橋梁設(shè)計常見荷載問題及處理措施分析

鄒軍輝 史建濤

摘要：隨著行車密度、車輛重載和交通量的越來越大，科學(xué)的橋梁設(shè)計已成為保證交通運(yùn)輸安全和提高運(yùn)輸效率的重要因素。在橋梁設(shè)計中，應(yīng)選擇標(biāo)準(zhǔn)的荷載規(guī)范，對橋梁進(jìn)行優(yōu)化處理，爭取達(dá)到最合適的荷載范圍，在保證安全的前提下，方便人們出行需要。

關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)計;荷載;處理措施

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，公路、橋梁上集裝箱運(yùn)輸、載重貨物運(yùn)輸、拖掛運(yùn)輸?shù)戎匦蛙囕v日益增多，大型平板車和礦山運(yùn)載車等特種工程車也經(jīng)常出現(xiàn)，這些都對橋梁設(shè)計帶來高規(guī)格的要求。當(dāng)橋梁施工完成，并且投入使用后，會承受不同方向、不同強(qiáng)度的荷載，如果橋面施加的荷載超過了橋梁的承受范圍，則會引發(fā)橋梁出現(xiàn)質(zhì)量安全問題，這也考驗(yàn)了橋梁設(shè)計者的設(shè)計水平。對于橋梁，尤其是大跨徑橋梁而言，其設(shè)計要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，在確保技術(shù)可行的條件下，進(jìn)行大量的分析調(diào)查，然后制訂方案，確保橋梁建設(shè)的安全性和可靠性。

1.公路橋梁荷載設(shè)計概述

在公路、橋梁設(shè)計過程中，車輛荷載是設(shè)計時需要考慮、參照的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。車輛荷載的核算主要包括對各種車輛軸距、車間距、車重和軸重等方面的數(shù)據(jù)分析。荷載效應(yīng)的計算屬于重載交通公路橋梁的計算范圍，它是通過對公路橋梁實(shí)際使用中應(yīng)承擔(dān)重載交通工具的詳細(xì)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致的分析和計算，得出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，再從這些數(shù)據(jù)中篩選出具有代表性的車輛荷載數(shù)據(jù)和車隊(duì)縱向排列模式，以此計算在荷載效應(yīng)中重載交通工具的類型。在我國《公路橋梁設(shè)計通用規(guī)范》中，對因道路不同而產(chǎn)生的車輛荷載效應(yīng)有詳細(xì)的規(guī)定——在設(shè)計高速公路時，它的荷載屬于公路Ⅰ級。在公路Ⅰ級范圍內(nèi)，荷載包括的交通工具是加重汽車和普通汽車。當(dāng)然，具體情況還要具體分析，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的時代，交通工具多種多樣。根據(jù)歸納和推理法，可將各種類型的汽車都劃分到普通汽車和加重汽車這兩個類中。

荷載設(shè)計是影響橋梁質(zhì)量的重要內(nèi)容，影響橋梁荷載設(shè)計質(zhì)量的因素很多，其中設(shè)計人員的素質(zhì)與能力對提高橋梁質(zhì)量起到直接影響的作用。很多設(shè)計人員，由于缺乏豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對橋梁荷載問題缺乏重視，而荷載問題是影響橋梁質(zhì)量以及耐久性的關(guān)鍵問題。另外，橋梁施工材料的質(zhì)量也是荷載設(shè)計的主要保證因素，材料的強(qiáng)度影響著橋梁表面的承載能力，所以，施工單位要對施工材料以及設(shè)備做好把關(guān)工作。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，橋梁出現(xiàn)倒塌問題的事件，很大一部分原因是荷載設(shè)計存在問題而導(dǎo)致的，所以，提高荷載設(shè)計的質(zhì)量，可以有效的提高橋梁的質(zhì)量與安全，也是施工單位未來改進(jìn)與提高的主要方向。

2.橋梁設(shè)計常見荷載問題

提高橋梁荷載設(shè)計的質(zhì)量，首先應(yīng)該提高設(shè)計人員的素質(zhì)與能力，提高其對荷載設(shè)計重要性的認(rèn)識。很多橋梁出現(xiàn)質(zhì)量的原因，是設(shè)計人員設(shè)計水平不高而引起的。在我國，有的設(shè)計人員，為了增加橋梁的美觀性，忽視了對橋梁承載能力的保證，降低了橋梁使用過程的安全性。如果一味的追求橋梁設(shè)計的標(biāo)新立異，而忽視設(shè)計的合理性與可行性，不但會增加施工的成本，還會增加施工的難度。還有的設(shè)計人員，由于剛剛畢業(yè)，缺乏一定的工作經(jīng)驗(yàn)，喜歡紙上談兵，其設(shè)計出的橋梁施工方案，由于考慮不夠全面，往往容易忽視橋梁的荷載問題，這就降低了橋梁的承載能力，使得很多橋梁在投入使用后不久就出現(xiàn)了大量的質(zhì)量問題。為了保證橋梁設(shè)計的質(zhì)量，設(shè)計人員需要進(jìn)行實(shí)地考察，還要通過正確的計算公式，掌握橋梁的結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及荷載系數(shù)等等。

橋梁設(shè)計是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，影響橋梁質(zhì)量的原因很多，設(shè)計人員要不斷提高專業(yè)技術(shù)，設(shè)計出完善的結(jié)構(gòu)體系以及構(gòu)造，還要做好施工材料以及設(shè)備的審查工作，只有做好準(zhǔn)備工作，才能從根本上防止橋梁荷載問題的方發(fā)生。橋梁的施工材料的強(qiáng)度對橋梁承載能力有著重要的影響，只有保證材料的合格性，才能保證荷載設(shè)計的有效的發(fā)揮，從而提高橋梁承受荷載的能力。橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性是荷載設(shè)計中需要注意的問題，耐久性影響著橋梁的使用壽命，還影響著橋梁使用的安全性。如果設(shè)計人員對橋梁受力計算不夠準(zhǔn)確，則會使橋梁出現(xiàn)受力不均勻的問題，這種問題會影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。

3.橋梁設(shè)計荷載問題的處理措施

3.1橋梁荷載設(shè)計的原則

荷載是橋梁承受的主要作用力，很多橋梁發(fā)生裂縫等質(zhì)量問題，都是由于橋梁承受的荷載超重引起的，出現(xiàn)這一問題，也反映出該橋梁的荷載設(shè)計存在一定問題。在橋梁設(shè)計中，造成橋梁荷載問題主要有兩個方面，一方面是橋梁設(shè)計的理論與實(shí)際不符，另一方面是橋梁結(jié)構(gòu)體系存在一定漏洞。為了保證橋梁荷載設(shè)計的質(zhì)量，設(shè)計師在設(shè)計時應(yīng)該遵守兩種原則，其一，橋梁設(shè)計必須符合我國相關(guān)部門對橋梁質(zhì)量與安全的規(guī)定，相關(guān)荷載設(shè)計必要達(dá)到指標(biāo)，這樣才能使橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理與穩(wěn)定;其二，橋梁設(shè)計需在保證經(jīng)濟(jì)性的前提下，改進(jìn)設(shè)計技術(shù)，提高設(shè)計方案的質(zhì)量，保證橋梁設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，可以延長橋梁的使用壽命，這也可以降低橋梁出現(xiàn)質(zhì)量問題的概率。

3.2加強(qiáng)管理

目前橋梁超載問題要盡量避免，在我國大體上有三種橋梁超載現(xiàn)象：一是一些老橋梁超齡負(fù)載運(yùn)營，較早時期修建的;二是車流量超過了設(shè)計上限的橋梁在實(shí)際使用過程中;三是違規(guī)超載現(xiàn)象，這種現(xiàn)象只有個別車輛存在。為了計算方便，均布荷載及集中荷載組合作為橋梁設(shè)計建議設(shè)計荷載的優(yōu)先選擇。

3.3重視設(shè)計的耐久性問題

很多橋梁倒塌或受到嚴(yán)重?fù)p害與橋梁耐久性設(shè)計的缺乏有關(guān)，這也重新引起了人們對橋梁耐久性問題的重視。設(shè)計上的缺陷是影響橋梁耐久性的決定因素。結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計與常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計有著本質(zhì)的區(qū)別，因此就需要將耐久性的研究從定性分析向定量分析發(fā)展。而國外的橋梁設(shè)計將提高結(jié)構(gòu)物的耐久性作為其設(shè)計原則，對橋梁的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細(xì)節(jié)進(jìn)行統(tǒng)一考慮，使結(jié)構(gòu)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(fèi)用，綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3.4重視對疲勞損傷的研究

疲勞損傷一直被認(rèn)為是橋梁設(shè)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(yīng)該僅局限于結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，對某些關(guān)鍵部位的局部疲勞研究也應(yīng)該成為研究的重點(diǎn)與方向。雖然疲勞損傷已經(jīng)進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)的研究，但對其動態(tài)性能和疲勞性能的研究仍需加強(qiáng)，并且要把對這一方面的研究及時地應(yīng)用到橋梁荷載的設(shè)計過程中，為其服務(wù)。

4.結(jié)語

道路橋梁是重要的運(yùn)輸通道，增設(shè)道路橋梁對國民經(jīng)濟(jì)的增長有一定的推動作用。隨著人口的增多，我國的交通壓力越來越大，這對路橋梁的設(shè)計也有了更高要求，尤其是橋梁的荷載問題，只有增加橋梁的承載能力，才能保證車輛行駛的安全性。所以，橋梁設(shè)計人員需要緊跟時代步伐，更新設(shè)計理念，更好地適應(yīng)時代發(fā)展的要求，更好的為人民的生命與財產(chǎn)安全提供保障。面對橋梁設(shè)計中的荷載問題，設(shè)計人員必須通過不斷的學(xué)習(xí)以及經(jīng)驗(yàn)積累，提高自身的素質(zhì)以及設(shè)計水平，這樣才能保證橋梁質(zhì)量，避免安全事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷文輝.淺談橋梁設(shè)計的一般問題與改進(jìn)[J].黑龍江科技信息.2009（06）.

[2]郭豐振.淺析公路橋梁設(shè)計應(yīng)注意的要點(diǎn)[J].黑龍江科技信息.2012（30）.

[3]張偉，李榮新.仿生學(xué)在橋梁設(shè)計中的應(yīng)用探討[J].科技風(fēng).2013（09）.

[4]陳婷，陳波.我國橋梁設(shè)計問題研究[J].科技致富向?qū)?2011（26）.

[5]楊銘，梁培南.橋梁設(shè)計中耐久性較差的原因及對策[J].科技信息（科學(xué)教研）.2008（08）.