橋梁設(shè)計(jì)中安全性和耐久性的研究

（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司， 江蘇 南京 210014）

橋梁設(shè)計(jì)中安全性和耐久性的研究

景亦斌

（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司， 江蘇 南京 210014）

橋梁設(shè)計(jì)是工程設(shè)計(jì)的重要組成部分，公路交通行業(yè)的飛速發(fā)展，需要不斷的加強(qiáng)提升設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)，提高設(shè)計(jì)的有效性，以此來(lái)確保橋梁設(shè)計(jì)的安全性與耐久性。本文通過(guò)對(duì)橋梁設(shè)計(jì)中的問(wèn)題進(jìn)行論述，為提高其安全性與耐久性提出了幾點(diǎn)建議。

橋梁設(shè)計(jì)；安全性；耐久性

近年來(lái)我國(guó)的橋梁建設(shè)項(xiàng)目逐漸增多，工程隨之增大，后續(xù)的橋梁安全性以及耐久性較低的問(wèn)題頻發(fā)，為此國(guó)家相關(guān)部門(mén)也加大力度對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行解決，借此以提高橋梁的使用壽命。

一、橋梁設(shè)計(jì)中安全性與耐久性較低的原因

在設(shè)計(jì)過(guò)程中橋梁的安全性是顯而易見(jiàn)的，但是耐久性具有相對(duì)的隱秘特征，因此若想保證橋梁的耐久性，設(shè)計(jì)方必須在橋梁設(shè)計(jì)的初級(jí)階段進(jìn)行仔細(xì)研究，對(duì)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真掌握，從源頭杜絕影響耐久性的不良因素的出現(xiàn)。筆者結(jié)合多年經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了造成橋梁設(shè)計(jì)的安全性與耐久性的原因主要有以下幾點(diǎn)：

第一，缺乏有效的設(shè)計(jì)理論與構(gòu)造體系?？茖W(xué)合理的設(shè)計(jì)方案是工程建設(shè)的第一保證，工程結(jié)構(gòu)科學(xué)合理的分析有助于確保設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。設(shè)計(jì)單位必須按照規(guī)定安全系數(shù)與指標(biāo)對(duì)工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行證明。然而在實(shí)際的橋梁設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)雖然在一定程度上滿足了相關(guān)的安全需求，但是卻忽略了工程構(gòu)造與設(shè)計(jì)材料的特性，所以在設(shè)計(jì)階段缺乏有效的設(shè)計(jì)理論，極易出現(xiàn)人為的失誤，引發(fā)橋梁的安全與耐久問(wèn)題。工程的設(shè)計(jì)應(yīng)隨著環(huán)境與條件的變化而變化，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該相關(guān)的規(guī)定，并且根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而現(xiàn)如今眾多的設(shè)計(jì)人員卻忽視了對(duì)環(huán)境的檢測(cè)，使得在設(shè)計(jì)中的問(wèn)題頻發(fā)，無(wú)法形成科學(xué)的認(rèn)識(shí)。

第二，設(shè)計(jì)理念落后。隨著公路交通行業(yè)的快速發(fā)展，其設(shè)計(jì)理念須隨之更新，這樣才能滿足現(xiàn)代化設(shè)計(jì)的要求。在實(shí)際的橋梁建設(shè)中，設(shè)計(jì)人員所遵循的設(shè)計(jì)理念仍然是傳統(tǒng)的理念，停留在較為落后的階段，與國(guó)外相比具有較大的差距，使得橋梁的建設(shè)水平無(wú)法與世界平均水平相媲美，無(wú)法發(fā)揮橋梁的真正作用。由于理念的落后，使得橋梁的材料無(wú)法達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而使得橋梁的安全性與耐久性出現(xiàn)嚴(yán)重的問(wèn)題。

第三，設(shè)計(jì)質(zhì)量存在問(wèn)題。之所以有些橋梁在使用不久后便出現(xiàn)安全問(wèn)題，正是由于設(shè)計(jì)質(zhì)量存在嚴(yán)重問(wèn)題。由于橋梁所承載的強(qiáng)度高于公路等其它設(shè)施，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮材料的使用性能是否符合標(biāo)準(zhǔn)，即選擇時(shí)必須確保設(shè)計(jì)材料具有較強(qiáng)的抗壓性；尤其是鋼筋混凝土的選擇，必須按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行制作。然而在實(shí)際的混凝土制作中，并未按照相應(yīng)的比例要求，使得混凝土出現(xiàn)較為嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)設(shè)計(jì)單位開(kāi)展設(shè)計(jì)工作并未根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況來(lái)進(jìn)行材料選擇的考慮，進(jìn)而使得橋梁的耐久性較差，加之受到外界不良環(huán)境的持續(xù)影響，最終發(fā)生坍塌事故，使橋梁的安全性與耐久性極大的降低。

三、提升橋梁安全性與耐久性的策略

第一，控制設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量。在進(jìn)行橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)格按照橋梁實(shí)際場(chǎng)地的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)圖紙能夠夠最大限度滿足當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，使得設(shè)計(jì)方案能夠有效的提高橋梁的耐久性。另外需要注意橋梁細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)，把各個(gè)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)考慮到位，從而保障了橋梁工程的質(zhì)量，以此來(lái)提升橋梁的安全性與耐久性。

第二，在設(shè)計(jì)中考慮結(jié)構(gòu)的耐久性。橋梁的耐久性對(duì)橋梁的使用年限具有重要的作用，在其實(shí)際的建設(shè)與使用過(guò)程中，環(huán)境與化學(xué)因素一直對(duì)橋梁產(chǎn)生影響，造成橋梁出現(xiàn)損傷與裂化的現(xiàn)象，導(dǎo)致橋梁的耐久性出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題。因此在橋梁設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該將橋梁的耐久性考慮到設(shè)計(jì)中，即是全面角度考慮問(wèn)題，對(duì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行考慮，如何在四季變化過(guò)程中減少雨水、雪棟以及化學(xué)因素的影響，對(duì)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方式進(jìn)行更新優(yōu)化，重視其中的細(xì)節(jié)問(wèn)題。

第三，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)加強(qiáng)疲勞損傷的研究力度。橋梁承受的荷載為動(dòng)態(tài)荷載，在橋梁內(nèi)部形成較大的循環(huán)應(yīng)力，在變化的過(guò)程中產(chǎn)生較大的震動(dòng)，在一定程度上對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。另外，由于橋梁的建造所使用材料并不是連續(xù)的，每一環(huán)節(jié)中都存在微小的缺陷，這使得循環(huán)應(yīng)力在不斷的發(fā)展下，給橋梁造成了嚴(yán)重的損傷，形成嚴(yán)重的宏觀裂紋，進(jìn)而造成橋梁材料的斷裂，帶來(lái)嚴(yán)重的災(zāi)難危害。因此，必須重視橋梁疲勞損傷的問(wèn)題，在橋梁的設(shè)計(jì)應(yīng)該注重構(gòu)件的選擇，混凝土的配比、混凝土構(gòu)件整體的動(dòng)態(tài)性能以及疲勞性能各方面深入的研究，注重以往橋梁出現(xiàn)疲勞損傷的原因，如局部疲勞，即斜拉橋拉鎖錨固端產(chǎn)生的疲勞損害現(xiàn)象均需要考慮在設(shè)計(jì)中，并且如何對(duì)局部疲勞進(jìn)行維修和維護(hù)也需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行思考，以此來(lái)減小對(duì)橋梁的危害，確保橋梁的安全性與耐久性。

第三，在橋梁設(shè)計(jì)中重視超載問(wèn)題。橋梁超載問(wèn)題主要包括以下幾方面：即老橋的超齡負(fù)載運(yùn)營(yíng)、橋梁承載的車(chē)流量超過(guò)原有設(shè)計(jì)、車(chē)輛的違規(guī)超載。一方面橋梁的超載會(huì)引發(fā)疲勞損傷，使橋梁的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。另一方面橋梁的超載使橋梁的內(nèi)部發(fā)生損傷，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁的負(fù)載發(fā)生嚴(yán)重變化，影響橋梁的安全性與耐久性。例如在人們通常的觀念中，混凝土是橋梁具備足夠的耐久性，但是隨著橋梁超載情況不斷發(fā)生，使得橋梁出現(xiàn)裂縫。雖然在橋梁負(fù)載達(dá)到正常值時(shí)，裂縫可以閉合，但是由于混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)受到損傷，使得混凝土的剛度極大的下降。

第四，加強(qiáng)整體設(shè)計(jì)流程工作。橋梁設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不僅僅只是進(jìn)行設(shè)計(jì)圖紙的繪畫(huà)，其涉及到的問(wèn)題是方方面面，包括采購(gòu)，建設(shè)、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)都需要設(shè)計(jì)人員進(jìn)行考慮，怎樣的設(shè)備、怎樣的材料可以滿足設(shè)計(jì)橋梁的使用要求，進(jìn)而能夠提高橋梁的整體安全性。因此設(shè)計(jì)單位以及設(shè)計(jì)人員必須對(duì)整體設(shè)計(jì)流程進(jìn)行把控，同時(shí)加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的培訓(xùn)工作，確保設(shè)計(jì)人員完全按照相關(guān)要求，綜合性多方位考慮后進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)偏差，使得每個(gè)環(huán)節(jié)符合國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，以此延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，使橋梁發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

第五，借鑒國(guó)外的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。在我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)存在的主要問(wèn)題：即結(jié)構(gòu)正常使用性能差、耐久性和安全性差；此類(lèi)問(wèn)題雖然跟后期的實(shí)際使用有一定關(guān)系，但是其根本是工程設(shè)計(jì)人員沒(méi)有找到適當(dāng)?shù)陌踩胧┓桨浮⑦m當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法來(lái)保證橋梁的耐久性和安全性。在國(guó)外，其設(shè)計(jì)人員開(kāi)展橋梁設(shè)計(jì)的過(guò)程中尤其注重結(jié)構(gòu)物的性能設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)的變形、裂縫、振動(dòng)、強(qiáng)健性、美觀、耐久性能、疲勞性等，為了保證橋梁的結(jié)構(gòu)達(dá)到正常使用要求外，還需具有良好耐久性、抗腐蝕和耐疲勞性，進(jìn)而保障了橋梁安全性與耐久性。

四、結(jié)束語(yǔ)

橋梁對(duì)我國(guó)整體建設(shè)的重要作用不言而喻，為此設(shè)計(jì)單位必須重視橋梁設(shè)計(jì)工作，在實(shí)際橋梁工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)應(yīng)全面全方位考慮工程的難點(diǎn)與重點(diǎn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的橋梁工程來(lái)，以此確保橋梁建設(shè)安全性與耐久性，提升橋梁的使用壽命，為國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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1007-6344（2017）08-0066-01