公路橋梁設計的安全性和耐久性研究

□張輝 王春曉 李聞濤

公路橋梁設計的安全性和耐久性研究

□張輝 王春曉 李聞濤

公路橋梁設計；安全性；耐久性；使用性能

隨著我國社會經濟的快速發展，我國建筑行業也隨之得到了很大發展，公路橋梁工程建設項目逐漸增多。然而，公路橋梁在使用過程中存在的問題也逐漸顯現出來，主要是在橋梁設計過程中存在的問題。筆者主要分析我國公路橋梁現狀、影響橋梁使用壽命的原因，并提出增加公路橋梁的安全性和耐久性的一些辦法。

一、公路橋梁現狀及設計問題

隨著我國經濟的快速發展，人們生活質量有了很大提高，越來越多的人有了轎車等交通工具。交通工具數量的迅速增加，對公路橋梁來說是一個極大的考驗。近年來，各地相繼發生了一些橋梁垮塌事件，相關部門在對垮塌橋梁的勘察中發現，公路橋梁在從設計、施工到保養的整個過程中都存在著很多安全隱患。究其原因，主要是在我國傳統的公路橋梁設計中，安全性一直是設計者普遍關注的重點，但橋梁的耐久性卻甚少考慮，因而存在很多安全隱患。設計上的缺陷導致橋梁車輛事故頻繁發生，如何提高公路橋梁的安全性和耐久性越來越受到人們的重視。

二、影響公路橋梁安全性和耐久性的原因

1.公路橋梁設計不合理

需要承認的是，在公里橋梁的設計中，我國橋梁設計人員仍有很多需要改進的地方。部分設計人員缺乏實踐經歷，他們雖然有一些理論知識，但考慮問題時不夠全面，設計的公路橋梁不夠科學或者缺乏實用性。很多公路橋梁的設計人員雖然普遍都比較重視公路橋梁結構強度的安全性，但往往忽略了公路橋梁設計的合理性。這些設計上的問題使得公路橋梁的安全性與耐久性在源頭上的安全就得不到保障，自然會對后期的施工建設及使用帶來較為嚴重的影響。

多數公路橋梁設計人員在設計橋梁時，基本是根據理論（如有關規定的強度指標等）來計算確定結構強度，很少考慮或根本就不考慮公路橋梁在實施過程中所用材料、施工方法等因素對公路橋梁安全性和耐久性造成的影響。有些設計人員在設計時不考慮公路橋梁的安全性和耐久性，盲目地增加公路橋梁的強度，缺乏公路橋梁整體設計的意識。還有一些設計人員很少考慮到橋梁在使用過程中的受力路線，致使橋梁從一開始就有很大的安全隱患；選用的混凝土強度與公路橋梁設計的強度不符合，或者是保護層厚度薄等因素使得橋梁在使用時安全性和耐久性都得不到保證。

2.施工過程存在的問題

目前，在一些地方橋梁垮塌事件時有發生，嚴重威脅到國家經濟和人民生命財產安全。有關部門對橋梁垮塌事件的統計顯示，我國對公路橋梁的使用壽命限制一般是100年，但很多公路橋梁在使用不到10年時間內就有很多問題出現。2001—2006年的5年時間里，我國有37座橋梁發生垮塌現象，其中有13座橋梁發生比較大的事故，致使177人受傷、182人死亡，平均每年都會有7.4座公路橋梁垮塌。統計發現，施工單位在建設工程時操作不規范是橋梁塌陷的主要原因。

在公路橋梁建設工程中，一些施工單位不重視公路橋梁的重要性，為獲得更大的經濟效益，私自使用不符合設計標準的建筑材料，以次充好，致使公路橋梁嚴重缺乏機械強度；部分施工單位缺乏規范管理意識，致使在公路橋梁施工過程中沒有專業人士對施工進行專業化的管理。當然，還有一些是由于施工人員本身不具備一些專業知識，缺乏安全和質量意識。這些問題都導致公路橋梁的施工操作規范不到位，在安全性與耐久性上留下很多安全隱患。

三、提高公路橋梁使用性能的辦法

1.正確理解橋梁壽命含義，增加公路橋梁耐久性在公路橋梁設計方面，設計人員應由傳統的增加橋梁強度應對橋梁滿載情況的觀念，逐漸向在滿足載荷強度需求前提下還要滿足橋梁壽命需要的設計思路轉變。我國對公路橋梁使用壽命的規定是100年的期限如何驗證、確定，仍需要設計人員經過大量模擬實驗來論證，還需要設計人員全方位地考察當地的交通等因素，確保在公路橋梁安全性的基礎上增加其使用壽命。

2.重視外在因素對公路橋梁的損壞問題

在公路橋梁使用過程中，狂風、大雨、地震、空氣中的有害物質等自然因素都會對公路橋梁表面造成損壞，汽車等交通工具在行駛時造成的震動會輕微地引起橋梁內部結構變化。這是因為在施工過程中不可能做到材料的均勻性，長此以往必然會使橋梁有外部的裂痕。若不及時處理，公路橋梁在以后的使用過程中會逐漸損傷混凝土及鋼筋結構，影響公路橋梁的耐久性和安全性。特別是在海邊的公路橋梁，空氣濕潤會對常規公路橋梁造成嚴重侵蝕。這些地方的公路橋梁在設計時，就要考慮到自然因素的影響，給橋梁設計較厚的防水層。

3.設計時要考慮到公路橋梁超載問題

公路橋梁超載現象可以說是普遍存在的，一方面可能因為橋梁使用時間長，本身強度下降，致使承載能力下降；另一方面則是設計者在設計時低估了當地的交通環境，致使公路橋梁在使用時嚴重超載，與原設計相差甚遠。

公路橋梁一旦超載使用，將會產生嚴重的難以修復的內部損傷，即使嚴格控制了公路橋梁承載量，橋梁內部發生的變化也是難以恢復的。如用混凝土制造的公路橋梁在一段時間內的超載后會發生開裂現象，在限定車流量、對裂縫進行修復后，橋梁內部的損壞也已經減小了彎矩，致使橋梁強度發生降低，事實上公路橋梁的承載量已經降低了。

4.做好調查研究內容

為了增加公路橋梁的安全性和耐久性，設計單位在拿到指標后，應立即組織隊伍對當地的地質環境、人文環境等進行考察，得到所建公路橋梁的資料，設計出符合橋梁要求的參數和方案，對路線比較長的公路橋梁，一定要高度重視橋梁的耐久性，用更科學、更具有實用性的方法做出設計方案。

公路橋梁的設計存在問題會嚴重影響人身安全與財產安全，因此對公路橋梁的設計一定要予以重視，尤其是設計者一定要把在施工過程及投入使用后可能出現的狀況考慮完全，設計出更具有使用性能的公路橋梁，嚴格要求施工人員使用符合標準的建筑材料，為促進公路橋梁建筑工程的可持續發展提供保障。

（作者單位：中國公路工程咨詢集團有限公司）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.1.021