公路橋梁安全性和耐久性設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及對(duì)策

祁玉基

（蘇交科集團(tuán)（甘肅）交通規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，甘肅 蘭州 730010）

0 引言

設(shè)計(jì)是工程建設(shè)的靈魂，是工程安全性和耐久性的基礎(chǔ)和保障，公路橋梁工程的設(shè)計(jì)概莫能外。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要從多個(gè)方面來(lái)深入分析，合理地對(duì)公路橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，減少其中的問(wèn)題，為后續(xù)的正常施工提供幫助。在公路橋梁安全性和耐久性的設(shè)計(jì)上，必須要能夠充分了解影響因素，并在設(shè)計(jì)時(shí)加以重視，減少問(wèn)題的發(fā)生，提高公路橋梁設(shè)計(jì)水平。

1 公路橋梁安全性和耐久性設(shè)計(jì)概述

現(xiàn)代社會(huì)背景下，為了滿足社會(huì)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，公路橋梁工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，對(duì)設(shè)計(jì)施工質(zhì)量提出了更高的要求。公路橋梁的穩(wěn)定性、耐久性作為反映其質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)之初就得到重點(diǎn)關(guān)注。在相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域中，公路橋梁的安全性、耐久性設(shè)計(jì)，主要是基于公路橋梁工程的建造技術(shù)，以保證工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐用為核心目標(biāo)，結(jié)合擬建地現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特征，對(duì)其結(jié)構(gòu)、造型及工藝進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程[1]。具體來(lái)講，公路橋梁的安全性設(shè)計(jì)及耐久性設(shè)計(jì)，除了要從結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程技術(shù)角度保證其穩(wěn)定、可靠以外，還要從材料的耐用性、施工工藝的合理性入手，提升橋梁適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的能力，以延長(zhǎng)期使用壽命。具體來(lái)講，公路橋梁是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體，從整體到局部，都應(yīng)當(dāng)基于安全、可靠、耐用為的原則，進(jìn)行力學(xué)分析、科學(xué)計(jì)算及場(chǎng)景模擬，以規(guī)避工程質(zhì)量影響因素，提升橋梁承受環(huán)境因素影響的能力。

2 影響公路橋梁設(shè)計(jì)安全性和耐久性的設(shè)計(jì)因素

2.1 結(jié)構(gòu)合理性

公路橋梁需要跨越山谷、河流，如何在滿足自重荷載、行車荷載的基礎(chǔ)上，降低造價(jià)，減少對(duì)環(huán)境的不良影響，是現(xiàn)代公路橋梁工程設(shè)計(jì)要思考的重點(diǎn)問(wèn)題。公路橋梁結(jié)構(gòu)的合理性，與其荷載能力、穩(wěn)定性有關(guān)，進(jìn)而決定其安全性和耐用性?，F(xiàn)代公路橋梁工程比較常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式包括梁式橋、拱式橋，其中梁式橋具體又可以分為簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁、懸臂梁等結(jié)構(gòu)形式，各種形式適用于不同場(chǎng)景及工程規(guī)模的橋梁。如果設(shè)計(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)不合理，將直接影響其荷載能力和穩(wěn)定性，進(jìn)而影響安全性和耐久性。

2.2 材料及工藝設(shè)計(jì)合理性

在公路橋梁施工設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)形式及體量，對(duì)建造工藝以及用到的材料進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。如果材料選擇不合理、工藝不科學(xué)，都可能影響橋梁安全性和耐久性。例如，公路橋梁抗裂性十分重要，如果其預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件抗拉強(qiáng)度不足，會(huì)導(dǎo)致構(gòu)件出現(xiàn)開(kāi)裂的情況。一些預(yù)應(yīng)力能夠通過(guò)正截面拉應(yīng)力來(lái)產(chǎn)生，但是在這其中需要能夠?qū)ζ鋺?yīng)力值加以控制?；蛘呤枪窐蛄旱目鐝奖容^大，這就需要根據(jù)全應(yīng)力構(gòu)件來(lái)對(duì)其合理設(shè)計(jì)，以此來(lái)更好的保證結(jié)構(gòu)耐久性。

2.3 環(huán)境因素

公路橋梁工程的建造施工，需要考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，地質(zhì)結(jié)構(gòu)、氣候條件等，都會(huì)對(duì)橋梁設(shè)計(jì)形式及工藝技術(shù)的設(shè)計(jì)有不同要求。其中，地質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)橋梁基礎(chǔ)形式、橋墩工藝等都會(huì)產(chǎn)生影響；環(huán)境溫度變化、常見(jiàn)天氣特征，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)、焊接工藝、材料特性產(chǎn)生影響。所以，針對(duì)公路橋梁的安全性、耐久性設(shè)計(jì)，需要充分考慮環(huán)境因素。

3 公路橋梁安全性和耐久性設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

3.1 缺乏科學(xué)設(shè)計(jì)理念，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

在設(shè)計(jì)公路橋梁過(guò)程中，需要能夠從實(shí)際情況出發(fā)，以此來(lái)選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)和類型，針對(duì)結(jié)構(gòu)建設(shè)和受力要能夠嚴(yán)格規(guī)劃[4]。當(dāng)前，我國(guó)在設(shè)計(jì)上對(duì)于強(qiáng)度過(guò)于重視，而對(duì)耐久性重視不夠。在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有充分考慮到結(jié)構(gòu)是否合理，這樣就會(huì)影響公路橋梁后續(xù)使用的安全。在對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)過(guò)程中，因?yàn)槭芰蛡鬟f方法的不同，這樣就會(huì)容易導(dǎo)致公路橋梁的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。在使用材料上也不符合要求，最終使得公路橋梁埋下一定安全隱患。

3.2 設(shè)計(jì)制度管理體系不完善

部分設(shè)計(jì)單位針對(duì)公路橋梁工程的設(shè)計(jì)，缺乏一套完善、詳細(xì)的管理機(jī)制，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案的合理性受到影響。尤其是當(dāng)前公路橋梁工程規(guī)模越來(lái)越大，設(shè)計(jì)工作需要多個(gè)設(shè)計(jì)人員參與，并且要聯(lián)合現(xiàn)場(chǎng)勘察、工藝技術(shù)專家進(jìn)行綜合分析。但是，部分項(xiàng)目的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)缺乏科學(xué)機(jī)制和制度，導(dǎo)致各設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的協(xié)同性不足，直接影響項(xiàng)目的安全性及耐久性設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3.3 安全性和耐久性設(shè)計(jì)不到位

一些人員針對(duì)工藝流程沒(méi)有充分了解，這樣也會(huì)影響公路橋梁的安全和耐久性。設(shè)計(jì)人員沒(méi)有迎合時(shí)代發(fā)展來(lái)積極更新自身專業(yè)水平，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方法和理念不符合當(dāng)前實(shí)際發(fā)展需求，在這種情況下對(duì)公路橋梁進(jìn)行設(shè)計(jì)就會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。而且，在設(shè)計(jì)完成后也沒(méi)有與施工人員溝通，明確其中的細(xì)節(jié)，導(dǎo)致施工與設(shè)計(jì)不符，影響公路橋梁的安全和耐久性。

3.4 工藝設(shè)計(jì)不合理，材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

除此之外，現(xiàn)代橋梁工程的工藝越來(lái)越復(fù)雜，各個(gè)環(huán)節(jié)的工藝設(shè)計(jì)不合理，也會(huì)導(dǎo)致整個(gè)公路橋梁工程的施工質(zhì)量達(dá)不到要求，直接表現(xiàn)即橋梁安全性和耐久性不足。工程材料質(zhì)量將直接影響公路橋梁工程的各項(xiàng)參數(shù)，如果鋼筋、混凝土材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，或是選擇缺乏科學(xué)性，都將對(duì)后續(xù)實(shí)際施工過(guò)程造成不良影響。在工程建成投入使用之后，其安全性和耐用性也無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.5 現(xiàn)場(chǎng)勘察不到位，環(huán)境分析不合理

如果設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)沒(méi)有做好工程擬建現(xiàn)場(chǎng)的勘察分析工作，或是沒(méi)有對(duì)橋梁建成后在特定環(huán)境及氣候條件下的狀態(tài)進(jìn)行模擬分析，都會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)、形式及工藝設(shè)計(jì)存在偏差，影響橋梁建造質(zhì)量。

4 提高公路橋梁安全性和耐久性的對(duì)策

4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)性

公路橋梁作為最基礎(chǔ)的交通運(yùn)輸設(shè)備，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅需要能夠充分考慮到美觀，減少成本支出，還需要能夠?qū)窐蛄喊踩院湍途眯约右灾匾?，這也是最為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)內(nèi)容。在對(duì)承載力進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，就需要嚴(yán)格控制承載力的范圍，還應(yīng)該注重在承載力增加后，是否能夠適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)公路橋梁的使用壽命，并更好的保證其使用質(zhì)量[6]。相關(guān)人員也需要能夠改變以往的工作理念，要能夠積極提高設(shè)計(jì)水平，并針對(duì)在設(shè)計(jì)中各個(gè)參數(shù)都需要嚴(yán)格考慮，全方面的了解設(shè)計(jì)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格對(duì)質(zhì)量進(jìn)行控制，更好的提高設(shè)計(jì)水平和標(biāo)準(zhǔn)?；诖?，要充分結(jié)合各方面因素，對(duì)公路橋梁形式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，確保其結(jié)構(gòu)能夠很好適應(yīng)環(huán)境特征和應(yīng)用需求。

4.2 完善規(guī)章制度，強(qiáng)化協(xié)同設(shè)計(jì)

想要能夠更好的達(dá)到公路橋梁設(shè)計(jì)上的要求，就應(yīng)該有具體的規(guī)則制度來(lái)為其提供幫助，推動(dòng)公路橋梁建設(shè)的更好向前發(fā)展。我國(guó)相關(guān)部門(mén)要能夠根據(jù)公路橋梁建設(shè)發(fā)展情況來(lái)制定相應(yīng)制度，確保公路橋梁工程建設(shè)能夠順利完成，能夠嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定和章程來(lái)執(zhí)行，這樣能夠很好的提高公路橋梁和施工質(zhì)量，減少安全事故的發(fā)生[7]。在公路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)也需要充分管理，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案來(lái)完成施工。在施工過(guò)程中所用到的材料也要滿足施工要求，更好的控制施工質(zhì)量，確保公路橋梁質(zhì)量能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

公路橋梁的耐久性就是指公路橋梁的壽命，在施工過(guò)程中所需要用到的材料和施工技術(shù)都會(huì)直接影響到耐久性。在具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)強(qiáng)化協(xié)同設(shè)計(jì)，不僅要能夠重視整體結(jié)構(gòu)，更加需要重視細(xì)節(jié)，通過(guò)對(duì)公路橋梁細(xì)節(jié)的重視，才能夠延長(zhǎng)公路橋梁使用壽命。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)需要能夠充分考慮，加強(qiáng)對(duì)施工和維修的研究，以此來(lái)更好的提高公路橋梁耐久性，重視安全、耐久等，保證滿足相應(yīng)要求。與此同時(shí)，還應(yīng)該能夠重視在施工過(guò)程中對(duì)相應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用，研究不同工程結(jié)構(gòu)周圍情況和可能會(huì)受到的影響，以此來(lái)更好的提高公路橋梁耐久性。而且，設(shè)計(jì)人員還需要能夠積極和施工人員溝通，充分了解各個(gè)施工細(xì)節(jié)，在共同努力下，才能夠讓公路橋梁施工更加順利的完成。

4.3 做好材料質(zhì)量控制，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)

4.3.1 合理增加混凝土保護(hù)層

混凝土保護(hù)層是針對(duì)混凝土、鋼筋等有效保護(hù)，確保鋼筋不會(huì)受到侵蝕，減少有害物質(zhì)的進(jìn)入[8]。通過(guò)研究能夠發(fā)現(xiàn)，氯離子侵入的時(shí)間和混凝土保護(hù)層的厚度有著直接的聯(lián)系。在正常情況下，如果保護(hù)層越厚，那么鋼筋的使用時(shí)間就越長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)也就更加穩(wěn)定。因此，就可以是適當(dāng)?shù)脑黾踊炷恋暮穸?，這樣能夠很好的提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

4.3.2 加強(qiáng)研究疲勞損傷問(wèn)題

在公路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，疲勞損傷一直都是重要問(wèn)題。因?yàn)殇摻罱Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞，就會(huì)導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題，進(jìn)而影響公路橋梁的穩(wěn)定[9]。當(dāng)前，我國(guó)針對(duì)公路橋梁的疲勞損傷正在加以深入研究，并得到一定程度的進(jìn)步和發(fā)展。所以，不斷的加強(qiáng)混凝土技術(shù)，也就能夠很好的控制公路橋梁的損傷問(wèn)題。但是，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中可能會(huì)受到環(huán)境和人為因素的影響，那么就需要相關(guān)技術(shù)人員能夠加強(qiáng)研究，迎合時(shí)代發(fā)展來(lái)合理應(yīng)用新技術(shù)，有效的解決損傷問(wèn)題。

4.3.3 重視抗震抗裂性能

針對(duì)公路橋梁安全性和耐久性還會(huì)受到抗裂抗震性能的影響，通過(guò)對(duì)這一方面的探討和研究，需要根據(jù)不同數(shù)據(jù)來(lái)合理分析，針對(duì)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)裂縫可以分為等級(jí)，等級(jí)不同裂縫的程度各不相同。所以，針對(duì)不同情況來(lái)具體計(jì)算，就需要能夠充分了解，然后再模擬計(jì)算裂縫的寬度，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)對(duì)其進(jìn)行判斷和建設(shè)。

4.3.4 加強(qiáng)對(duì)公路橋梁超載研究

在正常情況下，公路橋梁出現(xiàn)超載問(wèn)題會(huì)有三個(gè)方面：第一，就是公路橋梁的使用年限超出預(yù)期，但是依然在運(yùn)行[10]。第二，就是公路橋梁的車流量大于設(shè)計(jì)時(shí)的數(shù)量，導(dǎo)致公路橋梁的荷載過(guò)大。第三，公路橋梁的車輛違規(guī)行駛。針對(duì)這三種情況所采取的方法也各不相同，比如第一種和第二種是因?yàn)楹奢d增加所導(dǎo)致，第三種時(shí)因?yàn)檐囕v違規(guī)行駛而導(dǎo)致。那么針對(duì)這三種就需要相關(guān)部門(mén)和人員能夠積極改善，避免因?yàn)槌d而導(dǎo)致公路橋梁的壽命受到影響，減少對(duì)其結(jié)構(gòu)的破壞。

4.4 綜合分析外界因素

公路橋梁在施工完成后，會(huì)受到地震、風(fēng)雨等問(wèn)題的影響，導(dǎo)致公路橋梁受到損壞，這是因?yàn)樵谑┕み^(guò)程中材料質(zhì)量不符合，車輛通行所導(dǎo)致。如果針對(duì)這些問(wèn)題沒(méi)有積極處理，就會(huì)導(dǎo)致在使用過(guò)程中公路橋梁的結(jié)構(gòu)受到損壞，進(jìn)而影響安全性和耐久性。特別是公路橋梁周圍環(huán)境，如果雨季較多，那么也會(huì)增加結(jié)構(gòu)損害的速度。所以，就需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠針對(duì)這些內(nèi)容來(lái)深入分析和研究，并做好相應(yīng)的預(yù)防措施，更好的提高公路橋梁的安全性和耐久性。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，公路橋梁施工要達(dá)到理想的效果，科學(xué)合理的設(shè)計(jì)是靈魂，是基礎(chǔ)，是保障，重點(diǎn)在公路橋梁的安全性和耐久性設(shè)計(jì)。在公路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、材料及工藝設(shè)計(jì)的合理性以及對(duì)環(huán)境的認(rèn)知程度，是影響公路橋梁設(shè)計(jì)安全性和耐久性設(shè)計(jì)的主要因素。設(shè)計(jì)者必須優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)性；完善規(guī)章制度，強(qiáng)化協(xié)同設(shè)計(jì)；做好材料質(zhì)量控制，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，包括合理增加混凝土保護(hù)層，加強(qiáng)研究疲勞損傷問(wèn)題，重視抗震抗裂性能，加強(qiáng)對(duì)公路橋梁超載研究；綜合分析環(huán)境因素，確保設(shè)計(jì)的針對(duì)性。在公路橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，要能夠針對(duì)其安全性和耐久性進(jìn)行合理分析，要能充分的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)公路橋梁建設(shè)管理，轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念，針對(duì)設(shè)計(jì)和施工建設(shè)方法加以創(chuàng)新，以此來(lái)更好的提高公路橋梁設(shè)計(jì)的安全性和耐久性。