橋梁設(shè)計(jì)中的安全性及耐久性分析

袁 昊 洋

(唐山市交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，河北 唐山 063000)

?

橋梁設(shè)計(jì)中的安全性及耐久性分析

袁 昊 洋

(唐山市交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，河北 唐山 063000)

結(jié)合橋梁設(shè)計(jì)的安全性和耐久性現(xiàn)狀，介紹了橋梁設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，從防腐材料、橋梁細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)維護(hù)等方面，分析了橋梁設(shè)計(jì)中安全性及耐久性欠高的原因，旨在保證橋梁工程質(zhì)量，延長其使用壽命。

橋梁設(shè)計(jì)，安全性，耐久性，防腐材料

目前橋梁工程建設(shè)雖較快，但在投入使用后會出現(xiàn)橋梁破壞，甚至發(fā)生坍塌，不僅給經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重的損失，還威脅到人們的出行安全，而究其原因主要為設(shè)計(jì)初期沒有對橋梁的安全性及耐久性進(jìn)行較好的把握。由此這就需要橋梁設(shè)計(jì)師進(jìn)行實(shí)地勘探，并充分發(fā)揮自己的專業(yè)知識，提高橋梁的安全性和耐久性，保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 橋梁設(shè)計(jì)的安全性和耐久性現(xiàn)狀概述

橋梁有一定的使用壽命，在理論的使用期限內(nèi)出現(xiàn)問題的橋梁，會給人們的生產(chǎn)生活帶來很多麻煩，尤其從使用者的角度來看，會對其人身安全構(gòu)成威脅，從設(shè)計(jì)者的角度來講則是設(shè)計(jì)方案的不完備。常見的橋梁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)系葐栴}，其會使得更加細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)暴露在外界環(huán)境中，隨著外界惡劣空氣的變化，會使得腐蝕的程度更加的深入，加大橋梁工程的結(jié)構(gòu)破壞。其次在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員對橋梁的安全性和耐用性設(shè)計(jì)考慮不多，只將橋梁的負(fù)荷作為考慮的重點(diǎn)，忽略了橋梁承壓的極限狀態(tài)，致使橋梁建筑華而不實(shí)，在投入使用過程中事故頻發(fā)，縮減了橋梁使用壽命。

2 橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性要點(diǎn)分析

橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)該對橋梁的安全性和耐久性做出明確的要求，同時應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，綜合車輛行駛的具體情況，以此對橋梁運(yùn)行能力進(jìn)行判斷。其設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于以下幾點(diǎn)：1)防洪水位是跨河橋梁設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)的過程中要注意洪水的分流緩沖；2)橋梁的承載應(yīng)符合行車承載力，因此應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕煌ㄐ枨髞磉M(jìn)行橋梁的寬度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3)在設(shè)計(jì)的過程中要充分調(diào)查周邊的環(huán)境，并要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡貏菖c地質(zhì)等情況進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

3 橋梁設(shè)計(jì)中安全性及耐久性不高的原因

3.1 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不健全

從某種程度上來看，橋梁結(jié)構(gòu)會受到自然因素以及外界因素的影響，因此在對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時，一定要以自然因素為基礎(chǔ)，并且要在對施工現(xiàn)場進(jìn)行勘測后，方可進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。然而在目前的橋梁設(shè)計(jì)中，部分設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的過程中僅簡單計(jì)算了整體橋梁的耐久性能，而對于結(jié)構(gòu)的整體性能并未做相應(yīng)的計(jì)算，同時施工期間內(nèi)所選用的鋼筋混凝土強(qiáng)度無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化水平，并且鋼筋截面規(guī)格較小，無法滿足施工厚度需求，由此上述多種情況的產(chǎn)生，均會對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性與耐久性產(chǎn)生不利影響。

3.2 設(shè)計(jì)圖的檢驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)

目前，部分單位在橋梁的施工階段只憑借自身的基本經(jīng)驗(yàn)來對設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行檢驗(yàn)，且沒有對施工環(huán)境和施工技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)管，導(dǎo)致橋梁施工中的建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)圖偏離，甚至有時為了方便施工，設(shè)計(jì)人員隨意將設(shè)計(jì)圖進(jìn)行修改，由此會影響橋梁的建設(shè)質(zhì)量，同時管理者由于專業(yè)技能不夠，導(dǎo)致審查只是流于形式，并不能進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)核對，致使橋梁工程與設(shè)計(jì)相差較遠(yuǎn)，使其質(zhì)量得不到應(yīng)有保證。

3.3 結(jié)構(gòu)維護(hù)不到位

橋梁在投入使用之后，維護(hù)工作對于整個橋梁工程的使用非常重要。比如橋面結(jié)冰的自然因素對橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力與使用性能會造成相應(yīng)的影響與危害，如后期維護(hù)不及時還會縮減橋梁的使用壽命，因此在橋梁投入使用后期要加強(qiáng)對橋面的維護(hù)。其次，橋梁的支座壽命最多為30年，而橋梁的整體結(jié)構(gòu)會由于后期構(gòu)件更換時間過長以及養(yǎng)護(hù)力度較差而產(chǎn)生嚴(yán)重危害，因而經(jīng)常對支座構(gòu)件等進(jìn)行更換也是非常必要的。

4 橋梁設(shè)計(jì)中提高安全性及耐久性的相關(guān)措施

4.1 結(jié)合實(shí)際進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)

在橋梁工程設(shè)計(jì)之前，一定要以設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，對實(shí)際施工場地進(jìn)行勘察，并將施工現(xiàn)場的條件與橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行正確融合。同時在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的過程中，為了有效減少成本費(fèi)用的支出，保證橋梁質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)化水平，均要以實(shí)際施工情況為基礎(chǔ)選用適宜的材料。這樣一來不但可以確保工程質(zhì)量，同時也能夠極大程度地減少成本支出。

4.2 注重防腐材料的使用

在橋梁工程設(shè)計(jì)的過程中，環(huán)氧樹脂涂層鋼筋作為新時代的產(chǎn)物，可有效防止侵蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生，將其應(yīng)用至普通的鋼筋中，可極大程度地提升橋梁的耐久性與使用年限，同時國內(nèi)有很多研究人員在對橋梁質(zhì)量進(jìn)行調(diào)研時了解到，錨頭區(qū)也能夠產(chǎn)生侵蝕的現(xiàn)象，嚴(yán)重時則會促使橋梁發(fā)生坍塌。因此針對這一問題，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，可適當(dāng)應(yīng)用環(huán)氧樹脂砂漿將錨頭密封，防止產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。但要注意的是，橋梁工程所使用的材料并不能保證完全連續(xù)和均勻，在不斷變化循環(huán)的動荷載作用下很容易發(fā)生擴(kuò)展,進(jìn)而產(chǎn)生損傷，而為了有效改善這一問題，提高橋梁的安全性，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)深入研究橋梁結(jié)構(gòu)在疲勞荷載作用下的反應(yīng)及解決措施，同時還應(yīng)認(rèn)真考慮和分析交通荷載和風(fēng)荷載對結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的影響。

4.3 提高橋梁的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)時，細(xì)節(jié)決定著一切，并對整個工程建設(shè)是否成功會產(chǎn)生重要影響，同時認(rèn)真設(shè)計(jì)橋梁工程的細(xì)節(jié)，能夠極大程度地延長橋梁材料的耐用性，進(jìn)而使其更加穩(wěn)定，延長使用年限。同時由于每項(xiàng)橋梁設(shè)計(jì)工程之間均會存在一定的差異性，加之橋梁受自然因素影響較為嚴(yán)重，尤其是雨水與冰雪天氣，其橋梁鋼筋結(jié)構(gòu)會容易生銹，因此在設(shè)計(jì)時可選用合適的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)，同時可加大保護(hù)層的厚度，進(jìn)行防氧化的處理等，都可以增加橋梁的抗腐蝕能力。其次，橋墩在橋梁的下部結(jié)構(gòu)中是最重要的部分，主要起到橋梁的固定作用，因此在對橋墩和基礎(chǔ)構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需對橋梁的具體情況做具體分析，同時在此過程中也可添加排水系統(tǒng)與防水系統(tǒng)，提升橋梁設(shè)計(jì)的防水效果。

4.4 兼顧結(jié)構(gòu)的整體連續(xù)性

橋梁表面結(jié)構(gòu)的平滑性會在一定程度上減小使用過程中的損毀程度，所以加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)的整體連續(xù)性，可滿足車輛與人群在橋面通行時的舒適度，同時其也是保證橋梁設(shè)計(jì)安全性和耐久性的前提。在實(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)，因而難免會出現(xiàn)截面不平順的變化，由此在設(shè)計(jì)中要減少這種變化，讓結(jié)構(gòu)的整體較為連續(xù)，提高結(jié)構(gòu)的韌性、強(qiáng)度、穩(wěn)定性，而具體實(shí)施時可采用冗余設(shè)計(jì)，以使得局部損傷和變形有結(jié)構(gòu)上的安全儲備，也可對地震、強(qiáng)風(fēng)等現(xiàn)象有一定的抵御能力。

4.5 創(chuàng)新橋梁設(shè)計(jì)思路

在橋梁設(shè)計(jì)中既考慮橋梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，也要考慮橋梁的安全耐久性，同時還要考慮對橋梁結(jié)構(gòu)的檢測、維修和加固問題，也就是說在橋梁設(shè)計(jì)時，不僅要考慮橋梁結(jié)構(gòu)的牢固和穩(wěn)定，還應(yīng)該考慮結(jié)構(gòu)的壽命問題，并要將這種理念融入到橋梁設(shè)計(jì)工作中，從而有效解決安全耐久性問題。

5 結(jié)語

橋梁建設(shè)中的設(shè)計(jì)工作是橋梁質(zhì)量的重要保障，雖然現(xiàn)階段橋梁設(shè)計(jì)的安全性與耐久性有所提升，但仍然存在不少問題。因此作為橋梁的設(shè)計(jì)師，必須重視這些問題，并及時修改設(shè)計(jì)圖中的不足，嚴(yán)格規(guī)范設(shè)計(jì)圖紙，合理選用施工材料，以此提高橋梁設(shè)計(jì)的安全性和耐久性。

[1] 石少國.探討市政橋梁設(shè)計(jì)中的安全性及耐久性[J].科技展望，2014(19)：29.

[2] 崔文明.橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性問題[J]．交通建設(shè)與管理，2014(10)：130-131.

[3] 李新琴，楊俊慧．橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性分析[J]．交通標(biāo)準(zhǔn)化，2012(15)：61-63.

On safety and durability in bridge design

Yuan Haoyang

(TangshanCommunicationSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,Tangshan063000,China)

Combining with the safety and durability of the bridge design, the paper introduces the points for the bridge design from anti-corrosive materials, bridge detailed design, and structural maintenance, and analyzes the reasons for the lower safety and durability in the bridge design, so as to ensure the bridge engineering quality and prolong their lifespan.

bridge design, safety, durability, anti-corrosive material

1009-6825(2017)13-0195-02

2017-02-26

袁昊洋(1989- )，男，助理工程師

U442

A