道路橋梁結構耐久性設計方法研究

摘 要：道路和橋梁作為我國交通系統(tǒng)重要的組成部分，其結構設計的耐久性直接影響到人們?nèi)粘５慕煌ǔ鲂幸约暗貐^(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，在進行道路橋梁結構設計時，要根據(jù)有關的設計規(guī)范，并結合當?shù)氐膶嶋H情況，考慮到地形、地勢、水文條件、氣候環(huán)境等因素，尤其要注意路橋結構的安全性和穩(wěn)定性，保證其良好的使用性能以及耐久性的同時，對結構進行優(yōu)化設計，為駕駛員提供更加安全和舒適的道路橋梁環(huán)境。本文分析了目前我國道路橋梁結構設計的現(xiàn)狀，針對如何更好的進行道路橋梁結構的耐久性設計提出了一些看法以供參考。

關鍵詞：道路橋梁；結構；耐久性；設計方法

中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0188-02

1 概 述

近幾年來，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，許多地區(qū)的交通量也在逐年增長，這就對交通系統(tǒng)的安全性以及耐久性提出了更高的要求。道路橋梁作為我國交通系統(tǒng)的主要組成部分，在目前的設計和施工中還存在著許多問題，施工的技術以及施工工藝相較發(fā)達國家而言較為落后，并且對于不同地區(qū)的道路橋梁結構沒有較強的地區(qū)針對性，結構的設計不夠合理。因此，為了在我國經(jīng)濟增長的背景下，適應日益增加的交通量，要在保證使用性能的前提下，對道路橋梁結構進行優(yōu)化設計，還要加強施工過程的管理，對施工環(huán)節(jié)進行嚴密把控，消除施工中存在的質(zhì)量及安全隱患，保證道路橋梁結構的安全性和使用的耐久性。

2 道路橋梁結構設計現(xiàn)狀

2.1 耐久性不足

我國用于道路橋梁結構施工的主要材料一般是鋼筋混凝土。混凝土結構具有取材方便，施工工藝簡單等優(yōu)點，但同時，混凝土結構在長期受到荷載反復作用的時候，容易發(fā)生疲勞和老化，造成較大的形變，假如對混凝土結構的檢測和加固措施沒有做到位的話，會嚴重影響到道路橋梁結構的正常使用，并且使用時的安全性也得不到保障。

2.2 安全性不足

我國部分地區(qū)因為道路橋梁工程施工時的施工工藝較落后，導致工程存在著較多的質(zhì)量問題和安全隱患，并且后期投入使用之后對于道路橋梁結構的檢測和維修加固工作沒有做到位，造成道路橋梁結構隨著使用時間的增加，出現(xiàn)了老化和損壞，一部分結構的破壞速度遠超于維護加固的速度，導致道路橋梁結構的承載力下降，正常使用性能受到影響，只能采取限速限載的措施。

2.3 維護管理不當

在道路橋梁結構施工中，混凝土的施工質(zhì)量會嚴重影響到道路橋梁結構的使用性能以及整體穩(wěn)定性，尤其是混凝土的澆筑和振搗質(zhì)量，如果混凝土澆筑的方式不合理或者是振搗不足，會造成道路橋梁結構的密實度下降，使得道路橋梁結構更容易在重力作用下產(chǎn)生裂縫。在結構投入使用后，如果后期沒有對結構進行科學的維護和管理，會導致二氧化碳和水通過裂縫滲入結構內(nèi)部，造成結構的局部病害，影響到道路橋梁結構的正常使用。

3 道路結構設計

3.1 耐久性設計

（1）選擇合適的水泥種類。水泥是混凝土結構的主要組成部分，水泥的種類和質(zhì)量會對混凝土結構使用時的強度和穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的影響?；瘜W成分不一樣的兩種水泥，例如粉煤灰水泥和硅酸鹽水泥，在實際工程中應用時對混凝土結構的影響也不同，在進行道路結構設計和施工的過程中，要因地制宜，根據(jù)當?shù)氐牡匦?、地勢、氣候、水文條件等，進行水泥材料的選擇。在施工的過程中，要注意水泥的配比，并添加一定數(shù)量的減水劑，防止水泥產(chǎn)生較大的水化熱，延緩混凝土的碳化過程。

（2）合理控制水灰比?；炷两Y構施工時，水灰比在混凝土結構的強度和穩(wěn)定性中起到?jīng)Q定性作用。在進行道路結構的施工時，要根據(jù)實際的施工要求合理的控制水灰比，如果該工程對結構的強度及穩(wěn)定性的要求較高，水灰比就要控制在較低的水平，保證混凝土結構具有一定的密實度。如果施工時的水灰比較大，會導致混凝土結構的密實度和強度達不到要求，并且還會給道路結構埋下安全隱患。另外，外界環(huán)境也會對道路結構直接產(chǎn)生影響，水灰比較小，較密實的結構可以阻礙環(huán)境中帶有腐蝕性的氣體通過結構表面的裂縫滲入結構內(nèi)部，減小氣體的擴散速度，所以在道路結構的施工過程中，要嚴格的控制混凝土的水灰比，保證結構的整體穩(wěn)定和耐久性。

3.2 安全性設計

（1）提高對疲勞破壞的重視程度。道路結構投入使用后會受到車輛行駛產(chǎn)生的動荷載，在結構內(nèi)部產(chǎn)生循環(huán)的應力變化。由于混凝土是一種不均勻且不連續(xù)的材料，假如混凝土結構長期受到循環(huán)應力的作用，就會出現(xiàn)許多微小裂縫，在荷載的持續(xù)作用下，這些微小裂縫擴大演變成更大的裂縫，造成結構疲勞破壞，埋下了很大的安全隱患。因此在設計時設計人員要做好結構疲勞性能指標的計算與驗算。由于鋼材在常溫下具有一定的脆性，因此在選擇鋼材的時候，要盡量選擇變異系數(shù)較小且韌性較好的鋼材，才能更好的抵抗結構的疲勞破壞，保證結構的耐久性。

（2）加強施工設計管理。隨著我國交通量的增加，道路結構的發(fā)展也在不斷加快，出現(xiàn)了各種新型材料，一些施工中的新技術、新工藝也不斷涌現(xiàn)。為了道路結構更好的發(fā)展，我們要在設計道路結構的方法中積極思考和創(chuàng)新，有針對性的對結構進行施工設計，才能提升道路結構的設計施工水平。在對道路結構進行施工設計時，要基于相關的設計規(guī)范，組織有一定專業(yè)素養(yǎng)和經(jīng)驗的設計人員進行，在設計階段做好道路結構施工時的組織和規(guī)劃，針對施工現(xiàn)場的實際情況，對結構設計進行優(yōu)化和改進，設計一套完備合理的施工方案。在施工的過程中，也要安排有經(jīng)驗的施工人員和管理人員進行施工和監(jiān)督，要通過培訓等手段強化管理人員的安全意識和責任意識，保證道路結構的施工質(zhì)量。

3.3 結構優(yōu)化設計

目前，我國由于交通量的增加，建設道路的數(shù)量和地區(qū)都在不斷擴大，傳統(tǒng)采用的靜態(tài)設計模式跟不上目前道路結構的發(fā)展要求，所以現(xiàn)今在進行道路結構設計的時候，要綜合考慮各方面的因素，采用動態(tài)的思維進行設計，在設計時還要考慮結構的安全性和穩(wěn)定性。為了保證道路結構具有一定的安全性和耐久性，在設計階段應由專業(yè)的設計機構根據(jù)現(xiàn)行的設計規(guī)范，進行結構的設計。要加強對材料質(zhì)量的把控，工程驗收過程也要嚴格把關，后期的養(yǎng)護工作也要做到位。

4 橋梁結構設計

4.1 高性能混凝土

普通的混凝土一般只以抗壓強度作為衡量混凝土總體質(zhì)量的指標。與其相比而言，高性能混凝土不再片面的只注重強度，通過摻加合格的礦物摻合料和取用較低的水灰比和較少的水泥用量，得到了設計者所要求的易灌注、易密實、早期強度高、韌性高等優(yōu)良的性能，而且具有良好的耐久性。

4.2 耐候鋼

用耐候鋼建造的鋼橋在最初2～3年的暴露中，表面產(chǎn)生一層光澤耀眼的銹膜，這層銹膜即成為防止進一步銹蝕的保護膜，故無須油漆，可節(jié)省維修保養(yǎng)費用。自1964年耐耐候鋼首次應用于公路橋上，現(xiàn)已經(jīng)在經(jīng)濟發(fā)達國家得到了很大的發(fā)展。美國的耐候鋼橋已經(jīng)占到全部鋼橋的50%，日本的耐候鋼橋也占到全部鋼橋的10%，而國內(nèi)用耐侯鋼修建的鋼橋的數(shù)量還極少。因此我國應該加強耐候鋼的研究、開發(fā)和應用，趕上世界先進水平，這樣不但可以提高鋼橋的耐久性，而且能提高鋼材本身的質(zhì)量、降低建設及維護成本。

5 結 語

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，交通量的增加，為了保證人們的交通出行更加的安全和便捷，要提高道路結構使用的耐久性和安全性。這就要求我們在進行道路結構設計的時候，要因地制宜，對道路結構進行合理的規(guī)劃，科學的進行設計，在施工設計時也要考慮到地形地勢、水文、抗震等條件，要對施工過程進行嚴格的管理和把控，盡量避免在施工時留下安全隱患，保證道路結構使用時的穩(wěn)定性。

參考文獻

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收稿日期：2018-8-17