淺析公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性

鄭偉光

（身份證號：130224198210153011）

淺析公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性

鄭偉光

（身份證號：130224198210153011）

本文對公路橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性的概念做了簡單介紹，對公路橋梁的缺乏安全性和耐久性的主要原因做了詳細(xì)的分析，并針對這些原因作出了具體的整改方案。

在中國現(xiàn)階段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員考慮其使用性多而考慮其其安全性少，考慮其強(qiáng)度多而考慮耐久性少；目前，在橋梁的設(shè)計(jì)中，對于安全性和耐久性更多的只是作為一種概念受到關(guān)注，并沒有針對其安全性和耐久性進(jìn)行專門的整改研究，這就在在一定程度上導(dǎo)致了工程事故頻發(fā)、人們的生命安全得不到保障、結(jié)構(gòu)使用性能差、使用壽命短等不良后果。

1　橋梁結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性的基本概念

橋梁結(jié)構(gòu)的安全性是結(jié)構(gòu)防止破壞倒塌的能力，是結(jié)構(gòu)工程最重要的質(zhì)量指標(biāo)。結(jié)構(gòu)工程的安全性主要決定于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工水準(zhǔn)，也與結(jié)構(gòu)的正確使用、維護(hù)、檢測密切相關(guān)。

橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性與工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保持正常功能的能力，這一正常功能包括結(jié)構(gòu)的安全性和結(jié)構(gòu)的適用性，而且更多的體現(xiàn)在使用性上。

2　橋梁安全性、耐久性差的主要原因

2.1設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不夠完善

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)就是選擇經(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)以確保恒結(jié)構(gòu)的安全性。但在實(shí)際工作中，在橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域特別是關(guān)于橋梁施工和使用期安全性的問題上存在以下問題：

（1）設(shè)計(jì)人員只滿足于規(guī)范結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算上的安全需要，而忽視對結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護(hù)、結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)注。

（2）在橋梁設(shè)計(jì)、施工到使用的全部過程中經(jīng)常出現(xiàn)的主觀意識上的錯(cuò)誤，比較普遍的有：對結(jié)構(gòu)整體性和延性把握不足，計(jì)算圖式和受力路線不明確，混凝土強(qiáng)度等級過低、保護(hù)層厚度小、鋼筋直徑過細(xì)、構(gòu)件截面過薄等等，這些都消弱了結(jié)構(gòu)耐久性，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性。

2.2施工和管理水平低

橋梁的突然破壞與倒塌，已經(jīng)使工程界對橋梁安全性問題備受關(guān)注。一般認(rèn)為：工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導(dǎo)致。而在短期內(nèi)發(fā)生的突然破壞與倒塌，多是由于施工質(zhì)量沒有達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。例如：材料強(qiáng)度不足和施工工藝不合格等；也有個(gè)別橋梁存在偷工減料、以次充好等嚴(yán)重的管理問題，更是對橋梁安全造成致命的損害。

然而橋梁在遠(yuǎn)沒有達(dá)到預(yù)期使用壽命時(shí)，出現(xiàn)了影響正常使用的病害與劣化；特別是一些橋梁在只使用了幾年、甚至剛建成不久就出現(xiàn)嚴(yán)重的耐久性不足的問題，這也與施工質(zhì)量低下有重要的關(guān)系，例如：鋼筋保護(hù)層不足及目前廣泛存在于施工現(xiàn)場的嚴(yán)重的構(gòu)件開裂問題其主要原因包括：水泥選用、混凝土配合比、振搗、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)及預(yù)應(yīng)力施加不合理等。這些施工上的缺陷雖然短期不會(huì)對橋梁的正常使用產(chǎn)生明顯的影響，但是卻會(huì)對結(jié)構(gòu)的長期耐久性產(chǎn)生非常不利的危害。

整改方案：

（1）合理的選擇設(shè)計(jì)方案

合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，可以有效提高橋梁的安全性和耐久性。橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式主要分為大跨度橋和標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋。大跨徑橋梁由于控制因素不同方案也各自不相同，具有較強(qiáng)的個(gè)性特征，而標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋則更多的是具有共同特征。在實(shí)際工作當(dāng)中，很少采用大跨徑橋梁的設(shè)計(jì)方案，標(biāo)準(zhǔn)跨徑橋因?yàn)榫哂惺┕し奖?、造價(jià)經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制裝配等諸多優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用最為廣泛。

（2）在設(shè)計(jì)過程中，科學(xué)使用材料

鋼筋混凝土的質(zhì)量和合理使用對橋梁的安全性具有極其重要的作用。鋼筋混凝土的質(zhì)量直接影響到結(jié)構(gòu)的使用性、安全性和耐久性。混凝土的耐久性主要取決于混凝土的材料組成，其中水灰比、水泥用量、強(qiáng)度等級均對耐久性有較大影響。

提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性最關(guān)鍵是以下兩個(gè)方面：①加大鋼筋混凝土保護(hù)層，保護(hù)鋼筋免于銹蝕；②防止和控制混凝土的裂縫，除按規(guī)范要求控制正常使用極限狀態(tài)的工作裂縫外，更重要的是要采取構(gòu)造措施，從根本上控制混凝土施工及使用過程非工作裂縫的大量出現(xiàn)。

（3）杜絕超載問題

汽車超載主要有三種情況：①早期修剪的老橋超齡負(fù)載運(yùn)營；②橋梁通行的車流量超過原設(shè)計(jì)；③車輛違規(guī)超載。前兩種產(chǎn)生的原因主要是設(shè)計(jì)荷載的變化和交通量地增加；后者是車輛使用者違規(guī)超載運(yùn)營，后兩種超載現(xiàn)象在我國公路運(yùn)輸中較為普遍。

橋梁的超載一方面可能引發(fā)疲勞問題。超載會(huì)使橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大、損傷加劇、甚至?xí)霈F(xiàn)一些超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞事故。另一方面，由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復(fù)，經(jīng)使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生變化，從而可能危害橋梁的安全性和耐久性。

路橋梁安全及耐久性不僅僅是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問題，也是一個(gè)社會(huì)問題，更是一個(gè)嚴(yán)肅的政治問題。我們需要從各個(gè)環(huán)節(jié)抓起，使其與與國際結(jié)構(gòu)工程界日益重視安全性、耐久性、適用性的趨勢接軌，符合結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)和綜合經(jīng)濟(jì)性的要求。

[1]王春劍.公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性探討[J].科技信息（科學(xué)教研），2007（28）.

[2]鐘麗清，楊占雄.橋梁設(shè)計(jì)中存在的安全耐久性問題及對策研究[J].湖南交通科技，2010（01）.

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2015-5-23