橋梁結構設計的優化

王安波

摘 要：公路建設的發展為我國的經濟創造了豐富的物質保障，橋梁是公路建設中最主要的一個部分，但是最近幾年橋梁的安全事故頻頻發生，橋梁結構設計的優化問題已經受到人們的廣泛關注。文章對現如今橋梁結構設計的現狀進行了分析，闡述了設計中需要注意的幾個問題，指出了橋梁結構設計優化的主要研究方向，希望能對我國的橋梁工程起到一定的參考價值。

關鍵詞：橋梁設計；結構設計；耐久性

橋梁結構設計的基本要求是要保證安全性、適用性以及經濟性，不僅要求設計者要具備豐富的理論知識，還要具一定的工程經驗，如果有經驗上的偏差就會嚴重影響設計的準確性。橋梁結構設計要堅持因地制宜的基本原則，要充分結合建設單位公布的橋梁設計方案，積極學習國外的先進技術，引進一些新設備、新材料，嚴格依照施工設計的總則、荷載以及每種材料技術條件要求等施工設計標準，采取適當的設計方法，能最大限度地規避主管因素對橋梁結構設計造成的影響。

1 我國橋梁結構設計現狀分析

橋梁結構的設計覆蓋范圍非常廣，屬于一種比較復雜的系統工程，只有將理論知識充分的融入進去才能有效的預防主觀經驗因素給設計帶來的不利影響，在橋梁結構的設計中會出現很多問題，其中最主要的問題分為下面幾種：（1）橋梁結構設計中考慮強度的因素要多于耐久性；（2）設計時重視強度的極限狀態，而忽視使用的極限狀態，然而橋梁結構屬于整個生命周期里最為重要的使用性能表現；（3）橋梁結構設計中過于重視結構建造而忽視結構維護。

在實際的橋梁施工中，對橋梁的耐久性只是處于表面設計，一方面缺少明確的使用要求，另一方面還缺少專門關于耐久性的設計，這些問題是導致橋梁事故發生的主要因素，這些因素同橋梁結構設計的要求相背離，也不能滿足當前橋梁結構設計在經濟性方面的要求。

目前我國橋梁結構設計理論與構造體系不夠完善，橋梁的設計特別是橋梁施工和安全的問題上還有很多需要改善的地方。結構設計的第一要務便是選擇一套經濟、適用的結構設計方案，然后對方案及連接方面進行設計，并選出施工規范允許的安全系數和指標來確保結構的安全性。

2 橋梁結構設計中需要注意的問題

2.1 橋梁結構的耐久性

目前我國在橋梁的結構設計方面已經取得了一定的成績，但是這些研究都是針對材料和統計的，對結構設計的耐久性研究還是較為薄弱，因為在橋梁的使用過程中，環境對橋梁的影響是非常大的，橋梁設計中耐久性的問題是一個重點內容。

長期以來，橋梁設計人員最重視的研究就是計算方法，而忽視了結構構造方面的改善，其中耐久性對橋梁的使用和維護關系是非常大的，對橋梁的安全和使用壽命也是息息相關的，設計人員應該重視起來，如果等出現問題之后再進行補救就已經為時已晚。

2.2 橋梁的疲勞損傷

橋梁結構根據使用的場所不同，能夠分為風荷載和車輛負載兩種因素，這兩種因素統稱為動荷載，動荷載會導致橋梁結構的內部產生循環應力，進而橋梁在反復的振動中產生疲勞損傷。

橋梁結構會因為很多因素的影響，內部材料不能均勻的分布，這其中就會隱藏著很多微小的缺陷，而這些小缺陷在動荷載的作用下會演變成大的缺陷，當缺陷達到一定程度時就會出現裂縫，嚴重了就會發生結構的脆性斷裂，產生的后果是非常嚴重的。因此為了更好的消除危險發生的可能性，一定要做好疲勞損傷的防范工作，要將這個問題重視起來，防患于未然。

2.3 橋梁的超載

橋梁的結構設計都要達到正常的使用標準，可是在實際的橋梁運行階段，橋梁荷載并不能都達到在設計的允許范圍之內，超載會導致動荷載的應力幅值增加，同時損傷出現的幾率也會增加。因為超載所造成的損傷是巨大的，這些損傷是很難修復的，超載甚至會破壞橋梁的結構，導致事故的發生。設計人員要加強對橋梁超載問題的研究力度，保證橋梁結構的耐久性以及安全性。

2.4 橋梁結構的抗震性

有些橋梁會應用在經常發生地震的區域，地震會對橋梁產生嚴重的破壞，因為在橋梁結構設計中已經考慮到了動荷載的作用，所以要在鞏固動荷載的基礎上，加強橋梁結構的抗震性能，將動荷載和抗震性能合二為一的進行綜合考慮。

對橋梁結構的抗震性能一定要加強，保證橋梁的施工質量，每一個環節都要進行充分的考慮：

（1）在完善操作工藝的同時還要加強結構內部材料的整體連續性。

（2）強化橋梁支座的錨固，提高墩臺與結構的連接強度。

（3）為了使結構具有更強的延性，可以適當的增加配筋。

（4）橋梁結構中存在不良土層時要強化或替換。

（5）橋梁結構中一些薄弱的地方要采取結構構造措施進行處理。

加強橋梁結構中的抗震性能，一方面能夠使橋梁的抵抗動荷載能力加強，另一方面還能夠在地震發生時發揮出防護作用。

2.5 環境保護的重要性

在建造橋梁的過程中往往會對周圍的環境造成破壞，對空氣和植被也會產生一定影響，目前人們對環境的重視程度大大提高，所以在橋梁結構設計中要高度重視環境的保護，在設計橋梁結構之前要充分考慮橋梁位置的選擇、橋梁的跨度以及施工的方法，要將施工對環境的影響降到最低；要減少對植被的破壞，減少水土流失，避免污染，最大程度的保護好環境，還要把可持續發展的思想融入到橋梁結構的設計中去。

3 橋梁結構設計的優化方向

3.1 橋梁結構的可靠性

目前設計人員從很多角度對橋梁結構的可靠性進行了研究，也取得了一定成果，另外還研究了系統可靠性界定的方法，總之，橋梁結構的可靠性是一個比較復雜的研究內容，其中蘊含了很多種知識，研究具有一定的難度，需要設計人員深入的進行探索。

3.2 人為差錯

在橋梁結構中出現的問題，大多數都是因為施工人員或技術人員的專業知識或經驗缺乏導致的，很多工程中的事故都是因此而發生，所以人為差錯的優化已經成為橋梁結構設計中的工作重點。

3.3 在役結構的評估問題

在役結構的可靠性評估所覆蓋的學科范圍很廣，包括了工程地質學、斷裂力學以及結構力學等學科，在這些學科的基礎上，這個問題更關系到施工工藝、檢驗手段和后期維護等因素。

3.4 模糊隨機的可靠度

隨著我國對模糊數學研究力度的加大，工程結構模糊隨機可靠度理論不斷的得到完善，先進的理論基礎對橋梁結構的設計起到非常大的促進作用。

4 結束語

通過上述分析能夠看出，隨著交通建設的飛速發展，橋梁建設日益增多，優化橋梁結構的設計也變得非常重要，但是我國橋梁結構設計中出現的問題還是很多，設計人員要在設計時要充分考慮結構中具有影響力的因素，整體提升橋梁結構的可靠性。

參考文獻

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