試析橋梁設計中的荷載問題及對策

李世偉

（河南省建筑設計研究院有限公司，河南 鄭州 450014）

目前，有很多橋梁設計單位對荷載問題的關注還只是停留在概念關注的層面。這種觀念上的傳統與滯后，既不符合橋梁的結構動態與綜合經濟性的要求，這不順應國際結構工程界對耐久性、安全性日益重視的趨勢。這也是導致當前世界各地工程事故頻發、橋梁的結構使用性能差、使用壽命短的主要原因。

橋梁設計中的荷載問題

橋梁在荷載設計的過程中，主要存在著設計理論和結構構造體系不完善的問題。在橋梁設計領域，有兩大原則必須嚴格遵守：一是在結構分析、結構構件與連接的設計方面，為了保證結構的安全性，必須選取符合相關規范規定的可靠性指標或者安全系數；二是在結構方案的選擇方面，必須選擇既經濟又合理的結構方案。許多設計人員在橋梁的使用期、安全性等問題上，還存在著不少的錯誤認知。他們往往只傾向于相關規范中所計算好的結構強度和安全度數據，而對從結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性等結構方面的構成部分以及從設計、施工到使用全過程中比較容易出現的人為錯誤缺少應有的注意與關心，從而使橋梁結構在設計的過程中失去安全性。況且在實際建設的過程中，還會出現這樣那樣的問題與失誤。結構的耐久性不足已經成為一個比較現實的安全性問題。有很多橋梁雖然在設計之初也滿足了設計規范的強度要求，但是過了五到十年之后，就會出現耐久性問題，從而影響結構的安全。比如，有的橋梁設計人員對圖式和受力路線的計算不明確，造成部分地區受力過大，部分地區受力過小，使得橋梁表面的受力很不均勻；有的橋梁由于結構的整體性和延性不足，造成其冗余性過小；有的橋梁則在前期材料的設計與選擇上出現問題，比如混凝土的強度等級過低、保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構件截面過薄等。這些問題都很容易削弱橋梁結構的耐久性，嚴重影響橋梁結構的安全性。所以，在進行橋梁荷載設計時，還是要從構造、材料等多個角度采取有效措施加強橋梁結構的耐久性與安全性。

橋梁荷載設計的對策

橋梁設計中的荷載問題是一個不容忽視的問題。隨著社會的發展，橋梁設計人員也需要緊跟時代步伐，更新設計理念，更好地適應時代發展的要求，更好的為人民的生命與財產安全提供保障。面對橋梁設計中的荷載問題，筆者提出以下對策：

1.重視設計的耐久性問題

很多橋梁倒塌或受到嚴重損害與橋梁耐久性設計的缺乏有關，這也重新引起了人們對橋梁耐久性問題的重視。設計上的缺陷是影響橋梁耐久性的決定因素。結構的耐久性設計與常規的結構設計有著本質的區別，因此就需要將耐久性的研究從定性分析向定量分析發展。而國外的橋梁設計將提高結構物的耐久性作為其設計原則，對橋梁的結構布局和構造細節進行統一考慮，使結構更加容易被檢查與維修，以此來保證橋梁的安全使用，盡可能地減少維修費用，綜合經濟效益明顯。

2.重視對疲勞損傷的研究

疲勞損傷一直被認為是橋梁設計中的核心問題。由疲勞損傷而引起橋梁開裂的案例很多，因疲勞斷裂而引起橋梁垮塌的例子也有不少。對疲勞損傷的研究不應該僅局限于結構領域，對某些關鍵部位的局部疲勞研究也應該成為研究的重點與方向。雖然疲勞損傷已經進入混凝土結構的研究，但對其動態性能和疲勞性能的研究仍需加強，并且要把對這一方面的研究及時地應用到橋梁荷載的設計過程中，為其服務。

3.在世界范圍內共同分享橋梁設計經驗和成果

目前國內橋梁設計存在的主要問題是結構正常使用性能差、耐久性和安全性差。究其原因在于橋梁的設計人員沒有采用適當的設計方法。而在一些歐洲國家，他們則非常重視對結構物進行性能設計，內容主要包括變形、裂縫、振動、耐久性能、疲勞性等。除此之外，國內的設計目前也只是局限于靜態的設計，這種設計理念只是從經濟的角度考慮建設施工成本，而對運營期的使用壽命以及維護成本缺乏應有的考慮。當然，這也并不是說，國內的橋梁設計就一無是處，它還是有著許多外國所不具備的優勢和一些好的方法，可以與外國分享。所以，在以后的橋梁荷載設計中，為了更好的保證橋梁的質量與使用壽命，應該加強國內外經驗與成果的共享，加強橋梁設計中的合作與交流。

結語

橋梁設計人員在進行設計的過程中，存在著很多的問題，其中荷載問題是比較突出的一項。橋梁的荷載設計的好壞直接關系到橋梁的安全性與耐久性。近年來，國內外持續出現的很多橋梁倒塌事故，固然是由各種各樣的原因造成的，但總體來說，還是橋梁的荷載設計不夠合理。本文在分析了設計中存在的問題之后，又根據實際情況提出了適當的解決方案，以期能對橋梁設計中荷載問題的解決提供借鑒。總之，要想延長橋梁的使用壽命，減少安全隱患，除了對施工質量加強管理之外，一個基礎的環節是要從設計理念、結構體系和構造的角度對橋梁做好耐久性的設計。