橋梁設(shè)計(jì)中常見荷載問題與解決措施

高朋

摘要：進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)橋梁建設(shè)數(shù)量逐漸增多，在橋梁建設(shè)過程中，為確保橋梁在使用過程中的安全性，需針對(duì)設(shè)計(jì)中的荷載問題進(jìn)行仔細(xì)分析。荷載問題對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)來(lái)講尤為重要。在本文中，筆者對(duì)橋梁設(shè)計(jì)中常見荷載問題及解決措施進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)計(jì);荷載設(shè)計(jì);問題;措施

1.前言

橋梁對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)及人們的日常生活具有非常重要的意義，因此橋梁設(shè)計(jì)過程中，需保證橋梁的安全性及耐久性。橋梁荷載對(duì)橋梁整體質(zhì)量影響極大，所以在橋梁設(shè)計(jì)中，需對(duì)此進(jìn)行針對(duì)性的研究設(shè)計(jì)，以確保橋梁的安全運(yùn)營(yíng)。

2.橋梁設(shè)計(jì)中荷載設(shè)計(jì)原則

橋梁應(yīng)根據(jù)安全、耐久、適用、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和美觀的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，橋梁荷載將直接影響橋梁的安全性及耐久性，荷載是橋梁在運(yùn)營(yíng)使用過程中其所承受到的作用力，在很多橋梁使用過程中都會(huì)出現(xiàn)橋梁荷載引起的影響橋梁安全的質(zhì)量問題，比如裂縫以及橋梁沉降等問題，在很大程度上都是因?yàn)楹奢d出現(xiàn)了問題。荷載超重會(huì)導(dǎo)致一系列安全問題的出現(xiàn)，對(duì)橋橋梁上下部結(jié)構(gòu)以及附屬設(shè)施均會(huì)產(chǎn)生破壞，因此在實(shí)際橋梁設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)于橋梁荷載出現(xiàn)的問題，需要進(jìn)行針對(duì)性的研究和分析。在實(shí)際橋梁設(shè)計(jì)過程中，荷載設(shè)計(jì)需要遵循如下幾個(gè)原則：第一，橋梁設(shè)計(jì)工作需要將設(shè)計(jì)理論與實(shí)際施工相結(jié)合，應(yīng)考慮到后期整個(gè)施工過程中的荷載變化、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換以及施工過程中可能出現(xiàn)的問題，如塌陷滑坡等，在設(shè)計(jì)過程中不應(yīng)將設(shè)計(jì)與施工區(qū)分開來(lái)，應(yīng)根據(jù)相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整體橋梁設(shè)計(jì)，同時(shí)橋梁的整體結(jié)構(gòu)體系在設(shè)計(jì)過程中也需要根據(jù)施工技術(shù)、施工設(shè)備和施工材料來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保其可行性、安全性。第二，在實(shí)際施工過程中，橋梁設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格按照我國(guó)相關(guān)部門所推行的，針對(duì)于橋梁質(zhì)量和安全的相關(guān)規(guī)范來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，對(duì)于不同等級(jí)的橋梁設(shè)計(jì)，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行橋梁荷載設(shè)計(jì)工作，這樣才能夠確保橋梁后期運(yùn)營(yíng)使用后，所呈現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性更加科學(xué)合理。第三，橋梁設(shè)計(jì)過程中，外業(yè)調(diào)查要詳細(xì)具體，要準(zhǔn)確調(diào)查清楚現(xiàn)有交通量及大型車輛所占比重，預(yù)測(cè)未來(lái)在橋梁使用年限內(nèi)的交通量及車輛荷載，同時(shí)，橋梁范圍內(nèi)及上下游的地質(zhì)情況要勘察清楚，地勘資料要詳細(xì)準(zhǔn)確。第四，橋梁設(shè)計(jì)過程中需要保證其經(jīng)濟(jì)性以及適用性，同時(shí)需要在此基礎(chǔ)之上，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)過程中的相關(guān)技術(shù)，根據(jù)實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)來(lái)進(jìn)行改進(jìn)，使整體質(zhì)量能夠在原有基礎(chǔ)之上得到提升。力求能夠在保證橋梁安全性、經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，有效提高橋梁整體的穩(wěn)定性以及使用壽命。

3.橋梁荷載設(shè)計(jì)存在的問題

3.1工作人員素質(zhì)能力參差不齊

在現(xiàn)有的橋梁設(shè)計(jì)工作中，從業(yè)人員其設(shè)計(jì)能力在部分環(huán)節(jié)中體現(xiàn)出不足。有些人員在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)工作時(shí)，大多數(shù)都是照搬其他橋梁設(shè)計(jì)成果，甚至是完全套用其他設(shè)計(jì)成果，并沒有結(jié)合自己所設(shè)計(jì)橋梁的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此根據(jù)不同環(huán)境、地震帶、地質(zhì)條件以及施工設(shè)備和施工技術(shù)來(lái)進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)的原則沒有得到體現(xiàn)，所以橋梁質(zhì)量問題頻發(fā)。橋梁荷載設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題，有很大一部分原因也是因?yàn)槿绱恕Ｓ行┰O(shè)計(jì)人員因?yàn)槠渥陨硭讲桓?，所以在?shí)際設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)以及安全穩(wěn)定設(shè)計(jì)并沒有予以足夠的重視，甚至有些橋梁設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中將美觀性作為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，這樣設(shè)計(jì)出的方案，其合理性以及可行性都非常低，而且還會(huì)額外增加施工成本及施工難度?，F(xiàn)在有些橋梁設(shè)計(jì)人員的相關(guān)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重不足，橋梁設(shè)計(jì)人員在剛接觸設(shè)計(jì)工作時(shí)，或者接觸時(shí)間較短時(shí)，經(jīng)常紙上談兵，沒有與實(shí)際相結(jié)合，所設(shè)計(jì)出來(lái)的方案與實(shí)際施工完全不能夠進(jìn)行對(duì)接，施工質(zhì)量嚴(yán)重受到影響。

3.2施工設(shè)備與技術(shù)準(zhǔn)備工作不充分

在進(jìn)行橋梁荷載設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)于施工人員來(lái)講，其工作過程中的能力高低以及重視程度，都會(huì)導(dǎo)致橋梁荷載設(shè)計(jì)質(zhì)量受到影響。同時(shí)在荷載設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)考慮到具體的橋梁施工方案，需將施工設(shè)備與施工技術(shù)納入到其中進(jìn)行考慮，這樣才能夠更好的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。但是部分橋梁設(shè)計(jì)人員在針對(duì)于橋梁荷載設(shè)計(jì)時(shí)，并沒有將其納入到其中，所以嚴(yán)重忽視了實(shí)際的施工技術(shù)與施工設(shè)備能否完成其相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，最終導(dǎo)致橋梁設(shè)計(jì)方案難以得到有效執(zhí)行，相應(yīng)的橋梁結(jié)構(gòu)的功能性能都不能夠得到最完美的發(fā)揮。

3.3材料選擇不夠合理

在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)構(gòu)材料的選擇對(duì)于荷載作用的發(fā)揮會(huì)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，如果在建造橋梁過程中所選用的結(jié)構(gòu)材料，其質(zhì)量沒有達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，那么即使相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作合格且結(jié)構(gòu)合理，最后所呈現(xiàn)出的橋梁結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度也難以達(dá)到要求，最終導(dǎo)致橋梁的設(shè)計(jì)荷載作用難以得到發(fā)揮，橋梁整體承受能力下降。所以在這個(gè)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)橋梁具體的建設(shè)要求來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，在整體承載能力計(jì)算的基礎(chǔ)之上，對(duì)相應(yīng)的材料強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行嚴(yán)格明確，從而確保所選的結(jié)構(gòu)材料能夠在橋梁運(yùn)營(yíng)使用過程中完全滿足相應(yīng)的荷載設(shè)計(jì)要求。

4.橋梁荷載問題解決措施

4.1提高整體性設(shè)計(jì)效果

對(duì)于橋梁荷載設(shè)計(jì)過程中所出現(xiàn)的相關(guān)問題，可以通過提高整體性設(shè)計(jì)效果予以部分解決，因?yàn)樵谡w性設(shè)計(jì)過程中，通過綜合考慮整個(gè)設(shè)計(jì)及施工過程來(lái)提高整體性設(shè)計(jì)效果能夠保證各受力結(jié)構(gòu)構(gòu)件及非受力結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在實(shí)際橋梁運(yùn)營(yíng)使用過程中形成統(tǒng)一的模式，相互之間產(chǎn)生聯(lián)系，不會(huì)再出現(xiàn)其他災(zāi)害以及人為事故時(shí)出現(xiàn)脫落等狀況。實(shí)現(xiàn)整體性設(shè)計(jì)需要保證各結(jié)構(gòu)在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，其布置都要在相應(yīng)的幾何尺寸范圍內(nèi)以及質(zhì)量要求下來(lái)完成，同時(shí)各結(jié)構(gòu)構(gòu)件自身的剛度、強(qiáng)度以及對(duì)應(yīng)性規(guī)格都需要進(jìn)行確保合理準(zhǔn)確。

4.2橋梁橋墩延展性提升

橋梁的荷載作用發(fā)揮大多數(shù)體現(xiàn)在橋墩方面，因此為了保障橋梁的荷載能力能夠得到提升，需要針對(duì)于橋墩來(lái)進(jìn)行更多的設(shè)計(jì)分析。橋墩的延展性提升，對(duì)于橋梁整體荷載作用的提升，具有非常重要的意義。延展性能夠使橋墩在強(qiáng)震作用下?lián)碛懈叩姆€(wěn)定性，穩(wěn)定性主要是通過橋墩自身的延性以及塑性鉸所產(chǎn)生的，能夠在面臨地震以及其他震動(dòng)災(zāi)害時(shí)，將傳遞到橋墩身上的能量進(jìn)行消耗掉，降低對(duì)橋梁橋體的損害，提高橋梁的安全性。

4.3加強(qiáng)從業(yè)人員素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理設(shè)計(jì)

對(duì)于橋梁荷載設(shè)計(jì)工作來(lái)講，從業(yè)人員在設(shè)計(jì)過程中所展現(xiàn)出的素質(zhì)與能力高低對(duì)于實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響，因此為了確保橋梁設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量，需要有針對(duì)性地對(duì)從業(yè)人員進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)，對(duì)于已經(jīng)從事橋梁荷載設(shè)計(jì)的工作人員則需要進(jìn)行考核以及審核，確保其相應(yīng)的素質(zhì)能力以及技術(shù)能力達(dá)標(biāo)。而對(duì)于那些初入工作崗位的從業(yè)人員則需要進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)，培訓(xùn)結(jié)束之后需要對(duì)其技能水平進(jìn)行考核，考核合格后方可進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)工作。而橋梁荷載設(shè)計(jì)隨著時(shí)代的不斷發(fā)展也在不斷進(jìn)步，所以也需要定期開展相應(yīng)的培訓(xùn)課程，針對(duì)于新技術(shù)以及新理論來(lái)進(jìn)行講解指導(dǎo)。除此之外，還需要提升橋梁設(shè)計(jì)人員的安全意識(shí)，確保其在橋梁設(shè)計(jì)過程中能夠?qū)踩蛩刈鳛槭滓紤]因素。

4.4加強(qiáng)設(shè)備與材料的管理

對(duì)于荷載作用的發(fā)揮來(lái)講，施工設(shè)計(jì)過程中相應(yīng)技術(shù)設(shè)備的運(yùn)用以及材料的選擇所產(chǎn)生的影響也非常巨大。在實(shí)際橋梁荷載設(shè)計(jì)過程中，需要將施工設(shè)備選擇以及施工技術(shù)及方法選擇納入到其中，針對(duì)于具體的施工要求以及橋梁等級(jí)選擇相應(yīng)的施工設(shè)備和施工技術(shù)方法。在橋梁設(shè)計(jì)過程中，橋梁結(jié)構(gòu)自身的結(jié)構(gòu)材料的選擇，對(duì)于荷載作用的發(fā)揮會(huì)產(chǎn)生直接作用，因此需要選擇滿足于橋梁荷載作用發(fā)揮的施工結(jié)構(gòu)材料，對(duì)于不合格的施工材料以及技術(shù)設(shè)備要及時(shí)進(jìn)行清除，確保橋梁荷載設(shè)計(jì)能夠完全符合橋梁設(shè)計(jì)及施工要求。

5.結(jié)束語(yǔ)

橋梁荷載問題對(duì)橋梁的整體安全穩(wěn)定影響作用極大，因此在設(shè)計(jì)過程中需要針對(duì)荷載問題進(jìn)行深入的研究分析，從材料設(shè)備技術(shù)，人員以及設(shè)計(jì)方案等方面來(lái)著手，全面提升橋梁荷載設(shè)計(jì)工作質(zhì)量。隨著時(shí)代及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，針對(duì)于橋梁荷載問題的解決會(huì)越來(lái)越完善。

參考文獻(xiàn)：

[1] 付宏偉.分析橋梁設(shè)計(jì)中的荷載問題及處理措施[J].黑龍江交通科技，2017（12）：131-132.

（作者單位：北京建達(dá)道橋咨詢有限公司）