傳統(tǒng)的市政橋梁設(shè)計(jì)與綠色市橋梁設(shè)計(jì)分析

王山河

(深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司長(zhǎng)春分公司,吉林 長(zhǎng)春 132000)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的橋梁建設(shè)特別是道路橋梁建設(shè)空前繁榮，展望我國(guó)公路建沒(méi)的前景，橋梁新建、改建、加固的任務(wù)依然很重。而橋梁設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)的、復(fù)雜的工程，在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中依然有許多的重大理論問(wèn)題需要解決，更需要設(shè)計(jì)人員具有豐富的理論知識(shí)，并且盡量減少或避免主觀經(jīng)驗(yàn)因素對(duì)設(shè)計(jì)的影響。

1 市政橋梁設(shè)計(jì)中存在的一些主要問(wèn)題表現(xiàn)

(1)橋梁的設(shè)計(jì)理論和構(gòu)造體系不完善。不同的設(shè)計(jì)人員、不同的設(shè)計(jì)環(huán)境都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)體系提出不同的布局和構(gòu)造要求，設(shè)計(jì)人員應(yīng)具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，并能對(duì)結(jié)構(gòu)本性進(jìn)行正確的判斷。橋梁的設(shè)計(jì)規(guī)范不應(yīng)包括設(shè)計(jì)人員工作范疇的各種問(wèn)題，因?yàn)橐?guī)范更新的再快也適應(yīng)不了新材料和新技術(shù)的發(fā)展要求。不可否認(rèn)的是，無(wú)論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如何改進(jìn)，在設(shè)計(jì)中的首要任務(wù)仍是選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，確保結(jié)構(gòu)的安全性。

(2)對(duì)公路橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)不全面、缺乏創(chuàng)新意識(shí)、觀念落后、設(shè)計(jì)方案陳舊。隨著我國(guó)交通建設(shè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，這就表明了對(duì)公路橋梁建設(shè)要求越來(lái)越高，然而，在橋梁設(shè)計(jì)中，我國(guó)大部分地區(qū)的農(nóng)村或城市仍在沿用過(guò)去的公路橋梁設(shè)計(jì)模式。舊的設(shè)計(jì)方案模式和原有的設(shè)計(jì)方法思路，已適應(yīng)不了現(xiàn)實(shí)交通發(fā)展的需求。

(3)市政橋梁設(shè)計(jì)中往往忽視內(nèi)在結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)問(wèn)題。現(xiàn)實(shí)中，因橋梁設(shè)計(jì)人員常滿足于橋梁結(jié)構(gòu)壓力強(qiáng)度計(jì)算上的安全度需要，但忽視了從橋梁結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)耐久性以及從設(shè)計(jì)、施工到使用全過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性。甚至于出現(xiàn)了一些橋梁僅用了幾年就因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷.出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題。

(4)公路橋梁設(shè)計(jì)只注重經(jīng)濟(jì)利益目的、工程設(shè)計(jì)招投標(biāo)和評(píng)獎(jiǎng)活動(dòng)機(jī)制有漏洞。分為以下幾方面。①公路橋梁設(shè)計(jì)周期短、承接的工程任務(wù)量過(guò)重、只追求經(jīng)濟(jì)利益忽略了成本質(zhì)量。從而就形成了橋梁設(shè)計(jì)人員或單位沒(méi)有質(zhì)量安全責(zé)任理念，缺少時(shí)間進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)。②工程設(shè)計(jì)招標(biāo)、投標(biāo)體制不健全，沒(méi)有真正的貫徹實(shí)行公開、合法規(guī)范的招投標(biāo)運(yùn)行原則，使陽(yáng)光政務(wù)、陽(yáng)光招標(biāo)的公開競(jìng)爭(zhēng)交易平臺(tái)形同虛設(shè)。全過(guò)程監(jiān)管不力。③目前，橋梁工程評(píng)優(yōu)評(píng)獎(jiǎng)杯，多注重工程規(guī)模的大小，不管設(shè)計(jì)或施工技術(shù)水平的好壞，缺少公平合理評(píng)選的創(chuàng)新機(jī)制，極大的影響設(shè)計(jì)或施工人員的工作積極性。

(5)施工和管理水平較低

國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)過(guò)多座橋梁的突然破壞和倒塌事故，因此，工程界對(duì)橋梁的安全問(wèn)題倍加關(guān)注。大量的橋梁在沒(méi)有達(dá)到預(yù)期使用壽命時(shí)，就出現(xiàn)了影響正常使用的病害，甚至一些橋梁在使用的幾年期間就發(fā)生了突然倒塌，這與旖工質(zhì)量低下有著重要的關(guān)系。

2 造成上述問(wèn)題的原因分析

2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系以及設(shè)計(jì)理論不完善

在承認(rèn)施工存在問(wèn)題的同時(shí)，在橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是關(guān)于橋梁使用期以及施工安全性的問(wèn)題還有許多可以改進(jìn)的地方。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，其次是結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)件和連接的設(shè)計(jì)，并取用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標(biāo)以保證結(jié)構(gòu)的安全性。

2.2 市政公路橋梁的設(shè)計(jì)水平不高

一般的看法認(rèn)為，當(dāng)前的工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導(dǎo)致。對(duì)于短期內(nèi)發(fā)生的諸如突然破壞與倒塌，多是由于施工質(zhì)量沒(méi)有達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，典型的問(wèn)題包括材料強(qiáng)度不足和施工工藝不合格等，但也有另外原因存在，諸如偷工減料、以次充好等嚴(yán)重的管理問(wèn)題，這其中由于公路橋梁工程的前期設(shè)計(jì)水平低，導(dǎo)致最終發(fā)生橋梁坍塌破壞的事情也時(shí)有發(fā)生。

2.3 設(shè)計(jì)人員對(duì)結(jié)構(gòu)本性沒(méi)有正確判斷和認(rèn)識(shí)

不同的環(huán)境和使用條件、不同的設(shè)計(jì)對(duì)象都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)體系提出不同的布局和構(gòu)造等方面的要求。規(guī)范再詳細(xì)也不能包羅本應(yīng)由設(shè)計(jì)人員解決的各種問(wèn)題，規(guī)范更新得再快也適應(yīng)不了新認(rèn)識(shí)、新技術(shù)、新材料快速發(fā)展對(duì)結(jié)構(gòu)提出的各種新的要求。因此，合理可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了滿足規(guī)范的要求外，還要求設(shè)計(jì)人員具有對(duì)結(jié)構(gòu)本性的正確認(rèn)識(shí)、豐富的經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)確的判斷。

2.4 設(shè)計(jì)人員思維出現(xiàn)的偏差，造成設(shè)計(jì)的主觀錯(cuò)誤

大多數(shù)的設(shè)計(jì)人員往往只滿足于規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算上的安全度需要，而忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)耐久性、結(jié)構(gòu)維護(hù)以及從設(shè)計(jì)、施工到使用全過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性。結(jié)構(gòu)耐久性不足已成為最現(xiàn)實(shí)的一個(gè)安全問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)要從構(gòu)造、材料等角度采取措施加強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性。

3 加強(qiáng)市政橋梁設(shè)計(jì)的對(duì)策

3.1 加強(qiáng)思想上的責(zé)任教育

進(jìn)一步按照安全生產(chǎn)“三項(xiàng)行動(dòng)”部署，落實(shí)好安全生產(chǎn)“一崗雙責(zé)”要求，完善、建立公路橋梁設(shè)計(jì)責(zé)任體系，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)，層層落實(shí)責(zé)任，落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任機(jī)制，確保橋梁設(shè)計(jì)責(zé)任到崗、責(zé)任到人。逐級(jí)簽訂橋梁設(shè)計(jì)責(zé)任書，將公路橋梁設(shè)計(jì)任務(wù)層次分解。按屬地管理原則加強(qiáng)安全監(jiān)管，敦促公路橋梁的建設(shè)、改造、養(yǎng)護(hù)等相關(guān)單位履行好企業(yè)主體職責(zé)，確保橋梁安全。

3.2 按正常使用以及承載能力來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)

正常使用控制結(jié)構(gòu)是在正常使用的狀態(tài)下裂縫、應(yīng)力以及變形小于一定的限值，相對(duì)應(yīng)于適用性的要求。承載能力是控制結(jié)構(gòu)在沒(méi)有服務(wù)能力臨界狀態(tài)時(shí)的承載能力，是對(duì)安全性要求的保證。而對(duì)于美觀、經(jīng)濟(jì)的要求則沒(méi)有具體的指標(biāo)進(jìn)行衡量。

3.3 將傳統(tǒng)施工技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合

橋梁是公路重要組成部分，橋梁的質(zhì)量直接影響著公路的暢通以及行車安全。公路橋梁工程的質(zhì)量，關(guān)鍵在于施工技術(shù)的提高。只有把傳統(tǒng)的橋梁施工技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，做好工程的前期設(shè)計(jì)，才能提高我國(guó)公路橋梁建設(shè)的質(zhì)量。

3.4 積極借鑒歐美等先進(jìn)國(guó)家的做法

歐美等西方發(fā)達(dá)國(guó)家在其經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中非常重視公路建設(shè)，他們?cè)诠窐蛄旱脑O(shè)計(jì)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，取得了相當(dāng)多的成功實(shí)例，但也有很多失敗的深刻教訓(xùn)。我們的工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)該博采眾長(zhǎng)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，積極借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)和成果，避免走彎路，從而提高我國(guó)公路橋梁建設(shè)的成效。

3.5 在設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮橋梁的超載問(wèn)題

超載問(wèn)題在我國(guó)相當(dāng)普遍，這種現(xiàn)狀不能在短期內(nèi)得到解決，工程設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)初期就會(huì)面臨這一問(wèn)題，因此應(yīng)該在公路橋梁前期設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到公路橋梁在建成交付使用后所面臨的超載問(wèn)題。

3.6 加強(qiáng)重視結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題

橋梁在建造和使用時(shí)，一定會(huì)受到有害化學(xué)物質(zhì)和環(huán)境的侵蝕，并且要承受著車輛、地震、風(fēng)、疲憊、人為、超載因素等外來(lái)作用，同時(shí)橋梁所采用材料的自身性能也會(huì)不斷退化，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分不同程度的損傷和劣化。

4 積極貫徹綠色市政橋梁設(shè)計(jì)的理念

(1)綠色橋梁設(shè)計(jì)的理念橋梁設(shè)計(jì)的綠色環(huán)保有幾大要點(diǎn)：①降低施工建設(shè)過(guò)程中垃圾的產(chǎn)生和排放。采用新型的施工工具減少光污染和噪音污染，這將減少了對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裾Ｉ畹母蓴_。同時(shí)在保證工程質(zhì)量的前提下可以嘗試使用新型的建筑材料這樣將節(jié)約材料降低污染。②可約資源、降低能耗，意在強(qiáng)調(diào)減少浪費(fèi)，在施工過(guò)程中盡可能地節(jié)約，盡量尋找物料多次的方法、通過(guò)循環(huán)使用做到最大限度的節(jié)約。同時(shí)將產(chǎn)品的價(jià)值發(fā)揮到極致并做好相應(yīng)的回收廢棄物加以整頓利用，從而達(dá)到循環(huán)再生的目的。③先進(jìn)技術(shù)做支持。在提升環(huán)保檢測(cè)技術(shù)的同時(shí)也要提升橋梁施工技術(shù)，比如提升技術(shù)來(lái)減少污染，制造加工先進(jìn)的材料等。

(2)綠色市政橋梁設(shè)計(jì)的實(shí)施辦法

綠色市政橋梁的設(shè)計(jì)的實(shí)施辦法有一下幾點(diǎn)：①綠色市政橋梁的設(shè)計(jì)中對(duì)于橋梁體系選擇方面應(yīng)尊崇簡(jiǎn)約風(fēng)格.減少?zèng)]有實(shí)際意義的橋梁設(shè)計(jì)外表，減少過(guò)分的外表裝飾，這樣蕊減少了施工時(shí)間同時(shí)也節(jié)省不必要的資金投入。同時(shí)在設(shè)計(jì)風(fēng)格簡(jiǎn)約中要考慮當(dāng)?shù)氐娜宋奶攸c(diǎn)，保證橋粱建設(shè)與當(dāng)?shù)厝宋木坝^與文化的融合。②在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，設(shè)汁師要細(xì)致考慮到橋梁結(jié)構(gòu)的各種承載類型，根據(jù)橋梁各結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)檢測(cè)并設(shè)計(jì)相應(yīng)的荷載類型所承受最大重量的結(jié)構(gòu)框架，保證橋梁施工周期的安全性和橋梁使用的安全性。③在橋梁排水工作，排水系統(tǒng)材料選擇要注重環(huán)保性和耐用性。采用設(shè)置沉淀池等污水處理設(shè)施的方法，把橋面污水排入污水沉淀池等處理設(shè)施，可以有效減少對(duì)環(huán)境的污染，這樣更符合綠色橋梁設(shè)計(jì)環(huán)繰對(duì)環(huán)境害處小的特點(diǎn)。④設(shè)計(jì)有利于回收的綠色橋梁，尤其在當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，許多地方也不斷的進(jìn)行城市化建設(shè)，有的地方還進(jìn)行城幣改造，由于傳統(tǒng)橋梁多數(shù)使用高耗能的鋼筋混凝土，在拆除與回收建筑垃圾帶來(lái)了一定的困難，這就要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)注重環(huán)?？苹厥盏慕ㄔ觳牧虾捅憷厥詹鸪慕ㄔ旖Y(jié)構(gòu)。