橋梁設(shè)計中的安全性和耐久性分析

石若汐

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)水利土木工程學(xué)院， 山東 泰安 271000）

0 引言

橋梁設(shè)計是公路橋梁建設(shè)過程中的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，從我國目前的整體狀況來看，我國公路橋梁的安全性普遍比較差，耐久性普遍比較低，這對橋梁的整體質(zhì)量和性能直接產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。橋梁設(shè)計的質(zhì)量高低與否、科學(xué)性與否將會直接影響到橋梁質(zhì)量，因此在設(shè)計環(huán)節(jié)有關(guān)設(shè)計人員就必須要充分重視安全性和耐久性的問題，使其能在實際的建設(shè)過程中得到有效解決，并且致力于提高橋梁建設(shè)質(zhì)量，增強其壽命時間。

1 橋梁安全性和耐久性概述

1.1 內(nèi)涵

橋梁安全性是指橋梁在正常使用的情況下的承載能力以及發(fā)生突發(fā)事件時的整體穩(wěn)定性。橋梁耐久性是指橋梁在正常使用和維護的前提下，使用一定的時間之后仍然能具備其應(yīng)有的功能，滿足橋梁的正常使用周期。

1.2 橋梁安全性和耐久性的技術(shù)評估

在現(xiàn)代化的橋梁建筑設(shè)計中，不同年代、不同地區(qū)的橋梁工程都有其自身的完整體系和檢測標(biāo)準(zhǔn)，運用這一標(biāo)準(zhǔn)就可以對橋梁的安全性和耐久性進行準(zhǔn)確的評估和判斷如果橋梁的安全性和耐久性存在問題，那么就需要及時做好標(biāo)記或者警示。從整體上來講，制定具有科學(xué)性和專業(yè)性的橋梁評估制度體系可以在很大程度上保證橋梁安全，促進其可以長久使用，并且為橋梁的使用提供可靠的依據(jù)。

1.3 影響橋梁安全性及耐久性的因素分析

1.3.1 缺乏完善的設(shè)計理念

橋梁設(shè)計理念的不完善是普遍存在的問題，許多設(shè)計者在橋梁設(shè)計的過程中過于重視橋梁的強度，而忽視的橋梁的安全性和耐久性的重要作用，沒有實現(xiàn)因素之間的有機結(jié)合，因此不完善的設(shè)計理念往往是長期存在的。另一方面，有些設(shè)計單位為了追求經(jīng)濟利益，追求市場競爭地位，在橋梁設(shè)計過程中目光短淺，只重視橋梁的承載能力而不顧及橋梁的使用期限。橋梁設(shè)計是一個整體性和系統(tǒng)性的過程，需要充分結(jié)合周邊質(zhì)地、自然資源、安全性能等多方面的因素。

1.3.2 設(shè)計不合理

設(shè)計者通常會過于重視單一方面的問題，例如橋梁的強度，而對于其他因素例如橋梁安全性、耐久性的考慮則比較少。在這一情況下，橋梁結(jié)構(gòu)就會收到影響，再加上可能存在計算不合理，受力路線不清晰等都會導(dǎo)致橋梁局部壓力過大，保護層厚度不足，構(gòu)件截面較小等問題。

1.3.3 與實際的材料供應(yīng)情況脫節(jié)

橋梁建設(shè)過程中所需要的材料、物資等都是設(shè)計階段所要充分考慮的問題，因此就需要對施工現(xiàn)場進行全面的考察，詳解記錄實際的的工程建設(shè)條件。例如，如果施工現(xiàn)場位于比較偏遠的鄉(xiāng)村地區(qū)，優(yōu)質(zhì)建筑材料的運輸就會成為一個阻礙因素，較高強度的混凝土的運輸相對比較困難，為了解決這一困難，就需要將混凝土的抗壓強度設(shè)計降低。

2 橋梁設(shè)計中的安全性和耐久性實例分析

2.1 工程概況

以某一大橋為例，該橋梁主跨三跨的跨徑為40m+65m+40m,邊跨的設(shè)計采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支T梁。該大橋的橋面縱坡雙向可以達到2.7%,橋面橫坡雙向可以達到2.0%。箱梁共設(shè)4道橫隔板,其中墩頂各設(shè)一道為3m的橫隔板,梁端各設(shè)一道為1.5m的橫隔板,該公路橋梁的荷載等級為Ⅰ級。

2.2 提高橋梁設(shè)計安全性與耐久性的措施

2.2.1 科學(xué)使用材料

鋼筋混凝土的質(zhì)量以及使用都會直接影響到橋梁建設(shè)的安全性，混凝土材料的組成、水泥的用量、水和灰的比例等都是橋梁安全性和耐久性的重要影響因素。因此在設(shè)計過程中需要充分考慮混凝土的配制過程。想要保證混凝土的耐久性可以做到以下兩個方面：（1）加大混凝土的保護層厚度，這樣可以有效防止鋼筋銹蝕，提高混凝土的耐久性；（2）對混凝土的制作過程嚴(yán)格控制，防止其出現(xiàn)裂縫。

2.2.2 合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

橋梁設(shè)計方案是橋梁建設(shè)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案可以更好的保證橋梁的安全性和耐久性。不同地區(qū)，不同地理環(huán)境需要設(shè)計不同的橋梁結(jié)構(gòu)，以跨徑橋為例，這種橋梁結(jié)構(gòu)的施工相對比較簡單，經(jīng)濟成本比較低，同時橋梁質(zhì)量也相對比較高，因此應(yīng)用廣泛。

2.2.3 設(shè)計中增加耐久性分析

在橋梁設(shè)計過程中要更多的重視對橋梁耐久性的分析，將耐久性與橋梁結(jié)構(gòu)、強度等有機結(jié)合起來。與傳統(tǒng)的耐久性分析不同，現(xiàn)代的耐久性分析應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變設(shè)計觀念，對橋梁耐久性進行定量分析，更多采納和吸收國外的先進設(shè)計經(jīng)驗，將耐久性放在橋梁設(shè)計的環(huán)節(jié)的重點位置，并且根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)、布局等進行綜合性評估與分析，摒棄原本的耐久性觀念，從而可以更多的增加橋梁使用周期，保證橋梁安全性，降低橋梁維修費用，使其具有更大的經(jīng)濟價值和社會價值。

2.2.4 從設(shè)計理念上正確認(rèn)識公路橋梁使用壽命

目前，我國公路橋梁設(shè)計理念已經(jīng)逐步實現(xiàn)了向現(xiàn)代化方向的轉(zhuǎn)化，逐步達到了滿足載荷設(shè)計和使用壽命的雙方面要求。由此可見，我國已經(jīng)開始正確認(rèn)識橋梁的使用壽命，并且轉(zhuǎn)化了設(shè)計理念。此外，橋梁結(jié)構(gòu)的重要性也是需要正確認(rèn)識的，在設(shè)計過程中，還需要充分考慮其他因素的影響，例如橋梁的運行、維護、關(guān)鍵技術(shù)、規(guī)劃等，只有綜合考慮各方面因素才能真正在實際的運營過程中使橋梁壽命達到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.5 強化對耐久性關(guān)鍵技術(shù)的分析

對耐久性關(guān)鍵技術(shù)的強化與分析主要包括以下幾個方面內(nèi)容：（1）選擇合理的參數(shù)和實際的實施方法，以符合橋梁耐久性的要求；（2）橋梁結(jié)構(gòu)問題需要經(jīng)過耐久性分析；（3）橋梁的整體結(jié)構(gòu)需要合理。符合實際運行要求；（4）合理使用混凝土，控制混凝土質(zhì)量。

2.2.6 掌握公路橋梁疲勞損傷的規(guī)律

橋梁在長期使用的過程中由于長時間的車輛荷載和風(fēng)荷載會使得橋梁內(nèi)部應(yīng)力發(fā)生變化，導(dǎo)致橋梁受到的損害加大，影響橋梁的使用壽命和使用周期。因此對公路橋梁疲勞損傷進行研究首先要詳細(xì)了解其變化規(guī)律，其次再進行科學(xué)合理的針對性研究與設(shè)計，要選擇優(yōu)良建筑材料，以提高橋梁使用周期，保證橋梁安全性和耐久性。

2.2.7 嚴(yán)禁橋梁超載現(xiàn)象發(fā)生

在交通運輸過程中，橋梁超載的現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的，雖然有關(guān)部門一直以來都在進行嚴(yán)格限制，但這一不良現(xiàn)象仍然屢禁不止，超載不僅會影響到車輛運行安全，而且還會對橋梁造成極大的損害，引發(fā)橋梁疲勞，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)受到破壞，其安全性和耐久性就難以得到保證。

3 結(jié)語

近幾年來，由于橋梁問題引發(fā)的安全事故時常發(fā)生，橋梁安全引發(fā)了越來越多人的關(guān)注。想要充分保證橋梁耐久性和安全性就需要從建筑材料、施工方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計等多方面入手，重視橋梁的實際運行和后期維護工作，從多個角度認(rèn)識橋梁安全性和耐久性的重要性，在實踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗，不斷實現(xiàn)技術(shù)上的突破，從而更好的提高橋梁穩(wěn)定性，為人們的生產(chǎn)生活提供更大的便利。

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