路橋設(shè)計中安全性和耐久性探討

彭松佳

摘 要：文章對橋梁出現(xiàn)安全性，耐久性問題的主要原因進行分析，并提出提高公路橋梁建設(shè)的安全性和耐久性的對策。

關(guān)鍵詞：路橋設(shè)計；安全性；耐久性

大量的公路橋梁事故分析說明，橋梁的設(shè)計是決定橋梁的安全性和耐久性的非常重要的因素。本文筆者根據(jù)橋梁工作經(jīng)驗，分析橋梁安全性和耐久性出現(xiàn)的有關(guān)問題，并提出提高公路橋梁建設(shè)的安全性和耐久性的對策。

1 現(xiàn)階段國內(nèi)橋梁工程安全性耐久性的概況

近些年來，國內(nèi)發(fā)生不少橋梁倒塌的嚴重事故，造成很多不該有的人間悲劇。但調(diào)查分析結(jié)果表明，很多事故是因為設(shè)計不規(guī)范或施工不注意質(zhì)量控制造成的。施工中的偷工減料、工程腐敗，設(shè)計中的態(tài)度不嚴謹，計算錯誤等等都是造成橋梁英年早逝或出現(xiàn)安全隱患的重要因素。

這些年來，橋梁的建設(shè)的情況如下：橋梁結(jié)構(gòu)的安全問題雖受重視，但各種事故依然經(jīng)常發(fā)生，橋梁的耐久性常被忽視不管，隱藏著各種安全問題導(dǎo)火素，嚴重影響橋梁的壽命。

目前，橋梁設(shè)計的耐久性設(shè)計，常常只是作為一個參考價值，而不是具體計算出其應(yīng)有的安全使用年限，更不會對橋梁的耐久性進行一系列的實驗研究探討。這種現(xiàn)象在一定程度上導(dǎo)致了橋梁事故發(fā)生頻繁、結(jié)構(gòu)使用性能差、耐久性差的嚴重后果，也背離了國際上對橋梁的結(jié)構(gòu)的耐久性、安全性、適用性日益重視的發(fā)展趨勢。

2橋梁出現(xiàn)安全性，耐久性問題的主要原因

2.1公路橋梁設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)低

隱藏安全隱患我國在上世紀60年代至70年代建設(shè)的橋梁，由于當(dāng)時的社會經(jīng)濟發(fā)展水平較低，對橋梁的等級要求也較低。出于節(jié)省資源和實用的目的，橋梁的設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)也降低。

但隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，社會對橋梁承壓等級越來越高，而大部分城巾.如今卻仍使用以前低設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的公路橋梁。隨著交通量的日益增多和繁重，之前所設(shè)計的橋梁已不適合現(xiàn)階段的交通需要，其本身的安全性和耐久性問題隨時可能發(fā)生，對人類的生命造成一定威脅。

2.2施工和管理水平較低

很多橋梁的突然破壞與倒塌現(xiàn)象的調(diào)查分析，一般是由施工時出現(xiàn)野蠻施工和管理腐敗所導(dǎo)致。而剛建不久卻發(fā)生諸如突然破壞與倒塌事故的橋梁，很多是因為施工質(zhì)量沒有達到規(guī)范和設(shè)計要求，其中以材料強度不足和施工工藝不合理等原因為主；而偷工減料、以次充好等嚴重管理問題，可造成對橋梁安全性有致命的損害后果。

2.3橋梁的設(shè)計不合理

在設(shè)計過程，設(shè)計者只考慮橋梁的結(jié)構(gòu)強度計算結(jié)果滿足規(guī)范要求，卻忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護、結(jié)構(gòu)耐久性以及從設(shè)計、施工到使用全過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為因素等方面綜合計算橋梁的安全性和耐久性。

例如，有的結(jié)構(gòu)整體性和延性不足；而有的橋梁計算圖式和受力路線不明確，造成局部受力太大，有的混凝土強度等級太低、保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構(gòu)件截面過薄等等原因，都會嚴重影響橋梁的安全性和耐久性。

3提高橋梁安全性、耐久性的對策

3.1加強對橋梁壽命期的理解

我國在工程建設(shè)方面，將逐步從最初的單純設(shè)計滿足載荷強度的設(shè)計原則轉(zhuǎn)變到既滿足載荷強度需求又滿足橋梁壽命需要的設(shè)計思路。符合國際上造橋?qū)勖诘囊蟆?/p>

加強橋梁使用壽命的理解，應(yīng)首先要研究確定結(jié)構(gòu)重要性的方法。例如，一般我國設(shè)計的公路橋梁若不是高速公路則只需設(shè)計50年壽命，而高速公路或其他造價較高的橋梁設(shè)計時則需lOO年甚至要150年。但這些壽命來源并不可靠，需經(jīng)過大量模擬實驗證明。壽命期定后橋梁建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計、施工、運行（包括養(yǎng)護、維修、管理）也需要綜合考慮，以便修建的橋梁壽命在預(yù)想之中。

3.2避免環(huán)境因素對混凝土和鋼筋的影響

對橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計和現(xiàn)場的施工應(yīng)減輕甚至隔絕環(huán)境因素對混凝土和鋼筋的影響。特別在靠近氯離子侵蝕嚴重的海邊，其環(huán)境因素對橋梁的影響后果更不容忽視。橋面應(yīng)有一定的坡度或設(shè)置排水管道，在混凝土橋面板與路面層之間置可靠防水層，防止水向下滲漏，造成環(huán)境

對橋梁的破壞后果。

3.3重視橋梁疲勞損傷問題的研究

橋梁結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載和風(fēng)荷載都是動荷載，會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力，不但會引起結(jié)構(gòu)的振動，還會引起結(jié)構(gòu)的累積疲勞損傷。

由于橋梁所采用的材料并非是均勻和連續(xù)的，實際上還存在有許多微小的缺陷，在循環(huán)荷載作用下，這此微小缺陷會逐漸發(fā)展、合并形成損傷，并逐步在材料中形成宏觀裂紋。如果這些宏觀裂紋得不到有效控制，極有可能會引起材料、結(jié)構(gòu)的脆性斷裂。

旱期疲勞損傷往往不易被檢測到，但其帶來的后果是災(zāi)難性的。對疲勞損傷的研究不僅僅指對整個結(jié)構(gòu)而言，事實上橋梁結(jié)構(gòu)常常由于某些關(guān)鍵部位的局部疲勞失效而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的失效。

3.4借鑒國外的優(yōu)秀經(jīng)驗和成果

國內(nèi)橋梁設(shè)計存在的主要問題是結(jié)構(gòu)正常使用性能差，例如橋梁的線形不平順、振動過大、接頭易跳車、結(jié)構(gòu)開裂和變形過大等。而國內(nèi)橋梁的耐久性和安全性也比較差。

對于橋梁出現(xiàn)的這些問題，我們應(yīng)認真考慮國外有關(guān)橋梁方面的技術(shù)，應(yīng)認真研究其優(yōu)秀的設(shè)計和施工經(jīng)驗。

例如歐洲國家對結(jié)構(gòu)物的性能設(shè)計經(jīng)驗，包括對結(jié)構(gòu)的變形、裂縫的處理，消除或減小振動的方法等，這些設(shè)計都將加強橋梁的安全性和耐久性的設(shè)計。

4結(jié)語

總之，公路橋梁設(shè)計中的安全性、耐久性關(guān)系到橋梁質(zhì)量好壞，有關(guān)這方面的問題應(yīng)引起橋梁設(shè)計人員的高度重視。要積極尋找解決橋梁的安全性、耐久性問題的有效方法，同時也可借鑒國外優(yōu)秀的設(shè)計經(jīng)驗和做法，同時要加強橋梁的施工管理和設(shè)計人才的培養(yǎng)。

參考文獻

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（作者單位：廣東）