強化公路橋梁穩(wěn)定性設(shè)計思路分析

文/付方玉、熊堯

1 前言

從我國交通發(fā)展歷史方面分析，公路橋梁對于交通事業(yè)的發(fā)展有著重要的影響。但是，目前的道路交通運行車輛數(shù)量比較多，增加了橋梁的運行壓力，因此在設(shè)計環(huán)節(jié)，本文結(jié)合實際情況采取針對性措施，提高公路橋梁的設(shè)計總體水平，從根本上解決和處理安全性、舒適性的問題，進而保證公路橋梁運行更加穩(wěn)定與安全[1]。

2 公路橋梁中的穩(wěn)定性設(shè)計問題

2.1 橋梁設(shè)計標準較低

隨著我國經(jīng)濟與社會的高速發(fā)展，橋梁承載力有了很大提升，但是很多城市在道路建設(shè)的過程中，依然使用傳統(tǒng)設(shè)計理念，等級比較低，設(shè)計方案根本不能符合當前的運行標準，進而造成很多安全事故發(fā)生，嚴重威脅人們的生命安全。

2.2 施工和管理水平很低

在橋梁運行過程中，發(fā)生了一定程度的坍塌、損壞等事故，這是因為有些橋梁的施工和管理水平比較低，不能達到規(guī)定標準要求，橋梁可靠性比較差；另外，設(shè)計方案中選擇的材料的強度性能不足，不能符合技術(shù)的標準要求，建設(shè)難以達到規(guī)范性的要求，偷工減料的問題比較嚴重，材料選擇和使用以次充好，完全忽視設(shè)計方案和技術(shù)標準的規(guī)定，這些都有可能導(dǎo)致橋梁運行安全性難以達標，出現(xiàn)嚴重安全事故[2]。

2.3 不合理的橋梁設(shè)計

在設(shè)計方案確定的過程中，設(shè)計人員確定設(shè)計方案時都會從結(jié)構(gòu)強度性能方面出發(fā)進行數(shù)據(jù)計算，但是若沒有從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)施工材料、結(jié)構(gòu)維護與管理、耐久性設(shè)計以及施工環(huán)節(jié)的人為因素方面考慮和分析，就容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的可靠性很差；此外，設(shè)計人員的專業(yè)素質(zhì)比較低，很多設(shè)計人員的經(jīng)驗嚴重不足，工作積極性也比較差，不能積極學習先進設(shè)計理念和文化知識；另外，通過靜態(tài)性的思維解決當前的技術(shù)發(fā)展問題、橋梁不同的應(yīng)用環(huán)境以及設(shè)計對象都會給結(jié)構(gòu)體系造成不良影響、規(guī)范化標準比較差、沒有選擇新技術(shù)、新材料以及新工藝，同時各種先進技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用不能順應(yīng)社會的發(fā)展和進步，導(dǎo)致很多設(shè)計理念不能有效應(yīng)用，極大影響整個橋梁結(jié)構(gòu)的性能，同時還會對項目的運營造成一定的威脅，尤其是投入較長時間運行的橋梁項目，可能會出現(xiàn)很多質(zhì)量問題和安全隱患，而這些都是設(shè)計人員需要綜合分析的問題[3]。

2.4 耐久性考慮不足

當前我國很多橋梁項目在設(shè)計中，都有如下的傾向和問題：設(shè)計方案確定過程中，沒有充分分析耐久性方面的問題，或者只是將耐久性作為一個基礎(chǔ)的因素考慮和分析，沒有明確規(guī)定使用年限方面的標準要求，導(dǎo)致耐久性設(shè)計無法達到規(guī)定標準。在具體的橋梁設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員應(yīng)從材料、結(jié)構(gòu)、環(huán)境等方面出發(fā)進行分析，保證結(jié)構(gòu)符合耐久性標準，同時還要確定具體的維護條件，以保證橋梁運行更具安全性和標準化[4]。

3 公路橋梁中穩(wěn)定性設(shè)計方面的加強措施

3.1 加厚保護層設(shè)計

當前，很多建筑工程結(jié)構(gòu)都會選擇使用鋼筋混凝土復(fù)合材料進行施工，這是組合形成的混合混凝土結(jié)構(gòu)體。一般情況下鋼筋容易受到外部環(huán)境而出現(xiàn)腐蝕問題，比如生銹、氧化、氯化等，而混凝土可以充分保護鋼筋結(jié)構(gòu)。在混凝土包裹鋼筋材料之后，可以消除腐蝕的問題，提高結(jié)構(gòu)耐久性。但是，混凝土的作用是雙重的，混凝土結(jié)構(gòu)的各個組分會給鋼筋材料產(chǎn)生影響，如果在混凝土加入砂石材料，則會將其在鋼筋內(nèi)部相對移動情況下出現(xiàn)磨損鋼筋材料的情況，或者其中還有部分化學組分給鋼筋帶來腐蝕影響，也會導(dǎo)致腐蝕嚴重的問題。此外，如果不能適當處理混凝土結(jié)構(gòu)，就會導(dǎo)致澆筑后出現(xiàn)嚴重腐蝕問題。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑、養(yǎng)護等過程中，只要發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土存在任何問題，工作人員都應(yīng)及時解決和處理，以防止產(chǎn)生更加嚴重的負面影響。通過混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋進行保護，可以提高保護效果，從根本上去除各種腐蝕性問題，促進鋼筋強度、剛度的提升，滿足橋梁的承載性能需要[5]。

3.2 鋼纖維混凝土設(shè)計

在橋梁工程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)會給生態(tài)環(huán)境造成不利的影響，成本也比較高。另外，通過采用鋼纖維混凝土進行施工，能夠有效提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)鋼筋混凝土材料對比分析，鋼纖維材料的加入不僅可以保證強度性能合格，其他方面的性能也都比鋼筋混凝土材料要好，成本也更低；同時，鋼纖維混凝土材料的抗壓性能也比較高，都比傳統(tǒng)材料更具優(yōu)勢[6]。因此，對于溫度變化比較頻繁、交通流量非常大的公路橋梁項目，使用鋼纖維材料可以有效降低裂縫的發(fā)生率，防止出現(xiàn)裂縫擴散的情況，進而可以延長公路橋梁的使用壽命，降低項目成本，提升整體效益。在公路橋梁的設(shè)計中，相關(guān)人員應(yīng)盡量選擇使用鋼纖維混凝土材料。在具體應(yīng)用中，避免發(fā)生結(jié)團問題，合理優(yōu)化施工流程，并做好鋼纖維混凝土設(shè)計方案的確定工作，各個組分的材料質(zhì)量合格，嚴格按照工藝順序進行投料攪拌制作，從而提升鋼纖維混凝土材料的性能，滿足公路橋梁的運行需要[7]。

3.3 防腐涂層設(shè)計

鋼筋混凝土是目前公路橋梁的主要施工材料，應(yīng)用范圍比較大，但是對于各個關(guān)鍵性的結(jié)構(gòu)部分，鋼筋砼的應(yīng)用仍然受到很多因素的干擾和影響。比如，某些公路橋梁項目實施中，附帶有橋墩結(jié)構(gòu)形式為“V”或者“W”形，導(dǎo)致某些低洼的部位上極易產(chǎn)生積水的問題。長期運營下，如果沒有組織專業(yè)人員及時清理，積水逐步深入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，和鋼筋接觸后就會導(dǎo)致腐蝕問題加重。因此，在公路橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)該綜合分析合適的公路橋梁結(jié)構(gòu)形式，并逐步改善這一問題。當前，很多公路橋梁都會選擇使用環(huán)氧樹脂類型的膠結(jié)劑進行鋼筋防腐蝕處理，主要是將其涂刷到表面，形成具備防腐蝕效果的表面結(jié)構(gòu)，進而提升鋼筋耐久性，延長公路橋梁的使用壽命[8]。

3.4 大力引進計算機技術(shù)

目前，在公路橋梁設(shè)計計算、繪圖等環(huán)節(jié)，都會通過計算機開展設(shè)計，以此可以保證設(shè)計工作順利進行，提高設(shè)計質(zhì)量，達到現(xiàn)場施工的要求。此外，虛擬技術(shù)的研發(fā)和使用，提升了規(guī)劃設(shè)計水平，能夠?qū)⒃O(shè)計方案以真實橋梁的形式展示出來，準確分析項目存在的問題和不足，優(yōu)化設(shè)計方案，進而切實提升公路橋梁的總體水平，滿足現(xiàn)代交通運行需要[9]。

此外，在橋梁穩(wěn)定性設(shè)計過程中還需要引進新型橋梁抗震設(shè)計方法，提高橋梁的穩(wěn)定性。另外，一旦橋梁結(jié)構(gòu)自身力大于地震作用力時，就會給橋梁穩(wěn)定性造成很大影響，嚴重時還會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞以及結(jié)構(gòu)折損等問題。因此，在進行穩(wěn)定性設(shè)計中相關(guān)設(shè)計人員可以通過使用BIM 技術(shù)進行設(shè)計，BIM 技術(shù)具備可視化、建?；约靶畔⒐蚕淼裙δ?。設(shè)計時通過構(gòu)建BIM 精度模型，只需要將相關(guān)設(shè)計參數(shù)輸入到模型系統(tǒng)中，就能將橋梁各方面參數(shù)直觀地展示給設(shè)計人員，設(shè)計人員可按照橋梁抗震需求調(diào)整設(shè)計值，從而提升整體設(shè)計效果。此外，在橋梁抗剪力設(shè)計以及延伸力設(shè)計上，同樣也可在模型中進行模擬，評估橋梁抗震能力。

3.5 增加節(jié)點連接設(shè)計中的穩(wěn)定性

在橋梁節(jié)點連接設(shè)計環(huán)節(jié)中，傳統(tǒng)的方式會將把關(guān)結(jié)構(gòu)簡化為聯(lián)系連接的方式，這種方式剛性不足會出現(xiàn)變形等情況。所以，在節(jié)點連接設(shè)計上需要提升節(jié)點連接剛度，提升整體穩(wěn)定性。首先，設(shè)計人員需要計算連接點的承載范圍，確定承載能力理論值，然后針對墩柱下部埋深以及墩柱面積進行計算，以保證墩柱與結(jié)構(gòu)節(jié)點的連接質(zhì)量得到提升，減少結(jié)構(gòu)因素以及外界因素產(chǎn)生的荷載作用引起質(zhì)量問題。

4 結(jié)語

總而言之，在公路橋梁穩(wěn)定性設(shè)計的過程中，要想達到穩(wěn)定性的要求，就需要工作人員在設(shè)計方面綜合評估橋梁穩(wěn)定性的運行狀態(tài)，從而在設(shè)計層面、材料以及技術(shù)上加大研究力度，探尋出科學有效的設(shè)計手段，提升設(shè)計能力。