公路橋梁設(shè)計(jì)及橋梁結(jié)構(gòu)損壞影響因素研究

馬富慶

（河北雙盛交通勘察設(shè)計(jì)有限公司，河北 滄州061099）

0 引言

公路橋梁是最常見(jiàn)的基礎(chǔ)設(shè)施形式，公路橋梁的設(shè)計(jì)工作必須綜合研究水文地質(zhì)及橋面承載能力等方面。但隨著施工的增多，公路橋梁的建設(shè)目前面臨著一些問(wèn)題，尤其是橋梁結(jié)構(gòu)毀壞的情況。橋梁結(jié)構(gòu)的執(zhí)行施工不僅是公路橋梁施工的一項(xiàng)根本任務(wù)，而且是工程總體執(zhí)行質(zhì)量的關(guān)鍵保障。為此，工程相關(guān)人員還需要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)成損壞的主要因素進(jìn)行系統(tǒng)分析，從而采取相應(yīng)的保護(hù)措施。另外，汽車(chē)荷載、自然因素等也會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定破壞，不利于橋梁的整體性能和車(chē)輛通行的安全。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)劣化低于極限值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)橋梁沉降現(xiàn)象，對(duì)安全造成嚴(yán)重影響。

在此基礎(chǔ)上，從公路橋梁的設(shè)計(jì)入手，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)破壞的影響因素的研究，制定有效的受損橋梁加固和養(yǎng)護(hù)措施。

1 關(guān)于公路橋梁的結(jié)構(gòu)摧毀原因分析

目前的公路橋梁建筑結(jié)構(gòu)遭受摧毀的原因主要有3個(gè)：橋梁超過(guò)最大容許限度、基地下沉、墩臺(tái)不達(dá)地下。為保證公路運(yùn)輸?shù)挠行?，曾出現(xiàn)過(guò)大型車(chē)輛超過(guò)最大容許限度的情況，由于橋梁上的大型車(chē)輛越來(lái)越多，導(dǎo)致公路交通負(fù)荷增加。

1.1 超過(guò)最大容許限度現(xiàn)象

由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)體制的不斷完善，公路橋梁建設(shè)發(fā)展迅速，成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。隨著大城市等公路規(guī)模的不斷擴(kuò)大，多條區(qū)域干道的建設(shè)，大規(guī)模貨運(yùn)交通工具的數(shù)量也相應(yīng)增多。在大型交通工具經(jīng)過(guò)公路大橋時(shí)，它所承受的負(fù)荷已經(jīng)超出了大橋的設(shè)計(jì)負(fù)荷極限。在交通工具長(zhǎng)期沖擊后，混凝土橋面使用壽命縮短，應(yīng)力性能的降低將不可避免，在上述假設(shè)下，橋梁將產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變化而影響整個(gè)建筑的執(zhí)行工程質(zhì)量，更嚴(yán)重的是因橋梁存在水泥裸露腐蝕等問(wèn)題，對(duì)行人和交通工具的安全性造成了一定威脅[1]。

1.2 地面沉降問(wèn)題

在軟土基上修筑的人行道，因?yàn)橥临|(zhì)比較軟，與其內(nèi)部連接過(guò)度，就會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)。例如，橋底在同一軟土基上，就會(huì)出現(xiàn)變形、沉降等。從橋梁整體上而言，它們都是地面不平整所導(dǎo)致的。

1.3 墩臺(tái)不達(dá)地下

由于執(zhí)行工程的需要，墩臺(tái)將在土植河床的碎石上鋪砌，在執(zhí)行工程過(guò)程中，如果墩臺(tái)基面過(guò)淺，一旦發(fā)生洪水，就會(huì)被沖走。

2 公路橋梁設(shè)計(jì)研究

2.1 概述

公路橋梁的設(shè)計(jì)對(duì)于整體安全至關(guān)重要，在制作特定橋梁之前需要進(jìn)行合理的初步設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括公路橋梁的尺寸、結(jié)構(gòu)、執(zhí)行工程工藝等內(nèi)容。安全設(shè)計(jì)的可靠性和準(zhǔn)確性。公路橋梁的設(shè)計(jì)必須先進(jìn)行完整有效的地質(zhì)研究，明確橋梁位置，完善地質(zhì)條件和河流狀況。橋梁的設(shè)計(jì)，必須考慮成本、時(shí)間、技術(shù)等之間的聯(lián)系，要考慮橋梁的整體使用情況。初步項(xiàng)目完成后，開(kāi)始對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行可行性和經(jīng)濟(jì)性分析，并由審計(jì)專家對(duì)公路橋梁的設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查，以確保其可靠性。工程控制完成后，執(zhí)行工程方根據(jù)工程的基本情況，進(jìn)行有效的技術(shù)調(diào)試工作，以保障公路橋梁的整體性能。

2.2 現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

公路橋梁的基礎(chǔ)施工首先需要打好地基，在已達(dá)到的基本定型工程設(shè)計(jì)階段，鉆孔數(shù)量上需要有合格的基礎(chǔ)施工條件方可實(shí)施。特別是在地基發(fā)軟的條件下，隨著地基輸送能力的提高，就必須確保鉆孔的深淺與孔數(shù)都完全匹配，不然就會(huì)產(chǎn)生地基的不穩(wěn)固狀況，從而形成了巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)，而一旦這些情況不穩(wěn)定，路基的工作壽命也就大大減少。還有很多的設(shè)計(jì)參數(shù)和指標(biāo)不符合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，存在較大的誤差，設(shè)計(jì)人員沒(méi)有進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致地實(shí)地考察和調(diào)研，在軟土地基的設(shè)計(jì)上漏洞百出。

路橋過(guò)渡期干線是在過(guò)渡期工作艙側(cè)的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以很好地避免路橋異質(zhì)沉降現(xiàn)象，并維護(hù)路橋執(zhí)行工程的安全平穩(wěn)，目前使用了過(guò)渡期執(zhí)行工程形式的路徑鈑金架構(gòu)設(shè)計(jì)。但當(dāng)設(shè)計(jì)板通過(guò)時(shí)，對(duì)于其特性和指標(biāo)能否滿足這些條件并進(jìn)行執(zhí)行工程，還有需要解決的問(wèn)題：板的長(zhǎng)短既未能充分考慮到實(shí)際要求，也不能規(guī)定橋梁與其后部間的有效距離，不遵守正常規(guī)范，搭板發(fā)揮的功能被減弱，受長(zhǎng)度不夠的阻礙。

路橋上的鋼板設(shè)計(jì)要保證強(qiáng)度和厚度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，但由于這樣的設(shè)計(jì)以及形成的標(biāo)準(zhǔn)尚不明確，有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，需要重新估價(jià)錯(cuò)誤的路橋上的鋼板厚度。相比之下，路橋上的鋼板容量被淡化了，重型車(chē)輛的運(yùn)輸和交通量的急劇增加所帶來(lái)的負(fù)荷和壓力，導(dǎo)致了工程的簡(jiǎn)單暫停和橋梁的關(guān)閉。

在規(guī)范設(shè)計(jì)中，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件和相應(yīng)的環(huán)境采取了一系列措施來(lái)防止雨水沖刷和滲漏，但這些措施或方案并沒(méi)有得到實(shí)施。當(dāng)預(yù)防措施和應(yīng)急措施與防水設(shè)施不對(duì)應(yīng)互通時(shí)，特別是在排水執(zhí)行工程中，會(huì)連續(xù)不斷地干擾工程，經(jīng)常出現(xiàn)防水、擋水現(xiàn)象，導(dǎo)致路橋工程因下雨中斷而暫停多達(dá)3次[2]。

3 防護(hù)措施及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 有效避免橋梁結(jié)構(gòu)摧毀情況的方法

由于相關(guān)部門(mén)的工作人員及時(shí)進(jìn)行了深入分析與檢測(cè)，并通過(guò)合理可行的預(yù)防措施，以避免橋梁構(gòu)造破壞，從而提高了橋梁工程的質(zhì)量。公路橋梁的及時(shí)實(shí)施施工，從而有效地減少了道路安全事故的出現(xiàn)。而相關(guān)人員也通過(guò)對(duì)路線交通系統(tǒng)進(jìn)行研究和采取措施，重新測(cè)算了公路橋梁的實(shí)際負(fù)荷。但是，這種測(cè)算的結(jié)果并沒(méi)有代表公路橋梁每個(gè)元素的實(shí)際負(fù)荷狀況，而只是代表路橋的各代負(fù)荷以及僅代表路橋可能出現(xiàn)的任何負(fù)荷變動(dòng)。如果已經(jīng)有了防止超過(guò)最大允許限制的路徑法律規(guī)范，那么在實(shí)際中就可以對(duì)不符合規(guī)定的通行車(chē)輛進(jìn)行罰款，從而確保運(yùn)輸效率。需要工作人員能夠根據(jù)目前運(yùn)輸車(chē)輛超過(guò)最大容許限度導(dǎo)致橋梁老化的問(wèn)題進(jìn)行研究，及時(shí)應(yīng)用橋梁加固方法，以便確保公路橋梁的養(yǎng)護(hù)和改造，切實(shí)提高其承載能力。

如果沒(méi)有對(duì)公路橋梁超過(guò)最大容許限度的情況進(jìn)行分析，采取有效措施就有可能對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成破壞，更嚴(yán)重的是有可能引發(fā)事故。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)摧毀時(shí)，車(chē)輛性能會(huì)受到損害，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，混凝土開(kāi)裂。由于橋梁結(jié)構(gòu)被破壞，造成交通不便，在公路運(yùn)輸中，交管人員花很多時(shí)間檢查來(lái)往車(chē)輛，通過(guò)稱重、時(shí)速及貨車(chē)寬度等相關(guān)信息進(jìn)行分析，以便對(duì)車(chē)輛綜合管理[3]。

3.2 公路橋梁設(shè)計(jì)要點(diǎn)

防腐工程是指在橋梁表面涂上一層丙烯酸聚氨酯材料的防腐涂層，使橋梁與水隔絕，與高濕度的空氣隔絕。冷凍回路設(shè)計(jì)：北方溫差較大地區(qū)的公路橋梁；鋼筋混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)：由于不可預(yù)見(jiàn)的事件和收縮現(xiàn)象對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造成的摧毀尤為嚴(yán)重。在橋梁斷裂的情況下必須加固該項(xiàng)目。兩種設(shè)計(jì)方法通常用于加固橋梁。首先，加強(qiáng)橋梁能力的支柱的加固概念，通常借助可避免開(kāi)裂的鋼筋加強(qiáng)元件；其次，輔助支柱的功能，配備支撐，間接有助于橋梁的容量；最后，對(duì)折疊拉裂的維持構(gòu)造，根據(jù)彎矩圖的魚(yú)形腹梁橋加以保護(hù)[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁結(jié)構(gòu)在交通問(wèn)題中非常關(guān)鍵，結(jié)合對(duì)路橋設(shè)計(jì)、公路和橋梁破壞結(jié)構(gòu)影響的研究，對(duì)具體的影響因素做出了詳盡的剖析，并在研究這些影響的基礎(chǔ)上，制定出在設(shè)計(jì)能力范圍內(nèi)的可行對(duì)策，進(jìn)而全面地促進(jìn)了橋梁的安全和穩(wěn)定性，并充分發(fā)揮路橋的功能。綜上所述，公路橋梁的施工中一旦發(fā)生損毀，不僅關(guān)系著交通運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)也關(guān)系著人民的生命安全。所以，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)及早地對(duì)橋梁的損壞原因做出深刻剖析，并做好必要措施，從而更加注重公路橋梁的施工，以確保廣大人民群眾生命安全。