道路橋梁設(shè)計隱患及完善措施

鐘 海

（中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710075）

道路橋梁工程建設(shè)是交通行業(yè)發(fā)展中重要的組成部分，道路橋梁工程的設(shè)計質(zhì)量不但會影響道路工程整體質(zhì)量，還會對我國未來的道路發(fā)展造成直接影響。想要提高道路橋梁工程建設(shè)的設(shè)計質(zhì)量，就需要不斷完善道路橋梁工程的設(shè)計問題，提升道路橋梁的安全性和穩(wěn)定性，促使橋梁的整個建設(shè)經(jīng)濟效益得到有效提升。

1 道路橋梁現(xiàn)狀及發(fā)展

1.1 道路橋梁現(xiàn)狀

改革開放以來，隨著我國綜合國力的提高，橋梁工程技術(shù)得到了迅速發(fā)展。經(jīng)過60多年的發(fā)展，我國從—落后狀態(tài)，一躍成為建橋強國。新中國成立前最具代表性的橋梁—錢塘江大橋，為主跨67m的鋼桁架公鐵兩用橋梁。如今已竣工的具有代表性的大型項目有蘇通長江大橋，主跨長1088m，為世界第二大跨徑斜拉橋，于2008年6月30日通車；重慶朝天門大橋，主跨長552m，為世界最大跨徑拱橋，于2009年4月29日通車；武漢鸚鵡洲長江大橋，世界上跨度最大的三塔四跨懸索橋，于2014年12月28日通車；杭州灣跨海大橋，上跨杭州灣海域，橋梁全長35.7km，于2008年5月1日通車；膠州灣大橋，上跨膠州灣，橋梁全長25.881km，于2011年6月30日通車；超級工程港珠澳大橋，橋梁全長55km，于2018年10月24日通車。綜合來看，我國道路橋梁已形成橋梁結(jié)構(gòu)類型多樣化、橋梁跨徑能力不斷提升、橋墩和索塔高度不斷增高的發(fā)展態(tài)勢。

但在良好的發(fā)展態(tài)勢下也存在諸多問題，已建橋梁坍塌屢見不鮮，主要病害有大跨徑梁橋的開裂下?lián)?、獨柱墩箱梁橋的傾覆、混凝土碳化剝落等，還存在一些設(shè)計上的隱患和問題，需要解決與完善，促進道路橋梁工程的健康穩(wěn)定發(fā)展。

1.2 道路橋梁的發(fā)展趨勢

未來隨著高新材料的研發(fā)，現(xiàn)狀鋼筋、鋼絞線、混凝土等低等級原材料將被取代，高強度材料的使用可使橋梁進一步向輕量化發(fā)展，橋梁跨度將進一步提升。

橋梁建造方式目前大多以現(xiàn)澆為主，尤其是下部結(jié)構(gòu)裝配化比例低，未來橋梁結(jié)構(gòu)將往裝配化、標準化發(fā)展，有利于節(jié)約資源能源、減少施工污染、提升勞動生產(chǎn)率和質(zhì)量安全水平。

2 道路橋梁設(shè)計改進方向

隨著建設(shè)技術(shù)的不斷發(fā)展，不但提高了橋梁的施工標準，也對橋梁設(shè)計提出了“美學(xué)”的設(shè)計要求。設(shè)計人員在設(shè)計時不但要考慮橋梁的安全、經(jīng)濟、適用、耐久，還需要格外注意美觀性的要求。以此為基礎(chǔ)總結(jié)了三條設(shè)計改進內(nèi)容。

2.1 設(shè)計結(jié)構(gòu)

在保證施工質(zhì)量、結(jié)構(gòu)力流傳遞順暢的前提下，實現(xiàn)橋梁設(shè)計的結(jié)構(gòu)新穎性，結(jié)合當?shù)氐娘L(fēng)俗文化和景觀特點，讓道路橋梁的施工設(shè)計和區(qū)域特色結(jié)合，不但要體現(xiàn)區(qū)域城市的文化傳承，還需要提高人與自然的和諧，促進環(huán)境友好型發(fā)展。

2.2 設(shè)計內(nèi)容

提高橋梁設(shè)計人員的知識面、感知力，在橋梁工程展開設(shè)計時候，不但要充分考慮周邊的影響因素，還需要考慮設(shè)計內(nèi)容的新穎性，可以結(jié)合國外的新型設(shè)計文化知識，在傳承文化思想的同時體現(xiàn)現(xiàn)代化的設(shè)計，有效提升設(shè)計質(zhì)量。

2.3 技術(shù)理念

先進的設(shè)計技術(shù)理念是橋梁工程不斷發(fā)展的源泉，也是我國橋梁工程走向世界，被世界認可的基礎(chǔ)條件。在展開橋梁設(shè)計時，需要不斷引用先進的設(shè)計技術(shù)和設(shè)計理念，進行自我意識的創(chuàng)新設(shè)計，不斷提升技術(shù)水平。

3 當前道路橋梁設(shè)計中存在的隱患與問題

3.1 設(shè)計安全性不足

當前國家經(jīng)濟依然保持高速發(fā)展態(tài)勢，交通運輸行業(yè)運輸能力不斷提升，而設(shè)計規(guī)范更新周期長，60多年來公路橋梁行業(yè)規(guī)范共更新過7次，分別為1956版、1961版、1975版、1978版、1985版、2004版、2018版，最新版2018版距上一版規(guī)范跨度長達14年。行業(yè)規(guī)范是橋梁設(shè)計的引領(lǐng)性文件，是行業(yè)技術(shù)質(zhì)量管控的重要依據(jù)，是橋梁建設(shè)技術(shù)質(zhì)量的基本要求，是約束自身健康發(fā)展的重要保證。當規(guī)范更新周期過長，無法滿足交通運輸?shù)男枨髸r，容易出現(xiàn)設(shè)計安全性不足，造成巨大的安全隱患。

3.2 設(shè)計耐久性不足

部分工程設(shè)計往往只注重結(jié)構(gòu)受力的可靠性，控制橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力、應(yīng)力滿足規(guī)范要求，卻忽略結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計。主要原因是部分設(shè)計人員的設(shè)計理念老套，未有足夠的意識。例如，當前就有很多的設(shè)計人員單純地認為道路施工質(zhì)量的好壞就是道路的耐久性。事實上耐久性除了和道路橋梁施工質(zhì)量有關(guān)之外，還和橋梁設(shè)計結(jié)構(gòu)承載力、養(yǎng)護、維護等有很大的關(guān)系。

3.3 結(jié)構(gòu)承載力不足

結(jié)構(gòu)承載力是道路橋梁耐久性的重要原因，結(jié)構(gòu)的合理性、科學(xué)性，能否均勻分散道路上行駛汽車帶來的壓力，是道路橋梁工程運營時間長短的重要保障。隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的汽車總量也在不斷增加，車輛通行數(shù)量越來越多，橋梁承載的壓力也越來越大，在道路橋梁設(shè)計時需要考慮這些不斷增加的荷載力，保證橋梁結(jié)構(gòu)具備一定的富余量，避免后續(xù)使用出現(xiàn)安全質(zhì)量問題。

4 道路橋梁設(shè)計隱患出現(xiàn)的原因

4.1 不斷增加的交通量

國民經(jīng)濟水平的提高科技的發(fā)展進步讓汽車不再是一種高端產(chǎn)品，大部分人都能購買一輛汽車。這種不斷增加的汽車數(shù)量和頻繁的經(jīng)濟活動，讓各地的交通運輸量不斷增加。尤其是一些載貨車輛，為了能夠獲取更高的經(jīng)濟效益常常超載運輸，這樣不但加大了自身的風(fēng)險，也增加了道路的承載壓力，極大程度上會導(dǎo)致道路橋梁的結(jié)構(gòu)沉陷，如果得不到及時的養(yǎng)護維修，還會出現(xiàn)道路坍塌的危險。

4.2 設(shè)計工作不到位

道路橋梁工程的設(shè)計工作是道路橋梁施工的方向指導(dǎo)和質(zhì)量保障，一個好的設(shè)計方案能夠提高道路橋梁的使用質(zhì)量、實用性能、使用價值、經(jīng)濟價值等。道路橋梁工程的設(shè)計工作質(zhì)量與橋梁設(shè)計人員的個人設(shè)計知識、專業(yè)性知識積累、專業(yè)技能掌握程度、綜合職業(yè)素質(zhì)有關(guān)，如果設(shè)計人員的專業(yè)水平不足、設(shè)計工作不到位，將直接影響道路橋梁施工的質(zhì)量。這就需要安排相應(yīng)的管理監(jiān)督人員，完善相關(guān)的道路橋梁設(shè)計管理制度，加強設(shè)計方案的審核和監(jiān)督，對每一套方案的優(yōu)化改進都需要進行嚴密的設(shè)計審核和考查，最好是通過三維模式建模模擬，對設(shè)計方案的數(shù)據(jù)進行合理驗證。

4.3 過分追求經(jīng)濟利益

在目前建設(shè)市場不斷擴大發(fā)展的過程中，提高工程效率、增加經(jīng)濟收益是每個施工企業(yè)的基礎(chǔ)追求和發(fā)展目標。節(jié)約成本、提高設(shè)計優(yōu)化、合理的配備原材料，這些都是提高經(jīng)濟效益的方法。不過很多施工設(shè)計單位都過于追求經(jīng)濟利益，在進行方案選擇時往往選擇成本支出最低、經(jīng)濟效益最高而質(zhì)量卻不是最好的一個，不但影響道路橋梁工程的質(zhì)量，還加大了養(yǎng)護維修難度，給工程后續(xù)運行和車輛安全順利通行帶來不利的影響。

5 道路橋梁設(shè)計隱患的應(yīng)對措施

5.1 因地制宜設(shè)計方案

想要減少道路橋梁設(shè)計的隱患，應(yīng)首要考慮當?shù)氐沫h(huán)境問題，結(jié)合環(huán)境和地域特點進行設(shè)計。這是因為很多道路橋梁設(shè)計方案在制定時，都只考慮如何提高質(zhì)量，將邊界設(shè)定在設(shè)計人員自身的技術(shù)水平之內(nèi)，忽略了地域特點和環(huán)境因素。在設(shè)計時要積極面對道路橋梁使用過程中可能出現(xiàn)的各種問題，對當?shù)氐能嚵髁?、未來發(fā)展變化、未來幾年內(nèi)的車流量變化進行預(yù)測，并按照預(yù)測的數(shù)據(jù)進行道路橋梁設(shè)計，這樣既能夠為道路橋梁質(zhì)量提供上升的空間，也能更好地應(yīng)對道路超載、未來城市發(fā)展問題，有效降低地區(qū)原因帶來的各種影響。

5.2 注重耐久性設(shè)計

道路橋梁工程設(shè)計的隱患，很大程度上是道路橋梁工程項目的耐久性設(shè)計出現(xiàn)缺陷和漏洞。道路橋梁工程的耐久性設(shè)計本身就屬于道路橋梁工程質(zhì)量中的一環(huán)，而設(shè)計方案中的施工數(shù)據(jù)，不僅會受到施工過程中的技術(shù)問題、環(huán)境影響、人為影響等多種情況造成細微變更，還會受到地質(zhì)災(zāi)害、風(fēng)侵雨蝕的影響，讓道路、橋梁的材料出現(xiàn)老化，產(chǎn)生裂縫，進一步縮短道路橋梁的使用壽命，降低耐久性。在耐久性的設(shè)計上可以參考趙州橋，不但要在設(shè)計的時候考慮現(xiàn)代設(shè)計中的建設(shè)工期、運營階段管理、養(yǎng)護維修、構(gòu)件更換等方面的長期綜合成本費用，還需要建立參與、監(jiān)督橋梁運營管理和日常檢測、養(yǎng)護部門，注重道路橋梁的可更換性。

5.3 借鑒傳統(tǒng)設(shè)計理念

很多設(shè)計都要應(yīng)用國外先進的設(shè)計理念，讓很多人誤以為傳統(tǒng)設(shè)計理念是糟粕，實則不然，傳統(tǒng)的道路橋梁設(shè)計理念才是符合我國生產(chǎn)發(fā)展的核心所在。以趙州橋為例（見圖1），趙州橋的設(shè)計有百年以上的歷史，但到現(xiàn)在為止，依然屹立不倒的堅持在自己的位置上，在當前道路橋梁動不動就“十年保質(zhì)，九年一換”的道路橋梁設(shè)計中成為質(zhì)量和耐久的雙重設(shè)計經(jīng)典。所以，在使用新的設(shè)計理念知識的時候，也需要結(jié)合傳統(tǒng)的設(shè)計經(jīng)驗，合理地采用高新科技技術(shù)，減少設(shè)計隱患。

圖1 趙州橋現(xiàn)狀

5.4 完善設(shè)計管理審核

完善道路橋梁設(shè)計的審核制度和組織結(jié)構(gòu)，建立完整的獎罰機制，對道路橋梁設(shè)計方案進行多次的審核和反復(fù)核對，借用高科技技術(shù)進行數(shù)據(jù)分析，以提升設(shè)計隱患的發(fā)現(xiàn)能力。同時，建立道路橋梁設(shè)計方案檔案，進行分期總結(jié)、觀測記錄、經(jīng)驗分享和隱患分析解決，讓道路橋梁設(shè)計符合“安全、實用、經(jīng)濟、美觀”四大設(shè)計要求標準。

6 結(jié)束語

道路橋梁工程只有經(jīng)過實際的應(yīng)用，經(jīng)歷過時間和自然的雙重考驗，才能證明其設(shè)計的合理價值。只有深刻地考慮到結(jié)構(gòu)適應(yīng)能力、細節(jié)處理能力，完美地填補每一個設(shè)計隱患，才能夠建出拍案叫絕的好工程。