步悄然加快，相關(guān)道橋工程負(fù)責(zé)部門已經(jīng)逐步認(rèn)識到提高工程安全性及耐久度的重要性。基于此，本文以工程設(shè)計角度為分析切入點，對提高當(dāng)前道橋工程質(zhì)量進(jìn)行相關(guān)分析。

關(guān)鍵詞：道橋工程；工程設(shè)計；安全性；耐久性

中圖分類號：U412；U442.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）17-0108-03

Study on the Safety and Durability of the Bridge Design of Municipal Roads

XU Peipei

Abstract： The design of highway and bridge is an important part of the national infrastructure project， which is of great significance to the economic development and social progress of the country. In recent years， the pace of national development has accelerated， and the relevant municipal engineering departments have gradually realized the importance of improving the safety and durability of the project. Based on this， this paper took the engineering design perspective as the analysis entry point and analyzed the improvement of the current road and bridge engineering quality.

Keywords： municipal engineering；engineering design；security；durability

道橋工程建設(shè)是促進(jìn)國家城市發(fā)展的重要途徑。在城市運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，道路及橋梁作為連接城市的紐帶，實現(xiàn)區(qū)域溝通的重要工程，其安全性及耐久性已經(jīng)成為保證城市正常持續(xù)發(fā)展的重要節(jié)點。因此，通過道橋工程建設(shè)的上游控制來進(jìn)一步推動其質(zhì)量的提升是保證城市發(fā)展的重要途徑。

1 道路橋梁設(shè)計的安全性和耐久性現(xiàn)狀

1.1 設(shè)計具有偏向性

設(shè)計具有偏向性，這主要是由當(dāng)前的設(shè)計理念造成的。設(shè)計注重橋梁的強(qiáng)度及剛度計算，從而使橋梁的承載性能得到有效保證[1]。但同時，部分道橋工程并不能通過加強(qiáng)剛度和強(qiáng)度來提高耐久性，因此，導(dǎo)致工程設(shè)計的偏向性，也引發(fā)了工程不能過度、長久地承載循環(huán)沖擊，從而不利于工程壽命延長。

1.2 設(shè)計注重局部性

目前，由于我國建筑行業(yè)設(shè)計發(fā)展較為緩慢，行業(yè)缺乏規(guī)范引導(dǎo)，導(dǎo)致能獨立承擔(dān)大型工程設(shè)計的單位和人才較少。因此，通常情況下，整個工程的建設(shè)需要通過單位合作，進(jìn)行分工設(shè)計，以保證設(shè)計效率[2]。但同時，這也引發(fā)了不同設(shè)計單位在工作過程中往往只注重局部設(shè)計，對全局考慮不足。而工程設(shè)計最注重全局性把控，一旦一方面出現(xiàn)問題，就可能導(dǎo)致工程的全局性安全問題。

1.3 設(shè)計不符合客觀性

目前，多數(shù)設(shè)計單位的設(shè)計人員往往只是坐在辦公室完成設(shè)計工作。一旦甲方給出的要求和標(biāo)準(zhǔn)自己經(jīng)手過，或者單位存有檔案，其便會直接套用，忽視設(shè)計工作需要因地制宜，結(jié)合具體的建設(shè)環(huán)境。而在這種情況下完成的設(shè)計方案往往不符合客觀實際，難以達(dá)到預(yù)期效果[3]。

1.4 設(shè)計缺乏前瞻性

大部分設(shè)計方案都能夠保證工程在一定時期內(nèi)的安全性和穩(wěn)定性，但從長遠(yuǎn)發(fā)展的角度進(jìn)行分析，設(shè)計工作需要具有前瞻性，只有用可持續(xù)發(fā)展的觀念對待工程設(shè)計工作，才能保證工程具有高度的耐久性。但目前，多數(shù)員工在進(jìn)行設(shè)計時，并未從長遠(yuǎn)角度出發(fā)，導(dǎo)致設(shè)計方案缺乏前瞻性。

2 道路橋梁設(shè)計安全性和耐久性缺乏的成因

2.1 設(shè)計技術(shù)

我國系統(tǒng)工程設(shè)計行業(yè)發(fā)展較晚，系統(tǒng)性的設(shè)計人才培養(yǎng)戰(zhàn)略并不完善，相關(guān)行業(yè)約束文件和國家法律條文缺失，政府及企業(yè)之間人情關(guān)系等行業(yè)混亂現(xiàn)象對行業(yè)的正規(guī)化、健康化及持續(xù)化發(fā)展造成了不利影響。此外，與國外相比，我國相關(guān)工程設(shè)計輔助科技發(fā)展緩慢，因此，設(shè)計效率低下，精準(zhǔn)度低，較高的安全性及耐久性無法得到有效保證。例如，目前大部分的設(shè)計工作者只能接觸一些簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及較大的工程往往是由國家級設(shè)計單位負(fù)責(zé)設(shè)計承接的。在設(shè)計過程中，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)計失誤、設(shè)計局限性等問題[4]。同時，一般較大的道橋工程由于設(shè)計水平不足，通常由不同的設(shè)計單位分工合作。但是，在設(shè)計過程中存在各單位之間缺乏溝通、理念不合、系統(tǒng)性設(shè)計較為混亂等問題，從而導(dǎo)致設(shè)計工作和設(shè)計方案的質(zhì)量受到影響。這非常不利于道路橋梁的使用安全。

2.2 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)方面的原因不僅指設(shè)計人員沒有達(dá)到指定的標(biāo)準(zhǔn)等級，從而使道橋在使用過程中出現(xiàn)問題，也指設(shè)計人員沒有按照指定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，沒有仔細(xì)地對實際標(biāo)準(zhǔn)等級進(jìn)行分析，從而導(dǎo)致設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與實際要求存在偏差。在設(shè)計過程、設(shè)計交接、施工管理及后期養(yǎng)護(hù)等過程中，如沒有按照指定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工及管理，沒有按照指定設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)材料進(jìn)行采購，或者在實際施工中人為地減少程序或顛倒程序，會使設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與實際施工標(biāo)準(zhǔn)之間出現(xiàn)偏差，從而造成安全性及耐久性問題。例如，在選購建筑材料的過程中，若沒有按照指定標(biāo)準(zhǔn)篩選建筑材料，有可能導(dǎo)致在運(yùn)用過程中出現(xiàn)局部受力不均的問題，從而影響使用壽命。又如，在實際設(shè)計過程中，為了節(jié)省建筑成本而人為地下調(diào)耐久性或者安全性，從而導(dǎo)致在后期管理過程中養(yǎng)護(hù)成本增加，且出現(xiàn)安全問題。

2.3 設(shè)計審核

設(shè)計過程的每一步都應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格的審核，以保證每一步設(shè)計任務(wù)的質(zhì)量。目前，許多設(shè)計問題導(dǎo)致工程質(zhì)量下降，都是由于設(shè)計審核沒有做到位造成的[5]。其一是內(nèi)部審核不嚴(yán)謹(jǐn)，即設(shè)計企業(yè)在日常管理中對審核的監(jiān)督工作沒有做到位，且對設(shè)計人員的標(biāo)準(zhǔn)要求有所降低。其二是外部審核不嚴(yán)謹(jǐn)，在設(shè)計企業(yè)和甲方交接過程中，甲方公司如果降低設(shè)計圖紙的審核標(biāo)準(zhǔn)，就有可能將存有隱患的設(shè)計方案用于實際施工，從而給雙方利益造成損失。

2.4 設(shè)計管理

在對設(shè)計圖紙進(jìn)行管理的過程中，如果出現(xiàn)管理不嚴(yán)格的現(xiàn)象，將會導(dǎo)致圖紙丟失、數(shù)據(jù)不完整、成本增加及效率低下等。而對于道橋工程而言，其參與設(shè)計的人員較多，必須制定合理的管理制度對工作進(jìn)行分配，以使設(shè)計人員各司其職，完成既定任務(wù)[6]。此外，要保證設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)都有專業(yè)的人員進(jìn)行設(shè)計輔助工作。例如，前期的建筑場地實勘察工作，負(fù)責(zé)與對方溝通的聯(lián)絡(luò)人員負(fù)責(zé)總攬全局的管理人員等。只有加強(qiáng)管理，才能有效提升設(shè)計質(zhì)量。

3 提升道橋設(shè)計安全性和耐久性的措施

3.1 轉(zhuǎn)變設(shè)計理念

工程設(shè)計的設(shè)計理念與市場需求息息相關(guān)。在當(dāng)下，許多道橋工程承包者都將主要精力放在成本管理和進(jìn)度管理方面，忽視了對橋梁本身質(zhì)量的優(yōu)化提高。而對設(shè)計者而言，一般都是通過盡量壓縮建筑成本來獲得甲方訂單。在這種大環(huán)境下，道路橋梁設(shè)計也只能追求短期質(zhì)量安全，而長期的耐久度和安全性能得不到保證。而要想改變這種情況，必須首先轉(zhuǎn)變設(shè)計理念 [7]。在未來一段時間內(nèi)，我國道橋工程將逐漸重視長期效益的重要性，從追求速度向追求質(zhì)量安全轉(zhuǎn)變。因而，只有不斷從全局角度、從未來角度出發(fā)，轉(zhuǎn)變設(shè)計理念，才能使我國工程設(shè)計行業(yè)得到飛速發(fā)展和蛻變。具體可以從以下幾方面著手。

第一，工程設(shè)計行業(yè)應(yīng)積極認(rèn)識到轉(zhuǎn)變設(shè)計理念的必要性，通過商討及交流經(jīng)驗得出有效的改善措施。

第二，相關(guān)方在選定設(shè)計企業(yè)時，應(yīng)將相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)納入驗收合同中，并進(jìn)一步規(guī)范、提高對設(shè)計質(zhì)量的要求。

第三，制定企業(yè)共同認(rèn)可且符合法律標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)文件，彼此促進(jìn)，設(shè)計人員盡快轉(zhuǎn)變設(shè)計理念，吸收新的設(shè)計理念。

3.2 加強(qiáng)對新建筑材料的運(yùn)用

新材料、新技術(shù)、新理念，往往會給設(shè)計行業(yè)帶來新的變革。通過不斷加強(qiáng)對新材料的理解和應(yīng)用，能及時把握時代的設(shè)計脈搏，使設(shè)計方案具有前瞻性，從而在一定程度上提高工程的安全性及耐久度。

第一，企業(yè)應(yīng)制定明確的定期學(xué)習(xí)培訓(xùn)計劃，使工作人員了解并吸收目前市場上出現(xiàn)的新情況、新資訊，從而不斷促進(jìn)設(shè)計人員專業(yè)性和綜合技能的提升。

第二，企業(yè)可以依托現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)資源共享。對內(nèi)共享系統(tǒng)可以讓設(shè)計人員不論是在工作還是學(xué)習(xí)過程中都能及時交流，從而實現(xiàn)企業(yè)信息的透明化和員工的互動性，有利于提高企業(yè)對資源的有效利用率和工作效率。對外可以在設(shè)計任務(wù)進(jìn)行過程中與客戶進(jìn)行溝通，以在第一時間內(nèi)得到準(zhǔn)確的修改意見和相關(guān)資訊，有利于設(shè)計人員高效地完成設(shè)計任務(wù)。

第三，優(yōu)化企業(yè)設(shè)計環(huán)境，設(shè)置專業(yè)的用于材料檢測、試驗的部門或場所，也可以與相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)形成合作關(guān)系，從而在細(xì)節(jié)方面避免因橋梁材料不適用導(dǎo)致設(shè)計出現(xiàn)偏差。例如，在現(xiàn)代建筑中，各構(gòu)件材料一般使用鋼材，如果各構(gòu)件的鋼材質(zhì)量、密度和尺寸存在差異，就有可能導(dǎo)致形成內(nèi)部某一環(huán)節(jié)受力不均，從而導(dǎo)致安全性問題的產(chǎn)生。又如，一般需要在鋼筋上涂抹環(huán)氧層，保證鋼筋具有較好的耐腐蝕性，從而使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及耐久度得到增強(qiáng)[8]。但是，在一般的橋梁設(shè)計工程中，當(dāng)細(xì)節(jié)處理不到位時，就可能有損工程本身的質(zhì)量。因此，工程設(shè)計需要了解建筑材料的各種特性，并且要從全局出發(fā)，注重細(xì)節(jié)，以做到在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)實現(xiàn)對設(shè)計方案的優(yōu)化。

3.3 引進(jìn)新的管理觀念

工程設(shè)計既是一個嚴(yán)肅嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男袠I(yè)，同時也是一項發(fā)揮創(chuàng)意的工作?，F(xiàn)代管理觀念中強(qiáng)調(diào)以人為本，在設(shè)計行業(yè)，應(yīng)首先得到認(rèn)可和應(yīng)用。

因此，其一，我們應(yīng)在積極把握企業(yè)運(yùn)營實際的基礎(chǔ)上，與時俱進(jìn)，積極運(yùn)用現(xiàn)代管理觀念，以激發(fā)設(shè)計人員的創(chuàng)造能力。其二，注重對人才的培養(yǎng)，以切實有效的行動促進(jìn)員工成長，從而使員工能更好地回報企業(yè)，為企業(yè)創(chuàng)造良好的效益，同時，以優(yōu)秀的行業(yè)口碑為企業(yè)贏得更大的發(fā)展空間。其三，在鼓勵員工增強(qiáng)自身素養(yǎng)和專業(yè)素質(zhì)的同時，還應(yīng)進(jìn)一步嚴(yán)格設(shè)計管理和審核程序，以打造精品設(shè)計品牌，突破創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)，從而保證每一份設(shè)計方案都能夠通過其他人員的檢驗及歷史的考驗。其四，在設(shè)計的每一個環(huán)節(jié)，企業(yè)都應(yīng)該以全局設(shè)計為出發(fā)點，精心設(shè)計每一個步驟、每一步流程，反復(fù)驗證，從而避免風(fēng)險因素的出現(xiàn)，并積極與甲方溝通交流，以保證設(shè)計一步到位。其五，在設(shè)計方案完成之后，應(yīng)從全局設(shè)計的角度為后期施工養(yǎng)護(hù)管理提供有效意見。其六，注重培養(yǎng)企業(yè)員工的團(tuán)隊精神，以在設(shè)計過程中節(jié)省步驟、時間及人力，同時提高設(shè)計質(zhì)量。

3.4 加強(qiáng)新設(shè)計技術(shù)的融入

當(dāng)前，部分道橋工程在設(shè)計時出現(xiàn)問題的一部分原因是數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度不夠，從而導(dǎo)致后期在進(jìn)行實際施工過程中出現(xiàn)設(shè)計變更情況。例如，某橋梁在設(shè)計過程中，由于上下游橋面標(biāo)高不同，上游原有石拱橋位置，歷史洪水位最高值大約為129.52m，下游預(yù)計設(shè)計橋梁區(qū)域范圍洪水位大約在127.63m，而要測算精準(zhǔn)的最高洪水位及水面降比具體數(shù)值，就要依據(jù)數(shù)據(jù)選擇合適的橋位。此外，為了保證橋梁的安全性及耐久度，必須通過較為全面的水文計算得出橋梁設(shè)計所需的流量、橋孔長度、平均流速和過水寬度等。因此，必須進(jìn)一步加強(qiáng)對現(xiàn)代新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，在保證數(shù)值精準(zhǔn)度的前提下進(jìn)行合理設(shè)計，以提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。

道路設(shè)計也是如此。如果數(shù)值出現(xiàn)差錯，將會影響道路后期的實際使用，也為道路保養(yǎng)管理帶來問題，從而不利于保證道路的耐久度及安全性。因此，積極融入、探索對新設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用，是現(xiàn)代工程設(shè)計必須始終堅持的一點。例如，利用虛擬技術(shù)實現(xiàn)對工程設(shè)計的精準(zhǔn)還原和演示，不僅有利于發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的不足，實現(xiàn)全局推演，還有利于在施工、后期管理時節(jié)省時間，提高質(zhì)量。利用3D打印技術(shù)，可以逐步實現(xiàn)對部分材料的安全、強(qiáng)度和耐久度等的試驗，節(jié)省時間和成本花費。

4 結(jié)語

現(xiàn)代工程設(shè)計不能主觀臆斷，不能忽視全局，不能失去平衡，也不能原地踏步，只有遵循客觀規(guī)律，具備全局觀、創(chuàng)新理念及發(fā)展思想的設(shè)計，才能為當(dāng)前的道橋工程安全及耐久性提升貢獻(xiàn)力量。同時，不論是國家還是行業(yè)，市場還是個人，都應(yīng)該及時發(fā)現(xiàn)問題和不足，從而使我國工程設(shè)計水準(zhǔn)實現(xiàn)快速提升，進(jìn)一步為我國社會及經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

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