公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性探討

馬燕敏

摘要：近年來，我國經(jīng)濟(jì)水平不斷提升，推動了我國基礎(chǔ)工程建設(shè)發(fā)展，我國公路橋梁工程建設(shè)規(guī)模日益增大，數(shù)量不斷增多。在公路橋梁工程建設(shè)過程中，嚴(yán)格控制工程設(shè)計(jì)質(zhì)量可確保公路橋梁施工作業(yè)順利進(jìn)行。目前，公路橋梁設(shè)計(jì)過程中存在一些影響公路橋梁安全性與耐久性的問題，相關(guān)單位應(yīng)重視公路橋梁設(shè)計(jì)研究工作，提高公路橋梁設(shè)計(jì)水平，為后續(xù)橋梁工程建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：公路橋梁設(shè)計(jì);安全性;耐久性

1 引言

在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，主要考慮承載能力與正常使用這兩個(gè)狀態(tài)，其中，前者指的是對即將喪失服務(wù)能力的實(shí)際狀態(tài)下對承載能力進(jìn)行控制，其設(shè)計(jì)基本原則為荷載效應(yīng)對應(yīng)的最不利組合不能超過結(jié)構(gòu)抗力。根據(jù)荷載、材料與實(shí)際工作條件的安全系數(shù)，綜合考慮各類因素共同作用下結(jié)構(gòu)體系安全儲備，屬于極限狀態(tài)法，主要保證的是設(shè)計(jì)安全性。而后者是指對正常使用狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)應(yīng)力及裂縫與變形等進(jìn)行控制，使其處在一定限度之內(nèi)，主要保證的是設(shè)計(jì)適用性。

2 保證公路橋梁設(shè)計(jì)安全性、耐久性的意義

公路橋梁安全性是從橋梁的結(jié)構(gòu)、承載能力等方面的評定，而在對橋梁質(zhì)量進(jìn)行評定時(shí)，則是從結(jié)構(gòu)合理性、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)等來提出的，在安全模型、采集數(shù)據(jù)樣本等環(huán)節(jié)中則需要針對應(yīng)力、扭矩等進(jìn)行分析。公路橋梁的耐久性則是從正常條件下橋梁在正常使用狀態(tài)時(shí)的時(shí)間長度和頻率、次數(shù)，在理論層面中則是針對材料、工藝含量等來說的?？梢哉f公路橋梁的安全性、耐久性屬于同一問題中的兩個(gè)層面，不論是哪一個(gè)層面，一旦出現(xiàn)問題都會對群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生直接的影響。加之公路橋梁有著投資大、周期長等特點(diǎn)，如果在開展建設(shè)施工前沒有做好全面的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，那么勢必會在后期施工中出現(xiàn)秩序混亂、交叉施工等問題，甚至還會對經(jīng)濟(jì)效益、社會效益等方面產(chǎn)生出一定的影響。因此在公路橋梁設(shè)計(jì)中需要從整合文獻(xiàn)資料出發(fā)，做好實(shí)踐調(diào)查與研究工作，找出目前公路橋梁設(shè)計(jì)中存在的問題，在轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想與認(rèn)知的基礎(chǔ)上做好調(diào)整工作，確保公路橋梁設(shè)計(jì)的合理性，滿足施工要求。

3 公路橋梁設(shè)計(jì)中存在的問題

3.1 公路橋梁設(shè)計(jì)理論與思路缺乏完善性

現(xiàn)階段，受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路以及多種因素的影響，我國大部分的公路橋梁設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)思路方面存在較大偏差，這部分設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)思路更傾向于道路橋梁的強(qiáng)度設(shè)計(jì)與強(qiáng)度極限，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)思路方面忽略道路橋梁耐久性的考慮。但道路橋梁在實(shí)際使用過程中，其實(shí)際表現(xiàn)才是能道路橋梁性能的最真實(shí)體現(xiàn)。

3.2 未科學(xué)設(shè)計(jì)公路橋梁結(jié)構(gòu)體系

在開展公路橋梁設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)以公路橋梁的具體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，確保公路橋梁結(jié)構(gòu)與連接構(gòu)件設(shè)計(jì)合理。在選擇公路橋梁施工材料時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)施工材料控制工作，保證結(jié)構(gòu)體系的安全系數(shù)，保證工程項(xiàng)目整體、局部材料的安全性，使公路橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系滿足建筑規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不斷提高公路橋梁的耐久性、安全性。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，未充分考慮公路橋梁結(jié)構(gòu)的整體性、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全系數(shù)等問題。在對受力情況進(jìn)行計(jì)算時(shí)，未進(jìn)一步審核計(jì)算結(jié)果，在設(shè)計(jì)方案中受力標(biāo)識不明顯，路橋局部構(gòu)件的受力較大。一些工程的上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均未達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)要求，降低了公路橋梁的耐用性、安全性。

3.3 橋梁的施工與管理水平相對較低

大量橋梁破壞實(shí)例引起了業(yè)界對橋梁工程安全性的重視。普遍認(rèn)為導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因?yàn)橐靶U施工與管理不當(dāng)。針對短期內(nèi)就產(chǎn)生的事故，大多是因?yàn)槭┕べ|(zhì)量不合格引起的，常見問題有材料強(qiáng)度不滿足要求與所用施工工藝不符合要求等;還有一些橋梁工程存在偷工減料和材料以次充好等實(shí)際問題，給橋梁安全帶來很大的威脅。

4 公路橋梁設(shè)計(jì)中保證安全性及耐久性的建議

4.1 重視公路橋梁損傷性設(shè)計(jì)

公路橋梁設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮橋梁承受的荷載作用力較大，易在橋梁內(nèi)部出現(xiàn)循環(huán)應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞損傷等各種問題。隨著疲勞損傷的不斷累積、擴(kuò)展，會導(dǎo)致公路橋梁出現(xiàn)宏觀裂縫。在這種情況下，若未采取科學(xué)措施對裂縫進(jìn)行控制會導(dǎo)致公路橋梁出現(xiàn)裂縫、坍塌等問題。在對公路橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)全面分析橋梁損傷特點(diǎn)并開展有效的設(shè)計(jì)工作，并以公路橋梁疲勞損傷的具體特點(diǎn)為基礎(chǔ)對公路橋梁的整體性能進(jìn)行分析。目前，公路建設(shè)部門較為重視公路橋梁疲勞損傷問題，已積極采取各種措施對該問題進(jìn)行合理控制，有利于防止公路橋梁在后期使用過程中出現(xiàn)各種安全事故。

4.2 加強(qiáng)保護(hù)層設(shè)計(jì)

保護(hù)層設(shè)計(jì)主要針對的是鋼筋混凝土構(gòu)件，避免鋼筋與大氣直接接觸造成碳化現(xiàn)象。一般將構(gòu)件內(nèi)部鋼筋到構(gòu)件表面的距離就是保護(hù)層的厚度，保護(hù)層厚度越大外界侵入構(gòu)件內(nèi)部的概率就越小，間接提高了鋼筋混凝土構(gòu)件的耐久性，。但要注意保護(hù)層厚度太大也會起到反作用，受到外來壓力時(shí)，所產(chǎn)生的裂縫也會變大，安全性反而會降低，所以必須合理設(shè)計(jì)構(gòu)件保護(hù)層厚度，針對不同地區(qū)、不同環(huán)境、不同構(gòu)件，鋼筋保護(hù)層厚度必須滿足規(guī)范要求。另外為了加強(qiáng)構(gòu)件的耐久性，混凝土強(qiáng)度的設(shè)計(jì)也尤為關(guān)鍵，如果施工時(shí)選用的低強(qiáng)度的水泥，配置的混凝土卻是高強(qiáng)度的，那么水泥用量就會大幅增加，不僅耗費(fèi)資源，而且水化熱大澆筑的混凝土構(gòu)件極容易產(chǎn)生裂縫，相反情況也會產(chǎn)生弊端，因此混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)也要進(jìn)行規(guī)范。

4.3 提高對橋梁超載問題的關(guān)注程度

橋梁超載會引發(fā)疲勞問題，導(dǎo)致疲勞應(yīng)力大幅增加，使損傷加劇，嚴(yán)重時(shí)還會造成結(jié)構(gòu)破壞。此外，超載引起的損傷往往難以恢復(fù)，導(dǎo)致橋梁在正常使用情況下工作狀態(tài)產(chǎn)生變化，對橋梁安全性及耐久性造成影響。比如，對于混凝土橋梁而言，一直被人們視作一種耐久性很好的橋梁，而在汽車超載影響下，也會產(chǎn)生裂縫;即便卸載卸除之后裂縫可以閉合，但因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)已經(jīng)被損壞，所以構(gòu)件剛度已經(jīng)明顯下降;在這種情況下，處于正常使用荷載狀態(tài)時(shí)，可能不會產(chǎn)生裂縫的結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生裂縫或遠(yuǎn)超規(guī)范要求的變形。

4.4 優(yōu)化與完善公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范

公路橋梁的安全性與耐久性與社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會民眾的實(shí)際生活都具有緊密的聯(lián)系。所以，為了提升公路橋梁的安全性與耐久性，減少道路橋梁在使用過程的安全隱患，必須針對公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行優(yōu)化與完善，制定更詳細(xì)的設(shè)計(jì)規(guī)范與明確的設(shè)計(jì)要求，為公路橋梁的安全性與耐久性的設(shè)計(jì)思路提供更明確與完善的基礎(chǔ)支持，對于提升公路橋梁安全性與耐久性發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用。

5 結(jié)束語

總而言之，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展，我國公路橋梁的運(yùn)行負(fù)擔(dān)正在日益加重。在這樣的背景下，需要公路橋梁工程建設(shè)具有更高的質(zhì)量保證。這就需要在公路橋梁工程進(jìn)行實(shí)際的設(shè)計(jì)時(shí)，多關(guān)注公路橋梁的安全性和耐久性，將更多先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念以及相關(guān)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法合理地應(yīng)用到公路橋梁的設(shè)計(jì)之中，從而使得所設(shè)計(jì)出來的公路橋梁具有更高的質(zhì)量水準(zhǔn)，在更好地保障出行人員安全的前提下，進(jìn)一步提升公路橋梁工程建設(shè)的安全性和耐久性。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜春磊.公路橋梁設(shè)計(jì)的安全性和耐久性研究[J].中華建設(shè)，2020（05）：138-139.

[2]黃俊鑫，席志飛.公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性與耐久性[J].中國公路，2020（05）：98-99.

[3]涂琳.公路橋梁設(shè)計(jì)的安全性和耐久性研究[J].現(xiàn)代物業(yè)（中旬刊），2020（02）：56-57.

[4]龐凡，陳維田.公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性及耐久性研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2019，15（12）：274-276.

[5]張實(shí).公路橋梁設(shè)計(jì)的安全性和耐久性分析[J].林業(yè)科技情報(bào)，2019，51（04）：126-127+132.