分析公路橋梁建設的設計技巧

袁錦　侯磊

摘要：本文作者根據自身專業知識的學習以及工作經驗，對公路橋建設的設計進行綜合分析與不斷實驗，談談自身的一些看法，對現狀做出分析，提出改進措施。在專業知識的不斷學習中，提出自己的觀點，設計更為合理的方案，做到知識巧妙應用，經驗合理運用，完成整個設計，做到一一俱全。

關鍵詞：公路橋梁建設 ；設計技巧；經驗措施

0 引言

隨著我國經濟的迅速發展，對于交通的要求也在不斷的增大為了不約束經濟的發展，公路工程的建設也在大規模的建設和改造交通便利是經濟迅速發展的前提，不同的施工要求需要不同的設計方案，對不同的地區進行考查，尋找符合地域特點的設計方案，從而達到目標要求。公路橋梁在自然因素的影響下，質量的持久性會降低，減少質量保證年限，所以也要保養好公路橋梁的路面。在隨著時間的變化，材料也會出現退化直接影響質量的安全。

1 現階段國內橋梁工程安全性耐久性的概況

近些年來，國內發生不少橋梁倒塌的嚴重事故，造成不該有的人間悲劇。但調查分析結果表明，很多事故是因為設計不規范或施工不注意質量控制造成的。施工中的偷工減料、工程腐敗，設計中的態度不嚴謹，計算錯誤等等都是造成橋梁英年旱逝或出現安全隱患的重要因素。

2 橋梁出現安全性、耐久性問題的主要原因

2.1公路橋梁設計的標準低，隱藏安全隱患我國在上世紀紀60年代至70年代建設的橋梁，由于當時的社會經濟發展水平較低，對橋梁的等級要求也較低。出于節省資源和實用的目的，橋梁的設計荷載標準也降低。但隨著經濟建設的發展，社會對橋梁承壓等級越來越高，而大部分城市如今卻仍使用以前低設計標準的公路橋梁。隨著交通量的日益增多和繁重，之前所設計的橋梁已不適合現階段的交通需要，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象的調查分析，一般是由施工時出現野蠻施工和管理腐敗所導致。而剛建不久卻發生諸如突然破壞與倒塌事故的橋梁，很多是因為施工質量沒有達到規范和設計要求，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。在施工生產過程中，由于質量的波動性（系統性因素或偶然性因素的影響），施工質量很難百分之百地符合規范規定的質量標準，必然存在著因不合格項目而引起的返工返修損失和為減少損失加強預防控制而增加的費用，工程施工質量成本就是施工生產過程中與符合性質量水平最直接、最密切、最敏感的這部分費用。工程施工質量成本由控制成本（含預防成本、鑒定成本）、損失成本（含內部損失成本、外部損失成本）組成。

2.3 橋梁的設計不合理

在設計過程，設計者只考慮橋梁的結構強度計算結果滿足規范要求，卻忽視從結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性以及從設計、施工到使用全過程中經常出現的人為因素等方面綜合計算橋梁的安全性和耐久性。例如有的結構整體性和延性不足；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、耐久性的措施

（1）加強對橋梁壽命期的理解。我國在工程建設方面，將逐步從最初的單純設計滿足載荷強度的設計原則轉變到既滿足載荷強度需求又滿足橋梁壽命需要的設計思路。符合國際上造橋對壽命期的要求。加強橋梁使用壽命的理解，應首先要研究確定結構重要性的方法。例如，一般我國設計的公路橋梁若不是高速公路則只需設計50年壽命，而高速公路或其他造價較高的橋梁設計時則需100年甚至要150年。但這些壽命來源并不可靠，需經過大量模擬實驗證明。壽命期定后橋梁建設的規劃、設計、施工、運行（包括養護、維修、管理）也需要綜合考慮，以便修建的橋梁壽命在預想之中。

（2）對橋梁結構耐久性的設計和現場的施工應減輕甚至隔絕環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，其環境因素對橋梁的影響后果更不容忽視。橋面應有一定的坡度或設置排水管道，在混凝土橋面板與路面層之間設置可靠防水層，防止水向下滲漏，造成環境對橋梁的破壞后果。

（3）重視橋梁疲勞損傷問題的研究。橋梁結構所承受的車輛荷載和風荷載都是動荷載，會在結構內產生循環變化的應力，不但會引起結構的振動，還會引起結構的累積疲勞損傷。由于橋梁所采用的材料并非是均勻和連續的，實際上還存在有許多微小的缺陷，在循環荷載作用下，這此微小缺陷會逐漸發展、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、結構的脆性斷裂。旱期疲勞損傷往往不易被檢測到，但其帶來的后果是災難性的。對疲勞損傷的研究不僅僅指對整個結構而言，事實上橋梁結構常常由于某些關鍵部位的局部疲勞失效而導致整個結構的失效。

（4）目前的橋梁設計中，對于耐久性更多的只是作為一種概念受到關注，既沒有明確提出使用年限的要求，也沒有進行專門的耐久性設計。這些傾向在一定程度上導致了當前工程事故頻發、結構使用性能差、使用壽命短的不良后果，也與國際結構工程界日益重視耐久性、安全性、適用性的趨勢相違背，也不符合結構動態和綜合經濟性的要求。國內橋梁設計存在的主要問題橋梁具體的設計過程按承載能力和正常使用兩種極限狀態來進行。后者控制結構在正常使用狀態時應力、裂縫和變形小于一定的限值，對應于適用性的要求。暫且不論這些控制方程和計算理論是否完全合理，它們至少從定性和定量的形式上保證了安全性和適用性兩項要求，而對于經濟、美觀的要求則沒有具體的指標進行衡量。當然，在方案設計和評審階段會考慮到經濟和美觀的要求。

（5）借鑒國外的優秀經驗和成果。國內橋梁設計存在的主要問題是結構正常使用性能差，例如橋梁的線形不平順、振動過大、接頭易跳車、結構開裂和變形過大等。而國內橋梁的耐久性和安全性也比較差。對于橋梁出現的這些問題，我們應認真考慮國外有關橋梁方面的技術，應認真研究其優秀的設計和施工經驗。例如歐洲國家對結構物的性能設計經驗，包括對結構的變形、裂縫的處理，消除或減小振動的方法等，這些設計都將加強橋梁的安全性和耐久性的設計。

4 結語

有效地設計公路橋梁，因為公路橋梁設計的方案，直接影響到質量問題。質量的保證才是最重要的，質量的安全應該是設計人員的高度重視，不能一味的追求設計目標，而忘記質量的過關。要不斷地積極的尋找最佳的設計方案，改變現有的公路橋梁的缺陷和不足。要重視培養專業知識人員，共同學習、總結、發現問題，解決問題。確保建設的安全和可實施性。同時還要重視公路橋梁的改造，減少危險的發生。

參考文獻

[1]顧懋清，石紹甫.公路橋涵設計手冊·拱橋（上冊）.人民交通出版社，1994.

[2]顧安邦，孫國柱.公路橋涵設計手冊·拱橋（下冊）.人民交通出版社，1994.

[3]中國公路學會橋梁和結構工程學會.橋梁學術討論會論文集.人民交通出版社