淺析公路橋梁設計中的安全性和耐久性

鄭偉光

（身份證號：130224198210153011）

淺析公路橋梁設計中的安全性和耐久性

鄭偉光

（身份證號：130224198210153011）

本文對公路橋梁結構的安全性和耐久性的概念做了簡單介紹，對公路橋梁的缺乏安全性和耐久性的主要原因做了詳細的分析，并針對這些原因作出了具體的整改方案。

在中國現(xiàn)階段的結構設計過程中，設計人員考慮其使用性多而考慮其其安全性少，考慮其強度多而考慮耐久性少；目前，在橋梁的設計中，對于安全性和耐久性更多的只是作為一種概念受到關注，并沒有針對其安全性和耐久性進行專門的整改研究，這就在在一定程度上導致了工程事故頻發(fā)、人們的生命安全得不到保障、結構使用性能差、使用壽命短等不良后果。

1　橋梁結構的安全性及耐久性的基本概念

橋梁結構的安全性是結構防止破壞倒塌的能力，是結構工程最重要的質量指標。結構工程的安全性主要決定于結構的設計與施工水準，也與結構的正確使用、維護、檢測密切相關。

橋梁結構的耐久性與工程的使用壽命相聯(lián)系，是使用期內結構保持正常功能的能力，這一正常功能包括結構的安全性和結構的適用性，而且更多的體現(xiàn)在使用性上。

2　橋梁安全性、耐久性差的主要原因

2.1設計理論和結構構造體系不夠完善

橋梁結構設計的首要任務就是選擇經(jīng)濟合理的結構方案，其次是結構分析與構件和連接的設計，并取用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標以確保恒結構的安全性。但在實際工作中，在橋梁設計領域特別是關于橋梁施工和使用期安全性的問題上存在以下問題：

（1）設計人員只滿足于規(guī)范結構強度計算上的安全需要，而忽視對結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性的關注。

（2）在橋梁設計、施工到使用的全部過程中經(jīng)常出現(xiàn)的主觀意識上的錯誤，比較普遍的有：對結構整體性和延性把握不足，計算圖式和受力路線不明確，混凝土強度等級過低、保護層厚度小、鋼筋直徑過細、構件截面過薄等等，這些都消弱了結構耐久性，嚴重影響結構的安全性。

2.2施工和管理水平低

橋梁的突然破壞與倒塌，已經(jīng)使工程界對橋梁安全性問題備受關注。一般認為：工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導致。而在短期內發(fā)生的突然破壞與倒塌，多是由于施工質量沒有達到規(guī)范和設計要求。例如：材料強度不足和施工工藝不合格等；也有個別橋梁存在偷工減料、以次充好等嚴重的管理問題，更是對橋梁安全造成致命的損害。

然而橋梁在遠沒有達到預期使用壽命時，出現(xiàn)了影響正常使用的病害與劣化；特別是一些橋梁在只使用了幾年、甚至剛建成不久就出現(xiàn)嚴重的耐久性不足的問題，這也與施工質量低下有重要的關系，例如：鋼筋保護層不足及目前廣泛存在于施工現(xiàn)場的嚴重的構件開裂問題其主要原因包括：水泥選用、混凝土配合比、振搗、養(yǎng)護不當及預應力施加不合理等。這些施工上的缺陷雖然短期不會對橋梁的正常使用產(chǎn)生明顯的影響，但是卻會對結構的長期耐久性產(chǎn)生非常不利的危害。

整改方案：

（1）合理的選擇設計方案

合理的結構設計方案，可以有效提高橋梁的安全性和耐久性。橋梁的結構設計形式主要分為大跨度橋和標準跨徑橋。大跨徑橋梁由于控制因素不同方案也各自不相同，具有較強的個性特征，而標準跨徑橋則更多的是具有共同特征。在實際工作當中，很少采用大跨徑橋梁的設計方案，標準跨徑橋因為具有施工方便、造價經(jīng)濟的標準化、預制裝配等諸多優(yōu)點應用最為廣泛。

（2）在設計過程中，科學使用材料

鋼筋混凝土的質量和合理使用對橋梁的安全性具有極其重要的作用。鋼筋混凝土的質量直接影響到結構的使用性、安全性和耐久性。混凝土的耐久性主要取決于混凝土的材料組成，其中水灰比、水泥用量、強度等級均對耐久性有較大影響。

提高混凝土結構耐久性最關鍵是以下兩個方面：①加大鋼筋混凝土保護層，保護鋼筋免于銹蝕；②防止和控制混凝土的裂縫，除按規(guī)范要求控制正常使用極限狀態(tài)的工作裂縫外，更重要的是要采取構造措施，從根本上控制混凝土施工及使用過程非工作裂縫的大量出現(xiàn)。

（3）杜絕超載問題

汽車超載主要有三種情況：①早期修剪的老橋超齡負載運營；②橋梁通行的車流量超過原設計；③車輛違規(guī)超載。前兩種產(chǎn)生的原因主要是設計荷載的變化和交通量地增加；后者是車輛使用者違規(guī)超載運營，后兩種超載現(xiàn)象在我國公路運輸中較為普遍。

橋梁的超載一方面可能引發(fā)疲勞問題。超載會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇、甚至會出現(xiàn)一些超載引發(fā)的結構破壞事故。另一方面，由于超載造成的橋梁內部損傷不能恢復，經(jīng)使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生變化，從而可能危害橋梁的安全性和耐久性。

路橋梁安全及耐久性不僅僅是一個經(jīng)濟問題，也是一個社會問題，更是一個嚴肅的政治問題。我們需要從各個環(huán)節(jié)抓起，使其與與國際結構工程界日益重視安全性、耐久性、適用性的趨勢接軌，符合結構動態(tài)和綜合經(jīng)濟性的要求。

[1]王春劍.公路橋梁設計中的安全性和耐久性探討[J].科技信息（科學教研），2007（28）.

[2]鐘麗清，楊占雄.橋梁設計中存在的安全耐久性問題及對策研究[J].湖南交通科技，2010（01）.

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2015-5-23