公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性及橋梁耐久性的分析

張靜玲

[摘 要]公路橋梁的設(shè)計(jì)中，安全性和耐久性是與民生問(wèn)題聯(lián)系的，也是非常重要的關(guān)注點(diǎn)，而本文則對(duì)于公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性及橋梁耐久性進(jìn)行了分析。本文先對(duì)于公路橋梁設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，接著分析了原因，其次對(duì)安全性和耐久性提出了要求，最后細(xì)節(jié)性的對(duì)安全性和耐久性的提升提出了項(xiàng)對(duì)應(yīng)的措施。

[關(guān)鍵詞]公路橋梁 橋梁設(shè)計(jì) 安全性 耐久性 分析研究

中圖分類號(hào)：S131 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）10-0160-02

一、當(dāng)代公路橋梁設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀

公路和橋梁都有一定的使用壽命，在理論的使用期限內(nèi)出現(xiàn)問(wèn)題的公路或橋梁，會(huì)給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)很多的麻煩，尤其從使用者的角度來(lái)看，會(huì)對(duì)其人身安全構(gòu)成威脅，從設(shè)計(jì)者的角度來(lái)講則是設(shè)計(jì)方案的不完備，我們總稱這種現(xiàn)象為公路或橋梁缺乏安全性和耐久性。常見(jiàn)的公路和橋梁的安全性和耐久性的缺乏表現(xiàn)為，在理論的使用期限內(nèi)，原本表現(xiàn)健康的建筑出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變形、裂縫、下?lián)系葐?wèn)題，具體的像正交異性鋼橋面板的疲勞裂縫、混凝土斜拉橋的主梁與橫隔板開(kāi)裂、大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋主梁下?lián)系取＿@些會(huì)破壞建筑的表面的保護(hù)，使得更加細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)暴漏在外界環(huán)境中，如此一來(lái)，隨著外界惡劣空氣的變化，會(huì)使得腐蝕的程度更加的深入，加大了公路和橋梁建筑的結(jié)構(gòu)的破壞，從而進(jìn)一步的加大了建筑的損毀程度，加重了不安全的隱患。

在公路和橋梁的建筑中有明確的規(guī)定使用年限，但是綜上所述會(huì)出現(xiàn)很多外界環(huán)境引起的狀況，導(dǎo)致建筑的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)很多不可預(yù)測(cè)的問(wèn)題，建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)各種缺陷，這會(huì)使公路和橋梁的壽命會(huì)比理論預(yù)期的要短。

二、影響公路橋梁安全性與耐久性的原因

（一）整體上的設(shè)計(jì)方案規(guī)則的欠缺

公路橋梁的建設(shè)都是設(shè)計(jì)民生問(wèn)題的工程，而一項(xiàng)大的工程的順利的完成是依賴于很多的規(guī)定的，這樣才能在建設(shè)的過(guò)程中重視到很多的細(xì)節(jié)。因?yàn)閾?jù)當(dāng)代我國(guó)對(duì)于大型建筑的把關(guān)主要是通過(guò)制定相關(guān)的法律法規(guī)進(jìn)行約束的，這樣建筑工程師對(duì)于公路和橋梁的設(shè)計(jì)時(shí)及建筑工人們施工的時(shí)候會(huì)盡可能的遵守，最后保證建筑的質(zhì)量，也就是說(shuō)這些約束是公路橋梁安全性與耐久性的保障。但是隨著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，對(duì)于便利的交通條件的要求也越來(lái)的越高。隨著科技水平的提高，交通建筑的形式也呈現(xiàn)出多樣性，比如新增的跨海大橋、海下的大橋等，雖然這些建筑會(huì)給人們帶來(lái)很多的方便，但是對(duì)于新增的建筑工程沒(méi)有及時(shí)的制定法律法規(guī)，從而無(wú)法更加具體的指導(dǎo)工作，對(duì)于設(shè)計(jì)施工的過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題也不能依據(jù)相關(guān)的規(guī)章制度進(jìn)行處理。這樣的漏洞導(dǎo)致了有些人員有機(jī)可乘，大大降低了公路橋梁的安全性和耐久性。

（二）設(shè)計(jì)的實(shí)施方案中對(duì)于安全性與耐久性考慮的欠缺

一般在工圖設(shè)計(jì)的時(shí)候方案是較為完善的前提下，由于施工過(guò)程中建筑實(shí)施人員對(duì)于整體的結(jié)構(gòu)沒(méi)有進(jìn)行合理的把握，也會(huì)對(duì)于公路和橋梁的安全性和耐久性問(wèn)題有所影響。具體的表現(xiàn)在，由于一些人員的利益之心的驅(qū)使，不能很嚴(yán)苛的按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)的建筑實(shí)施和材料的正確的選擇，而是想著如何在建筑的過(guò)程中偷工減料，從而減少建筑實(shí)施的整個(gè)過(guò)程中資金的投入。有時(shí)候只注重了結(jié)構(gòu)的安全性即在設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)?xì)節(jié)結(jié)構(gòu)多加考慮，卻忽視了耐久性，即在建筑的材料選擇的時(shí)候卻不能滿足要求。有時(shí)候?qū)τ谀途眯赃M(jìn)行可重視即選擇了較牢固的材料，卻忽視了細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的安全性。所以，要對(duì)兩者進(jìn)行合理的結(jié)合才會(huì)達(dá)到最佳的效果。

（三）科學(xué)理論知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的欠缺

建筑的多樣性是用于適應(yīng)多樣的建筑情況和風(fēng)格，如何對(duì)應(yīng)的選擇正確的建筑設(shè)計(jì)是非?？简?yàn)設(shè)計(jì)師的專業(yè)的理論知識(shí)的。而在公路橋梁的設(shè)計(jì)中，基于對(duì)設(shè)計(jì)安全性和耐久性的考慮與改進(jìn)提升，其次也要在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中兼顧考慮較為經(jīng)濟(jì)的方案，再者是對(duì)于細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的固件和連接方式的考慮，最終綜合各個(gè)方面實(shí)現(xiàn)一個(gè)多目標(biāo)的規(guī)劃問(wèn)題，設(shè)計(jì)出最佳的方案。而一些經(jīng)驗(yàn)欠缺或者理論知識(shí)不扎實(shí)的設(shè)計(jì)人員卻不能很全面的考慮，比如只考慮了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度對(duì)于安全性的貢獻(xiàn)，而沒(méi)有兼顧整體體系構(gòu)造、建筑結(jié)構(gòu)所適合的材料、后期對(duì)于建筑的維修和保護(hù)、結(jié)構(gòu)的耐久性等，也沒(méi)考慮在施工過(guò)程中由于人員的主觀原因?qū)е碌母鞣矫娴膯?wèn)題。比如由于鋼筋混凝土中鋼筋和凝土的比例設(shè)置不合理而導(dǎo)致的額強(qiáng)度較低，保護(hù)能力大大的下降，或者鋼筋過(guò)細(xì)或過(guò)粗帶來(lái)的建筑的不適合環(huán)境的現(xiàn)象。

三、設(shè)計(jì)中的要求

（一）安全性

公路橋梁作為公共的交通建筑，安全性是第一大考慮的問(wèn)題。而對(duì)于公路和橋梁這樣的建筑，合理的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)直接決定了建筑的安全性，具體的就是與公路和橋梁的使用價(jià)值直接聯(lián)系，所以在設(shè)計(jì)中要從最初的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行提升。所以在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要將安全性放在第一位，即要從結(jié)構(gòu)自身的可靠性上來(lái)設(shè)計(jì)，要對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性進(jìn)行理論性的計(jì)算，以數(shù)據(jù)的事實(shí)來(lái)評(píng)估效果。其次，也要考慮到經(jīng)常出現(xiàn)的荷載狀況，讓方案更加具有顯示意義，如恒載？活載？自然荷載等荷載。最后，對(duì)于較為極端的情況也要考慮在內(nèi)，這樣最大限度的降低整體評(píng)估的風(fēng)險(xiǎn)，如加入突然性的高強(qiáng)度的荷載，如出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)時(shí)、高強(qiáng)度的凍脹力、高強(qiáng)度的水力等。

（二）耐久性

基于安全性，其次將是對(duì)公路或橋梁的耐久性的重視。耐久性主要指的是在建筑結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)損壞的情況下，公路或橋梁的使用時(shí)間要足夠的長(zhǎng)?，F(xiàn)實(shí)生活中即使在設(shè)計(jì)時(shí)多方面的考慮，也會(huì)出現(xiàn)對(duì)實(shí)際情況了解不全的狀況。公路和橋梁的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)常常要基于對(duì)實(shí)際的地形情況進(jìn)行考察，才會(huì)進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。在地形較為起伏的地方，橋梁的設(shè)計(jì)常常會(huì)出現(xiàn)較為大的跨度結(jié)構(gòu)，當(dāng)出現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)的需要的時(shí)候，關(guān)鍵點(diǎn)出現(xiàn)在下部結(jié)構(gòu)的剛度的分配，并且要很大程度的保證穩(wěn)定性和耐久性，比如對(duì)于難以采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑結(jié)構(gòu)和互通式立交中彎曲半徑較小的橋梁，可以采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

（三）經(jīng)濟(jì)性

在達(dá)成安全性和耐久性兩項(xiàng)原則之后，還要考慮工程的造價(jià)問(wèn)題。首先，要按照設(shè)計(jì)的要求以及使用方的要求，使得建筑達(dá)到最基本的使用標(biāo)準(zhǔn)；其次，要進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化后的最佳選擇，將不同的方案進(jìn)行反復(fù)的比較；最后，要遵守“綠色節(jié)能”的原則，要對(duì)復(fù)雜的地形有較好的適應(yīng)性，對(duì)環(huán)境的傷害要盡可能的小，讓兩者和諧的相處才是長(zhǎng)久之計(jì)。

四、提升公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性

（一）樹(shù)立耐久性的觀念

對(duì)于一個(gè)理念進(jìn)行實(shí)際的實(shí)施，最關(guān)鍵的是從思想上樹(shù)立安全性和耐久性的意識(shí)，對(duì)其要有較為深刻和較為獨(dú)特的認(rèn)識(shí)，要有創(chuàng)新性的適應(yīng)性的設(shè)計(jì)理念。具體的實(shí)施時(shí)，設(shè)計(jì)人員要對(duì)專業(yè)知識(shí)和相關(guān)的理論有求知的欲望，不斷的接受緊跟潮流的設(shè)計(jì)方法，積極的與業(yè)內(nèi)的人士進(jìn)行交流思想與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)?zāi)?，如果條件允許的話，與國(guó)際上的最先進(jìn)的水平進(jìn)行學(xué)習(xí)，也可實(shí)現(xiàn)與國(guó)際接軌的現(xiàn)實(shí)意義，通過(guò)國(guó)際與國(guó)內(nèi)的對(duì)比，實(shí)現(xiàn)查缺補(bǔ)漏。這樣一來(lái)會(huì)增強(qiáng)公路和橋梁建設(shè)的耐久性和安全性，有較為踏實(shí)的觀念意識(shí)。

（二）對(duì)于極限情況的考慮

公路或橋梁在設(shè)計(jì)的時(shí)候不能僅僅考慮經(jīng)常出現(xiàn)的狀況，也要考慮一些極限情況的出現(xiàn)，將極限情況加入設(shè)計(jì)評(píng)估之中，會(huì)使得建筑與較大的承載極限的伸縮，提升安全性和耐久性。具體的如考慮車流量較大的時(shí)候、車輛超載的時(shí)候、公路或橋梁使用時(shí)間較長(zhǎng)。這些情況可能造成建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)看不見(jiàn)的損傷，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要結(jié)合較有韌性的鋼筋混凝土和合理的結(jié)構(gòu)，降低開(kāi)裂。

（三）對(duì)于實(shí)現(xiàn)安全性和耐久性的建筑材料的使用

結(jié)構(gòu)在安全性中有很重呀的作用，而對(duì)于建筑材料的選擇則會(huì)大大的提升公路和橋梁的耐久性。公路或橋梁結(jié)構(gòu)常常出現(xiàn)裂縫的情況，這樣會(huì)使空氣和液體進(jìn)入，增加了對(duì)于建筑的腐蝕程度，這樣對(duì)建筑非常不利。此時(shí)選擇耐久性較好的材料將會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。常常用到的環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋，將其應(yīng)用于一般鋼筋混凝土負(fù)彎矩區(qū)的鋼筋中，能夠有效地保證結(jié)構(gòu)的耐久性。

（四）對(duì)于結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的調(diào)整與適當(dāng)?shù)母脑?/p>

細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)抗各種問(wèn)題強(qiáng)效有力的措施。上文中提到了關(guān)于腐蝕的問(wèn)題，而如果在細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)，對(duì)于腐蝕性的對(duì)抗也會(huì)增加安全性和耐久性。此外，細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的優(yōu)化如加大保護(hù)層的厚度、最優(yōu)材料的選擇、防氧化的處理等，都可以增加建筑的防水排水的能力、抗腐蝕的能力。

（五）兼顧結(jié)構(gòu)的整體連續(xù)性

公路和橋梁表面結(jié)構(gòu)的平滑性一定程度上會(huì)減小在使用過(guò)程中的損毀程度，所以加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體的連續(xù)性，使得車輛人群通過(guò)的時(shí)候最大限度的舒適也是安全性和耐久性的前提。實(shí)際設(shè)計(jì)中，橋梁由于支撐性的需要大多有桿狀的結(jié)構(gòu)，難免會(huì)出現(xiàn)截面的變化、不平順的變化，但是實(shí)際的施工中要減少這種變化，讓結(jié)構(gòu)的整體較為連續(xù)，這樣的話也可以提高結(jié)構(gòu)的韌性、強(qiáng)度、穩(wěn)定性。具體實(shí)施時(shí)可以采用冗余設(shè)計(jì)，使得局部損傷和變形有了結(jié)構(gòu)上的安全儲(chǔ)備，也可以對(duì)于地震、強(qiáng)風(fēng)等現(xiàn)象有一定的抵御能力。

（六）融合先進(jìn)的理論成果

適當(dāng)?shù)呐c國(guó)際水平進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不足進(jìn)行改進(jìn)，為國(guó)內(nèi)的公路和橋梁的安全性和耐久性的實(shí)現(xiàn)注入新的活力。我們國(guó)家在公路和橋梁的安全性和耐久性方面主要存在的問(wèn)題是實(shí)際使用的時(shí)間較短，并且在此期間維護(hù)的費(fèi)用和代價(jià)過(guò)高。由于環(huán)境、人為等因素，造成的公路或橋梁的結(jié)構(gòu)的變形、線條的不連貫性、結(jié)構(gòu)表面易于開(kāi)裂等問(wèn)題，這些都是國(guó)內(nèi)水平的局限性。而對(duì)比之下，國(guó)際上有很多建筑風(fēng)格獨(dú)特且耐用的公路和橋梁建筑，我們可以進(jìn)行成功經(jīng)驗(yàn)或思路的汲取。

五、結(jié)語(yǔ)

公路和橋梁的設(shè)計(jì)中安全性和耐久性對(duì)于人們生產(chǎn)生活有著重要的意義，在這種問(wèn)題上，國(guó)內(nèi)有些許的研究，也做出了很大的貢獻(xiàn)。此外，對(duì)于國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的吸取也會(huì)對(duì)問(wèn)題的改進(jìn)有很大的好處。希望我國(guó)在公路和橋梁的安全性和耐久性上有一個(gè)新的突破。

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