高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

吳軍

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)高速公路交通行業(yè)中，道路橋梁是十分重要的基礎(chǔ)設(shè)施，居民對(duì)橋梁建設(shè)的需求也越來(lái)越高。只有真正做好了道路橋梁的設(shè)計(jì)工作，才能保證道路橋梁工程的施工質(zhì)量。但目前，高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)中仍存在諸多問(wèn)題，例如，高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)與實(shí)際施工相脫節(jié)，高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)所依托的理論體系不完善，高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)中建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)不充分，輕視工程耐久度及承載能力。為了解決這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮施工的可行性;加強(qiáng)理論體系更新，有效滿足實(shí)際設(shè)計(jì)工作需要;加強(qiáng)高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)工程中建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)的協(xié)調(diào);重視工程耐久性及安全性設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高速公路;道路橋梁設(shè)計(jì);安全隱患;應(yīng)對(duì)措施

中圖分類號(hào)：U412;U442.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）15-0101-03

Abstract： In recent years， in China's expressway transportation industry， roads and bridges are very important infrastructure， and residents' demand for bridge construction is becoming higher and higher. Only by doing a good job in the design of roads and bridges can we ensure the construction quality of roads and bridges. However， at present， there are still many problems in the design of Expressway roads and bridges. For example， the design of Expressway roads and bridges is divorced from the actual construction， the theoretical system relied on in the design of Expressway roads and bridges is imperfect， the coordination between architectural and structural design in the design of Expressway roads and bridges is insufficient， and the engineering durability and bearing capacity are despised. In order to solve these problems， the design unit should consider the feasibility of construction in the design; Strengthen the renewal of theoretical system to effectively meet the needs of actual design work; Strengthen the coordination between architecture specialty and structure specialty in Expressway road and bridge design engineering; Pay attention to engineering durability and safety design.

Keywords： expressway;road and bridge design;potential safety hazard;countermeasures

1 我國(guó)高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)高速公路道路橋梁逐漸由木質(zhì)結(jié)構(gòu)、石質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)展為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等。鋼材和混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、抗壓能力強(qiáng)、承受荷載能力強(qiáng)，但是混凝土和瀝青路面抗折、抗剪能力差，再加上多數(shù)暴露于外部環(huán)境中，車輛數(shù)量增加迅速且超載現(xiàn)象多發(fā)，以及混凝土配合比控制不嚴(yán)格，施工不規(guī)范、驗(yàn)收不合格等，容易出現(xiàn)道路橋面開(kāi)裂的問(wèn)題，大大增加了維護(hù)成本。目前，我國(guó)高速公路仍在不斷發(fā)展，今后十幾年，中國(guó)將投入4.7萬(wàn)億元，到2030年建成總規(guī)模為40.1萬(wàn)km的國(guó)家公路網(wǎng)。該路網(wǎng)由普通國(guó)道和國(guó)家高速公路兩個(gè)路網(wǎng)構(gòu)成[1]。2013—2030年國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃方案如表1所示。

2 高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

2.1 高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)與實(shí)際施工相脫節(jié)

高速公路建設(shè)需要建設(shè)單位、勘察單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位等共同參與，而在道路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，只有建設(shè)單位、勘察單位和設(shè)計(jì)單位參與，與工程質(zhì)量緊密相關(guān)的施工單位并未參與其中，導(dǎo)致存在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)施工脫節(jié)的問(wèn)題。在高速公路設(shè)計(jì)過(guò)程中，多數(shù)設(shè)計(jì)人員并未參與施工，在設(shè)計(jì)圖紙時(shí)只是紙上談兵，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)變更圖紙，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度及工程質(zhì)量。此外，還有部分設(shè)計(jì)人員只考慮設(shè)計(jì)產(chǎn)品，對(duì)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品缺乏準(zhǔn)確認(rèn)知，只具備二維圖紙知識(shí)而缺乏三維立體認(rèn)知，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來(lái)的圖紙缺乏一定的可操作性。同時(shí)，設(shè)計(jì)單位和勘察單位溝通交流不充分，信息傳遞不完善，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出來(lái)的圖紙和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)地貌情況有偏差[2]。

2.2 高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)所依托的理論體系不完善

道路和橋梁建設(shè)必須以相應(yīng)的理論體系為導(dǎo)向和基礎(chǔ)，但目前，道路橋梁設(shè)計(jì)理論體系仍存在諸多缺陷。例如，道路和橋梁施工的規(guī)范多以下限為準(zhǔn)，即通過(guò)規(guī)定最低合格標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制工程施工質(zhì)量，由此導(dǎo)致一些細(xì)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性容易被忽視，產(chǎn)生該類問(wèn)題的主要原因是缺乏完善和科學(xué)的理論體系。而高速公路道路橋梁的方案設(shè)計(jì)需要依托一定的理論體系，且設(shè)計(jì)方案是道路橋梁施工的基礎(chǔ)，如果設(shè)計(jì)方案所依托的理論體系不夠完善、科學(xué)，那將會(huì)直接影響高速公路道路橋梁施工時(shí)的質(zhì)量把控和工程結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性。

2.3 高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)中建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)不充分

建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)思路以功能為主，在滿足基礎(chǔ)功能的基礎(chǔ)上，糅合美學(xué)元素，增加工程的美觀性和藝術(shù)性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在滿足建筑使用功能的基礎(chǔ)上，保證工程結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性、耐久性，確定各種材料的種類、用量和用法，并同時(shí)保證承重體系和穩(wěn)定體系的可靠性。土木工程具有較長(zhǎng)的發(fā)展歷史，幾百年來(lái)，建筑與結(jié)構(gòu)各司其職，分工明確，分別取得了巨大的進(jìn)步，并各自發(fā)展為相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科。在幾百年來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，建筑和結(jié)構(gòu)之間也產(chǎn)生過(guò)不少?zèng)_突，當(dāng)建筑和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖突時(shí)，輕者影響工程的美觀，重則影響工程的安全性和穩(wěn)定性。這是由于設(shè)計(jì)人員割裂了建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系，導(dǎo)致沒(méi)有較好地解決二者的沖突[3]。

2.4 輕視工程耐久度及承載能力

工程結(jié)構(gòu)耐久度是影響工程整體運(yùn)行性能的重要評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，決定道路橋梁工程的安全性和運(yùn)營(yíng)效率。影響道路橋梁耐久性的因素涉及方方面面，如材料、工藝、施工技術(shù)、設(shè)計(jì)等，其中，設(shè)計(jì)的作用尤為重要。我國(guó)多數(shù)高速公路存在路面開(kāi)裂、梁體開(kāi)裂的問(wèn)題，嚴(yán)重影響行車體驗(yàn)和工程美觀，同時(shí)增加了高速公路管理和維修成本。在設(shè)計(jì)高速公路過(guò)程中，多數(shù)設(shè)計(jì)者在計(jì)算耐久度時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注橋梁結(jié)構(gòu)模擬計(jì)算，忽視道路結(jié)構(gòu)模擬計(jì)算，造成道路設(shè)計(jì)深度不足，結(jié)構(gòu)可靠性不足，路橋連接處構(gòu)造脆弱，大大降低了道路橋梁的耐久性?；炷两Y(jié)構(gòu)性能與時(shí)間相關(guān)性如圖1所示。從圖1可知，混凝土的耐久性嚴(yán)重影響工程的結(jié)構(gòu)性能，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須注重混凝土的耐久性問(wèn)題。

3 解決高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題的措施

3.1 在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮施工的可行性

高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)圖紙的主要作用是為施工提供指導(dǎo)和方向，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分考慮施工的可行性和穩(wěn)定性。高速公路設(shè)計(jì)單位應(yīng)組織集體學(xué)習(xí)活動(dòng)，引導(dǎo)相關(guān)工作人員掌握一定的施工知識(shí)，使其在開(kāi)展設(shè)計(jì)工作時(shí)能考慮到工程設(shè)計(jì)和工程施工中可能存在的沖突，并提前避免沖突，提高工程可行性。高速公路相關(guān)設(shè)計(jì)單位也可以聘請(qǐng)具備施工經(jīng)驗(yàn)的人員作為審圖人員。在設(shè)計(jì)方案編撰之初，具備施工經(jīng)驗(yàn)的人員要向有關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行交底，指出設(shè)計(jì)中可能與施工存在沖突的地方，使設(shè)計(jì)人員提前規(guī)避沖突。同時(shí)，也可以在設(shè)計(jì)圖初步完成后，協(xié)助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行圖紙檢查，發(fā)現(xiàn)可能存在的問(wèn)題，對(duì)圖紙進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)單位也可以與施工單位進(jìn)行長(zhǎng)久合作，相互交流，相互借鑒，在提高設(shè)計(jì)單位對(duì)施工可行性重視的同時(shí)，提高施工單位對(duì)設(shè)計(jì)圖紙中項(xiàng)目意圖的理解度[4]。

3.2 加強(qiáng)理論體系更新，有效滿足實(shí)際設(shè)計(jì)工作需要

設(shè)計(jì)理論體系對(duì)道路橋梁的設(shè)計(jì)工作具有重要意義，在科學(xué)、合理、完善的理論體系指導(dǎo)下，有利于選擇合適的橋梁材料和結(jié)構(gòu)，以確保道路橋梁施工的安全性。通過(guò)建立起完善的理論設(shè)計(jì)體系，重視道路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中的各個(gè)因素，綜合考慮道路橋梁設(shè)計(jì)的各種細(xì)節(jié)，能確保工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而更好地延長(zhǎng)道路橋梁的使用壽命。對(duì)于理論體系，工作人員應(yīng)當(dāng)差缺補(bǔ)漏，進(jìn)一步完善，提高理論體系的適用性。同時(shí)，還應(yīng)該保證理論體系與時(shí)俱進(jìn)，提高更新?lián)Q代速率，讓理論體系能夠更好地發(fā)揮在工程設(shè)計(jì)工作中的指導(dǎo)作用。

3.3 加強(qiáng)高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)工程中建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)的協(xié)調(diào)

高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)之一是保證建筑的安全穩(wěn)定使用，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須把安全第一作為主要原則，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高安全性。同時(shí)，由于道路橋梁對(duì)美學(xué)要求相對(duì)偏低，因此，不能一味地追求所謂的“標(biāo)志性建筑”而輕視結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，更不能因?yàn)榻ㄖO(shè)計(jì)過(guò)于偏頗而導(dǎo)致在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)“有心無(wú)力”。

建筑設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在實(shí)現(xiàn)建筑基本功能的基礎(chǔ)上，提高行車舒適性，提高工程利用率，增加美學(xué)元素等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在保證結(jié)構(gòu)物安全性及耐久性的基礎(chǔ)上，節(jié)省材料和空間。建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)相得益彰。為此，要加強(qiáng)設(shè)計(jì)過(guò)程中建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)的合作深度，共同進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)物安全耐用的目標(biāo)[5]。

3.4 重視工程耐久性及安全性設(shè)計(jì)

道路橋梁中安全性以及耐久性是較為關(guān)鍵的內(nèi)容，直接影響道路橋梁使用壽命。為了提升道路橋梁的安全性以及耐久性，需要從以下幾方面入手。

第一，應(yīng)該更加重視結(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題。施工單位要重視提高道路橋梁的耐久性并將其作為重要的設(shè)計(jì)原則，統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細(xì)節(jié)，使結(jié)構(gòu)易于檢查、維修，以保證橋梁的安全使用，盡可能地減少維修費(fèi)用。

第二，改善橋梁的超載問(wèn)題。超載會(huì)使橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大、損傷加劇，甚至?xí)霈F(xiàn)一些超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞事故。因此，交管部門(mén)要加強(qiáng)對(duì)道路橋梁的管理，嚴(yán)禁超載車輛上橋。

第三，適度擴(kuò)大道路寬度，根據(jù)道路不均勻系數(shù)合理增加車道數(shù)量，合理設(shè)置道路標(biāo)志標(biāo)線，規(guī)范車輛通行管理。

4 結(jié)語(yǔ)

道路橋梁是整個(gè)高速公路系統(tǒng)的重要組成部分，因此，確保其安全性尤為重要。為確保高速公路道路橋梁的安全性，要進(jìn)行全過(guò)程控制，從設(shè)計(jì)之初就要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，提高整體道路通行的安全性;完善高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)的理論體系;加強(qiáng)高速公路道路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)建筑與結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性;重視工程耐久性及安全性設(shè)計(jì)，避免因工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而造成安全隱患。

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