現代橋梁結構設計探析

張興龍

摘 要：橋梁作為交通中不可或缺的基礎設施近年來的建設越來越多，這也是經濟社會發展的必然要求，這在全世界范圍內都得到了共識，人們對橋梁結構設計理論方面的研究也在不斷加大。文章從我國橋梁結構設計的現狀出發，提出了設計中需要注意的方面，最后提出了一些建議。希望通過文章的分析，可以為橋梁結構設計工作提供參考。

關鍵詞：橋梁；結構設計；分析

引言

作為我國公共交通事業的基礎設施，公路的好壞將會影響到我國交通事業的發展。公路間連接需要橋梁來完成，橋梁所起到的作用是不言而喻的。現階段我國的橋梁結構設計中存在的問題還是比較多的，如設計中多考慮的是強度而耐久性比較少；多注重強度極限狀態而忽視使用極限狀態，而應該明確的一點是使用性能是最為重要的；注重結構的建造而忽視結構的維護。所以必須重視橋梁結構設計，文章將重點分析此問題。

1 我國現代橋梁結構設計的現狀

就目前的發展來看，我國的橋梁結構設計的傾向如下：比較注重強度而忽視耐久性；重視強度極限而忽視使用極限；重視結構的建設而忽視結構的維護，這樣的設計傾向直接導致了橋梁工程事故的不斷發生，不利于和諧社會的發展。我國的橋梁設計理論和結構構造體系還有諸多需要完善的地方，在橋梁設計過程中，尤其在橋梁施工和使用期安全性上改進的空間還是比較大的。在結構設計中首先要選擇科學合理、經濟的方案，其次是結構分析與構件和連接的設計，還要運用規范的安全系數或可靠性指標給結構的安全性以最大的保障。

2 我國橋梁結構設計的注意事項

2.1 對于結構的耐久性問題要重視

在我國的橋梁建設過程中，很多時候都缺少建設前期所需要準備、視察及考證等工作，這是一大問題。周圍的環境會在很大程度上影響到橋梁的建設和使用，不僅包括由于車輛超載而出現的疲勞情況，還包括橋梁結構本身的老化和損傷。我國從上世紀九十年代有些研究者就針對橋梁結構的耐久性進行了研究，但多集中在橋梁的材料及統計等方面，而對橋梁結構及設計的研究卻是忽視的，還缺少以設計及施工人員為出發點改善橋梁的耐久性。設計人員所關注結構的計算方法比較多，而容易忽視總體構造的設計和一些細節處的把握。結構耐久性的設計應該有別于其他普通的結構設計，就現階段而言，我國橋梁結構的耐久性研究應轉變為定量分析而不是傳統的定性分析。諸多研究實踐表明一座橋梁是否能夠安全使用，結構的耐久性發揮了很大的作用，經濟性也包含在其中。

2.2 充分重視橋梁的超載問題

超載會造成橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，嚴重的情況下還可能引發結構破壞事故。橋梁的超載不僅會引發疲勞問題，還可能造成橋梁內部損傷難以及時恢復，進而使得橋梁在正常荷載下的工作狀態產生一定的變化，將威脅到橋梁的安全性和耐久性。所以設計人員應加強分析超載所帶來的嚴重后果，最大限度的加強橋梁的穩定性。

2.3 重視對疲勞損傷的研究

動荷載是橋梁結構所承受的車輛荷載和風荷載的主要方面，其會在結構內產生循環變化的應力，除了會引起結構的振動外，結構的累積疲勞損傷也是不可忽視的方面。在橋梁建設中所使用的材料實際上均勻性和連續性都不是很理想，諸多微小的缺陷夾雜其中，在循環荷載作用下，它們會不斷發展、合并進而形成損傷，最終形成宏觀裂紋。一旦宏觀裂紋沒有得到很好地控制，就會產生材料、結構的脆性斷裂。疲勞損傷在初始階段被察覺的可能性比較小，所產生的嚴重后果卻是毀滅性的。所以應該加強疲勞損傷的研究工作。

2.4 積極借鑒國外的經驗和成果

我國橋梁設計中存在結構使用性能差、耐久性和安全性差等諸多問題，這和現階段我國的施工質量和管理水平不高是分不開的，但問題已然存在，并且在短時間無法得到有效解決，設計人員對此問題要有一個清醒的認識，在設計時對上述問題充分考慮到，運用恰當的設計方法、恰當的安全系數使橋梁的使用性能達到要求的標準，這才是設計的關鍵。尤其是橋梁的耐久性和安全性問題與結構體系、使用材料選擇不合理、結構細節處理不當有著千絲萬縷的聯系。

針對我國設計中存在的問題應積極借鑒國外的有益經驗，PBD就是其中之一。PBD即為性能設計，涵蓋了結構設計的眾多方面，如變形、裂縫、振動、耐久性等。PBD研究不僅保證了橋梁結構在使用中的安全性，還具有很多優良的使用性能，這其中包括壽命和耐久性、耐疲勞性、美觀等。對此，我國應該積極借鑒其優良方面的性能，并結合我國橋梁設計的實際和使用過程中的具體情況來最終尋找適合我國的設計。

3 對我國橋梁設計的建議

總而言之，我們在對橋梁結構的耐久性、疲勞損傷以及橋梁超載問題進行必要研究的同時，還可以把研究面放得更寬一些，諸如結構系統的可靠度、模糊隨機可靠度等，這樣做的目的都是為了加強橋梁結構設計的使用性、安全性及耐久性。下面就選擇幾個方面就行分析，希望為研究人士提供參考。

3.1 結構系統的可靠度分析

結構系統可靠度分析其實不是一項容易的研究課題，具有一定的復雜性，近年來不少研究者對其從不同方面進行了研究，并且取得了一定的研究成果。例如利用系統系數，主要針對結構各種破壞水平所對應的極限狀態不同，計算系統可靠度并進行結構設計的方法；利用蒙特卡洛法應用重要抽樣技術最終將結構系統的可靠度計算出來。另外還有研究者對系統可靠度界限進行深入的研究。總而言之，在進行系統可靠度的研究上難度系數比較大，內容也包羅萬象。在研究上還是有一定的上升空間的。

3.2 在役結構的可靠性評估與維修決策問題

對在役建筑結構的可靠性評估與維修決策正成為建筑結構學的邊緣學科，它既包括結構力學、斷裂力學、建筑材料科學、工程地質學等比較基礎的理論，還離不開施工技術、檢驗手段、建筑物的維修使用狀況等方面的內容。值得注意的一個方面是對于在役結構的可靠性評估的研究，經典的結構可靠性理論也可在此過程中得到更為廣泛、更有深度的進步和發展。

3.3 模糊隨機可靠度的研究

模糊隨機可靠度理論研究作為工程結構廣義可靠度理論研究的重要內容，在不斷健全的模糊數學理論與方法的推動下，會得到不斷的完善和發展。

4 結束語

通過文章的分析不難發現結橋梁結構設計是道路建設項目尤為重要的一個方面，切記不可粗心大意，應該引起足夠的重視才行。在具體的設計中，應充分以地形地貌為基礎，一切從實際出發為原則進行設計，建設出更多更好的精品工程，使其發揮應有的社會效益和經濟效益，為百姓造福。在具體的設計中力學是必不可少的，也可以適當的加入一些美學的元素，達到實用和美觀的雙重結合。我國現階段的橋梁結構設計取得了長足的進步，但不可否認的是還有一些需要改進和完善的方面，所以相關的研究人員還要針對橋梁結構設計中存在的問題進行研究，為其更好的發展貢獻應有的力量。

參考文獻

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