市政道路橋梁設計中的安全性和耐久設計探討

林榮華

（石獅市規(guī)劃設計院有限公司， 福建 石獅 362700）

0 引言

道路橋梁是城市以及國家發(fā)展的“血管”，對于城市經(jīng)濟提升，健康發(fā)展發(fā)揮著重要作用，在對橋梁進行建設時需要對其安全性、耐久性進行全面的考慮，從而提升道路橋梁使用的安全性。

1 案例分析

該工程是石獅市靈秀鎮(zhèn)青創(chuàng)西城城市規(guī)劃項目，其中包括道路、交通、照明、排水系統(tǒng)改造和綠化工程等。道路工程中在道路交通規(guī)劃圖中的定位為城市支路，規(guī)劃紅線寬度 18米。按照石獅市靈秀鎮(zhèn)青創(chuàng)西城規(guī)劃和豎向規(guī)劃圖。該工程共有兩條支路其中寶山路起點位于靈秀鎮(zhèn)青西城靈山溝與寶山路交叉口，終點止于靈秀路與寶山路交叉口，長度為180.964米；利民南路的起點位于寶山路和利民南路交叉口，終點位于石獅關區(qū)陸運進出口貨場報驗中心與石獅市龍整進出口貿(mào)易有限公司交界，長度為167.297米。

在道路設計前需對土質(zhì)情況加以充分的了解，建設現(xiàn)場的土質(zhì)性質(zhì)對道路的建設以及后期投入使用的安全性和耐久性起到直接的影響，因此需要做好土質(zhì)性質(zhì)勘查工作。該工程中通過對地質(zhì)鉆研表明場地除上覆雜填土層外，上部土層則以坡殘積成因為主，基底母巖為燕山早期花崗巖，在勘探深度范圍內(nèi)場地的巖土層自上而下可劃分為五層：雜填土（2～3.6米）；中砂（2～3.6米，層厚0.7～2.2米）；粉質(zhì)粘土（3.7～5.3米，層厚2.3～4.7米）；殘積砂質(zhì)黏性土（6～9.8米，層厚4.9～8米）；砂土狀強風化花崗巖（埋深13.1～15.2米，層厚 2.5～3米）；碎塊狀強風化花崗巖（埋深 16.8～18米，層厚 0.9～1.2米）。對巖土主要設參數(shù)及建議值設計，本工程參見表一：

表一：巖土主要設計參數(shù)及建議值表

④殘積砂質(zhì)黏性土18.7 5.70 180 1：1.25 23.4 15.1 0.0 2.5 65 0.35 4.5×10-5*⑤1砂土狀強風化花崗巖21.5* （50）* 500 1：0.75 30.0* 30.0* 130 0.50 5.0×10-4*⑤2碎塊狀強風化花崗巖22.5* 800 1：0.75 32.0* 32.0* 200 0.55 4.5×10-3*注：1、以上數(shù)值系根據(jù)原位測試、室內(nèi)土工試驗及本地區(qū)經(jīng)驗，《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTG 3363-2019）綜合確定。2、當基礎寬度大于2m或基礎埋深大于3m時，承載力需根據(jù)《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范（JTG 3363-2019）表3.3.4及《建筑地基基礎技術規(guī)范》（DBJ13-07-2006）等有關規(guī)范進行修正。3、帶“*”參數(shù)為經(jīng)驗值，括號內(nèi)為變形模量。

之后對場地的水文地質(zhì)條件、場地地基土的腐蝕性、不良地質(zhì)、不利埋藏物和地質(zhì)災害、場地穩(wěn)定性和適宜性、地基土的均勻性與穩(wěn)定性進行評價分析，對路基土的類別與土基干濕類型加以辨別。對巖土工程加以評價，本工程路基土主要通過人工回填雜填土、粉質(zhì)粘土、中砂、風化巖層等組成。下部巖土層主要是分布連續(xù)的松散狀中砂層，該層在7度地震應力作用下，可能發(fā)生中等液化，其頂板埋深和厚度變化均相對較大，分布比較不穩(wěn)定，其地基強度較差，工程性能不良。再對路基的設計進行規(guī)劃，對于寶山路和利民南路應當首先清除地表建筑垃圾以及生活垃圾含量較高的雜填土，然后通過應用透水性較好級配砂碎石或者其它透水性較好的填料分層碾壓回填至設計路基標高后用作路基持力層。對新舊路基交界處采用做臺階，增設加筋土工格柵來提高新舊路基搭接過渡段的強度，提高道路的安全性和耐久性。

2 市政道路橋梁設計中的安全性和耐久設計的意義

市政道路橋梁設計中的安全性和耐久設計對于道路建設工程質(zhì)量以及使用年限的提升發(fā)揮著重要作用，在實際開展的過程中需要對各個環(huán)節(jié)加以充分考慮，在設計階段需要參與工作的人員具備良好的專業(yè)知識以及設計技能，并對安全性和耐久設計加以不斷的創(chuàng)新，根據(jù)實際情況制定最為科學、合理的設計方案，對其中存在的問題加以充分的考慮，從而確保在實際的施工過程中以及道路建設完成后能夠正常、安全使用。市政道路橋梁是我國民經(jīng)濟建設中一項十分重要的工作內(nèi)容，對于確保人民群眾安全出行發(fā)揮著重要作用，因此在市政道路橋梁設計中加強安全性和耐久性設計不僅是對人民群眾負責，在促進我國民經(jīng)濟的發(fā)展中也發(fā)揮著重要作用[1]。

3 市政道路橋梁設計中的安全性和耐久設計存在的問題

3.1 設計問題

現(xiàn)階段，因為受到經(jīng)濟以及技術等因素限制，市政道路橋梁設計中存在一些問題亟待解決，在市政道路橋梁項目中需要對其安全性以及耐久性加以充分的考慮。但是在實際的市政道路橋梁設計中相關人員優(yōu)先考慮到的是經(jīng)濟性問題，在確定投入資金后再對道路橋梁的結構進行設計。按照相關規(guī)定對于市政道路橋梁的設計應當首先對其安全系數(shù)加以考慮，之后對結構以及構件的連接方式進行設計。在正式投入使用后可能存在承重能力達不到標準要求。另外存在部分設計人員因為自身能力不足，在繪制圖紙時存在標準不明確問題，在圖紙上對于道路橋梁的受力點以及受力方向設計不明確，導致道路橋梁部分結構受力集中，對其使用的安全性和耐久性造成極大的影響。還存在部分設計人員對于材料性能了解不完善，對于鋼筋、混凝土的設計不合理，導致道路橋梁的安全性以及耐久性造成影響。

3.2 資金問題和工期限制

由于道路橋梁項目工作量大，情況復雜，又受到工期要求，導致很多環(huán)節(jié)的開展不得不加快進度，這直接導致工序之間存在銜接不良情況。同時因為工期緊張，建設單位對設計單位施壓，導致設計人員在進行勘測設計過程中為能夠按時完成勘測設計工作，而忽略了細節(jié)的設計，導致道路橋梁設計在后期的施工過程中出現(xiàn)各種各樣的問題。另外，部分建設單位為確保自身能夠獲取最大利益，盲目壓低造價，設計人員按照造價進行設計，對道路橋梁的安全性和耐久性造成嚴重影響。

4 市政道路橋梁設計中的安全性和耐久設計的提升策略

4.1 改善路面的抗疲勞性能

在道路橋梁投入使用后其會受到很大的動荷載，并隨著加載的不斷增加，會導致道路橋梁逐漸產(chǎn)生疲勞。因此在對道路橋梁進行設計時需要相關人員加強對疲勞指標的設計以及驗算。造成道路橋梁出現(xiàn)疲勞損傷的不只是高溫和動荷載，同時溫度過低也會導致其出現(xiàn)斷裂情況，因此在進行實際的設計時需要對當?shù)氐沫h(huán)境加以充分的調(diào)查，通過實驗室對路面材料進行合理的設計，從而有效提升路面的抗疲勞性能。

4.2 提升路面設計

對于路面的設計需要根據(jù)實際情況加以科學、合理的設計，從而確保市政道路橋梁項目在后續(xù)的投入使用后能夠保持良好的安全性和耐久性。路面的設計通常從剛性和柔性兩個方向進行考慮。其中剛性路面指的是面層板體的剛度比較大，具有較高抗彎拉強度的路面，通常這種路面主要材料為水泥混凝土。水泥混凝土路面的設計主要包括接縫式、接縫式鋼筋、連續(xù)鋼筋三種混凝土路面，當前主要選擇使用接縫式水泥混凝土設計，水泥混凝土路面面層的厚度設計為30至35厘米，面層下為30厘米后級配粒料，抗彎強度4.41MPa，CBR值大于85%。對于水泥混凝土路面的設計需要從材料方面下手，確保其在施工應用中能夠滿足標準。水泥應當盡量選用旋窯硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。粗集料應使用質(zhì)地堅硬、耐久的碎石、碎卵石或者卵石。細集料應采用質(zhì)地堅硬、耐久、潔凈的機制砂、天然砂或混合砂。對于水的選用不應含有影響混凝土質(zhì)量的油、酸、堿、鹽類、有機物等?；炷僚浜媳葢敯凑諒澙瓘姸冗M行配合比設計，通過抗壓強度進行強度檢驗。最大水灰比應當?shù)陀?.48。拌合物的攤鋪塌落度需要控制在0至65毫米。在澆筑后及時進行養(yǎng)護工作?？梢酝ㄟ^水泥砼路面和5%水泥穩(wěn)定碎石基層兩種方式，對于水穩(wěn)碎石層混合料的級配可以參考表二：

表二：水穩(wěn)碎石層混合料的級配范圍

對于柔性路面剛度小、具有較低的抗拉彎強度，主要是通過抗剪強度、抗壓來承受車輛荷載。目前主要為瀝青混凝土路面。對于柔性路面的設計優(yōu)化，除需考慮材料的質(zhì)量外，需要將面層設計增加至 15厘米，提升抗轍能力，并對路面的排水性加以合理的設計，避免因為浸泡導致路面受損。

4.3 合理規(guī)劃結構設計

對于結構的設計需要從平面設計、縱斷面設計、橫斷面設計以及路基填料和壓實度、路基處理、路基邊坡、路基防護、路面設計、參數(shù)設計、抗滑設計、材料以及技術要求等方面進行綜合考慮。其中對于平面的設計需要按照以下原則滿足交通功能，保證主流交通的快速、順適、安全、連續(xù)，確保和規(guī)劃路線基本一致；保證和現(xiàn)有以及在建的道路合理連接，同片區(qū)規(guī)劃的路網(wǎng)協(xié)調(diào)一致；避免與道路兩側已批用地的矛盾；盡量與周圍景觀相協(xié)調(diào)；要符合城市道路設計規(guī)范要求。減少房屋的拆遷，盡量避開廟宇及古樹名木。對于縱斷面的設計需要滿足規(guī)劃要求、最小排水縱坡；與道路兩側用地規(guī)劃標高相適應；與地形相結合；減少土方，節(jié)約土地資源，降低工程造價。對于橫斷面需要根據(jù)實際情況對道路的橫坡度加以設計。進行路基填料設計時，應當保證填料均勻、密實，應優(yōu)先選用級配較好的砂類土，例如粉質(zhì)粘土或殘質(zhì)砂質(zhì)粘性土不得使用泥炭淤泥、有機質(zhì)土、素填土等作為填料，路堤應分層填筑，均勻壓實。對于路面的設計需要路面具有剛度大、承載力強、穩(wěn)定性好、抗滑

性好、使用年限長等性能考慮[3]。路堤應分層填筑，均勻壓實，土壤CBR強度值保持在15%以上。

5 結束語

綜上所述，道路橋梁建設是城市規(guī)劃中十分重要的內(nèi)容，對于人們的安全出行，保證交通安全發(fā)揮著重要作用，因此需要加強對道路橋梁設計中的安全性和耐久設計重視，在設計前對現(xiàn)場實際情況加以充分的了解，結合相關標準對存在問題加以全面考慮，從而有效提升道路橋梁安全性、耐久性。