市政道路橋梁安全性與耐久性設計

李姍姍

四川三盛建設工程有限公司 四川成都 610041

在我國當前的道路橋梁建設工程當中，應用最廣泛的結(jié)構(gòu)材料是混凝土材料，由于混凝土材料自身的特性，在使用過程中易受外界因素以及環(huán)境因素影響，導致道路橋梁在施工建設階段產(chǎn)生裂縫，增加了道路橋梁工程的質(zhì)量隱患以及安全風險。在道路橋梁工程的建設施工階段中，涉及的工作人員沒有重視裂縫問題，沒有第一時間進行針對性處理，降低混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能以及質(zhì)量。在道路橋梁的設計以及施工階段中，提升對裂縫問題的重視程度，對各類裂縫病害進行有效應對，保證道路橋梁工程的施工效率以及施工質(zhì)量不受影響。

1 保證道路橋梁設計安全性、耐久性的意義

對于道路橋梁來講，道路橋梁是供道路或市政道路跨越河流、山谷或其它交通線使用的具有承載力的專門的人工構(gòu)造物，具有連接不同地面交通的功能。在改革開放以后，隨著我國交通建設速度的不斷提升，使得其規(guī)模、數(shù)量等方面有了明顯的提升。但是因受到社會快速發(fā)展的影響，對交通質(zhì)量、功能等方面的要求有了明顯的提升。尤其是對于道路橋梁的安全性與耐久性來講，直接影響到了后期的使用。道路橋梁安全性是從橋梁的結(jié)構(gòu)、承載能力等方面的評定，而在對橋梁質(zhì)量進行評定時，則是從結(jié)構(gòu)合理性、結(jié)構(gòu)重要系數(shù)等來提出的，在安全模型、采集數(shù)據(jù)樣本等環(huán)節(jié)中則需要針對應力、扭矩等進行分析。道路橋梁的耐久性則是從正常條件下橋梁在正常使用狀態(tài)時的時間長度和頻率、次數(shù)。在理論層面中則是針對材料、工藝含量等來說的。可以說道路橋梁的安全性、穩(wěn)定性屬于同一問題中的兩個層面，不論是哪一個層面，一旦出現(xiàn)問題都會對群眾的生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生直接的影響。加之道路橋梁有著投資大、周期長等特點，如果在開展建設施工前沒有做好全面的規(guī)劃與設計，那么勢必會在后期施工中出現(xiàn)秩序混亂、交叉施工等問題，甚至還會對經(jīng)濟效益、社會效益等方面產(chǎn)生出一定的影響。

2 道路橋梁設計中存在的問題

2.1 未規(guī)范道路橋梁設計市場

在道路橋梁建設時，交通部門應以城市發(fā)展實際為基礎，科學合理地規(guī)劃道路橋梁工程。道路橋梁建設周期較長，施工規(guī)模相對較大，數(shù)量較多。農(nóng)村道路的危橋改造項目比較多，大多數(shù)為中小型橋梁，單個道路橋梁的投資規(guī)模較小。建設單位對道路橋梁工程項目的設計工作不重視，在選擇設計單位時，未嚴格考核設計單位的實際資質(zhì)，選擇一些不具備高水平資質(zhì)的設計單位對路橋工程項目進行設計。設計單位的設計人員專業(yè)素質(zhì)參差不齊，無法確保設計方案的科學性、合理性。部分道路橋梁項目未對工程項目進行調(diào)研和資料收集工作，細節(jié)資料的真實性、準確性較低，部分隱蔽資料易被忽略。同時，未對設計圖紙進行嚴格審核與修正，會影響設計圖紙的質(zhì)量，可能導致后續(xù)道路橋梁施工與設計圖紙存在較大偏差。若出現(xiàn)問題，將導致工程項目的經(jīng)濟成本上升，影響工程質(zhì)量、道路橋梁的安全性與耐久性。

2.2 設計理念較為滯后

從全球視角來看，路橋建筑工程架構(gòu)的施工水準不斷提升，橋梁架構(gòu)的規(guī)劃流程也在逐步健全。不過國內(nèi)由于一些長期存在的問題，全新的規(guī)劃理念與流程的投入存在著非常明顯的缺陷，絕大部分工程規(guī)劃單位依然整體保持較為傳統(tǒng)的規(guī)劃理念，這也引發(fā)國內(nèi)橋梁架構(gòu)規(guī)劃工作人員的整體理念較為保守。在進行橋梁架構(gòu)的規(guī)劃工作時，規(guī)劃工作人員往往只考究工程運作的安全性，即挑選相對優(yōu)異的安全系數(shù)，往往對整體項目的耐用性考究不足，并且，路橋工程規(guī)劃工作人員對工程規(guī)劃方案的調(diào)控意識不足，這也導致整體工程項目規(guī)劃無法深入契合工程建設的真實需求。

2.3 結(jié)構(gòu)設計不合理

在道路橋梁規(guī)模設計中，需要設計師依據(jù)道橋設施的實際使用需求以及未來發(fā)展需求兩方面因素，對施工材料、路基結(jié)構(gòu)，施工工藝、技術(shù)應用以及質(zhì)量標準等方面進行綜合全方面的考慮，為道路橋梁設施的承載能力、安全穩(wěn)定性、耐久性提供必要的保障。但是，在實際設計工作中，時常因為設計師專業(yè)水平不足、設計方法落后、缺乏責任意識、安全意識以及質(zhì)量意識等因素，導致設計方案當中存在諸多缺陷問題如:鋼筋直徑選擇過細，混凝土強度等級選擇較低，保護層厚度不夠等，道路橋梁設施的使用性能難以得到有效保障。

2.4 施工管理不到位

的原因在路橋設計施工過程中，由于人員眾多，在日常管理過程中很可能會出現(xiàn)嚴重的管理問題，如無法建立良好的人員溝通關系等。特別是一些管理單位在管理理念和具體管理措施上存在明顯差異，缺乏靈活性，這將導致路橋建設存在較大的潛在風險因素，也會導致進度控制過程中出現(xiàn)問題。由于工程建設周期長，在進行管理工作時，通常把進度計劃作為管理的重點內(nèi)容，但在這種情況下，很容易忽視對設備、材料和施工現(xiàn)場的管理，從長遠來看，勢必造成嚴重的安全風險。

3 道路橋梁安全性和耐久性的設計方法分析

3.1 上部結(jié)構(gòu)的設計

橋梁上部結(jié)構(gòu)的設計需要考慮到全橋受力、技術(shù)可行性和成本等方面的需求。對于建設在平緩地形區(qū)的中小型橋梁，可采取簡支空心板結(jié)構(gòu)，因為其具有操作便捷、跨度小的特點，所以，在保證橋梁質(zhì)量的同時還可減少成本投入。但是，考慮到簡支空心板橋梁在高海拔山區(qū)建設環(huán)境中缺乏可行性，且其不僅跨徑難以滿足施工要求，而且深溝高跨比在技術(shù)方面也缺乏合理性。通常情況下，根據(jù)山區(qū)高速道路的建設條件，宜選擇預制T梁結(jié)構(gòu)。同時，在設計工作中，還可以適當加大跨徑，以發(fā)揮出預制T梁結(jié)構(gòu)施工便捷、成本較低的應用優(yōu)勢。但需注意的是，若T梁作為曲線梁，此時該結(jié)構(gòu)的平衡受力能力則會偏弱且不具備足夠的抗扭能力，故產(chǎn)生的彎矩將會對下部結(jié)構(gòu)造成顯著影響，從而導致其形成不平衡力。鑒于此，在小彎矩曲線橋工程中，可采用直梁結(jié)構(gòu)，并在許可范圍內(nèi)適度調(diào)整翼緣板的寬度，以更好地優(yōu)化曲面橋的平面線形，盡可能緩解T梁橋彎矩作用。

3.2 防水設計

在道路橋梁的設計過程中，防水設計也是非常重要的一環(huán)。如果道路橋梁工程的防水設計工作做得不到位，那么當?shù)缆窐蛄汗こ掏度胧褂煤螅厝粫l(fā)生路面滲漏現(xiàn)象，導致道路橋梁工程的穩(wěn)定性降低。這樣需要花費大量的資源來進行養(yǎng)護，這樣既影響了交通的便利性，并且還會造成大量的資源浪費。因此，在道路橋梁工程的實際設計過程中，需要著重進行道路橋梁工程的防水設計工作，從而使得道路橋梁工程的防水質(zhì)量得到顯著提升。為了確保將道路橋梁工程的防水設計工作做好，需要做好以下兩個方面的工作：第一是需要對防水層的設計加以優(yōu)化，對于道路橋梁工程路面的設計，都會進行一層防水層的設計，防水層的設計能夠避免道路橋梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到自然降水、行車灑水等積水的破壞。因此，對于防水設計需要對相關的材料進行嚴格地挑選和控制，一般可以選用高密度的混凝土材料，從而使得道路橋梁工程的防水性能得到顯著的提升。第二，考慮到混凝土在后期的使用過程中可能出現(xiàn)的開裂狀況，可以適當進行支撐鋼筋網(wǎng)的設計。

3.3 改進設計理念

完善的設計理念可確保道路橋梁設計質(zhì)量，在道路橋梁的具體設計工作中，堅持安全性、耐久性的設計理念，在道路橋梁工程設計中，充分利用安全性、耐久性的設計理念，重視道路橋梁設計環(huán)節(jié)的監(jiān)督與管理工作，不斷提高道路橋梁設計水平。相關工作人員應根據(jù)我國道路橋梁的建設規(guī)范、道路橋梁的設計原則，對道路橋梁構(gòu)件和結(jié)構(gòu)連接部位進行深入分析，保證其安全系數(shù)可滿足國家安全指標要求，不斷提高道路橋梁的穩(wěn)定性、牢固性，確保道路橋梁投入運行后安全性、穩(wěn)定性。除此之外，應重視工作人員的培訓教育工作，加強在設計前的資料分析工作，確保設計人員對道路橋梁項目的具體情況有全面了解，重視設計參數(shù)的控制工作[1]。

3.4 增進路橋架構(gòu)設計的前期籌備工作

全面做好路橋工程設計初期籌備工作，提升整體工程架構(gòu)安全性與耐用性的核心性因素。在路橋項目設計工作開展的初步階段，專業(yè)的項目施工場地勘察工作人員需要對擬定建設區(qū)域進行全面的勘察工作，明晰此區(qū)域的地質(zhì)、水質(zhì)以及氣候變化等方面的情況。并且，在進行路橋工程設計的過程中，需要將路橋建筑的后期養(yǎng)護以及大概率會產(chǎn)生的多樣化風險因素全面納入到可設計的范疇之中，同時提出可行性較為優(yōu)異的改善方案，如此可以顯著調(diào)整路橋架構(gòu)的設計安全性以及耐用性[2]。

3.5 加強橋梁遠景年交通量的計算與應用

現(xiàn)如今，對于偏遠地區(qū)低等級道路橋梁特別是早期修建的橋梁，都面臨著承受載荷超過設計載荷的情況，該種情況將會嚴重影響道路橋梁的行車安全性。設計工作者需要在設計過程中根據(jù)橋梁所在地區(qū)的人口、交通情況、經(jīng)濟發(fā)展、規(guī)劃等，在設計過程中加強對橋梁遠景年交通量及使用車輛的評估計算。針對不同交通量合理確定橋梁寬度、荷載、結(jié)構(gòu)尺寸。針對交通量大、重載車輛多的橋梁，要保障功能橋梁綜合效益的情況下，提高道路橋梁的設計載荷，降低超載問題對道路橋梁安全性和耐久性造成的影響。針對交通量小基本無重載車輛的橋梁，設計工作者還應結(jié)合功能橋梁設計載荷情況，合理計算道路橋梁的限高和限重，避免過高或者過重的車輛在道路橋梁中行使，從而對道路橋梁的安全性和耐久性造成影響[3]。

3.6 加強對橋梁疲勞損傷的檢查

道路橋梁的運營環(huán)境較為苛刻，易受到行車荷載、自然降雨、河水沖刷等因素的影響，且隨時間的延長而出現(xiàn)受侵蝕的情況。另外，由于道路橋梁疲勞損傷的發(fā)生是一個持續(xù)性的過程，同時初期其影響相對微弱且不便于觀察，因此該現(xiàn)象很容易逐步影響到周邊結(jié)構(gòu)。不僅如此，若在后期維護過程中才發(fā)現(xiàn)問題，此時的疲勞損傷將直接對全橋的使用狀況帶來影響，若缺乏及時的處理措施，則極易發(fā)生結(jié)構(gòu)脆性斷裂等問題，造成不可估量的損失。為有效規(guī)避橋梁疲勞損傷，必須在橋梁運營階段做好定期檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題，同時對該現(xiàn)象要給予高度的重視，分析成因并正確處理，從而將不良影響范圍降到最小，以進一步保證橋梁具有足夠的安全性和耐久性[4-5]。

4 結(jié)語

總而言之，道路與城市道路橋梁抗傾覆設計分析對橋梁的整個生命周期非常重要，做好其設計工作有利于后期對橋梁的保護，同時延長橋梁的使用壽命。但目前國內(nèi)對橋梁抗傾覆性的分析還不夠全面，需要對此問題進行不斷的深入細化，從而使關于橋梁抗傾覆性的研究更為完善，從而推動道路橋梁建設行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。