橋梁設計中的耐久性分析

李關鎖

(黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司，黑龍江 安達 151401)

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橋梁設計中的耐久性分析

李關鎖

(黑龍江省龍建路橋第二工程有限公司，黑龍江 安達 151401)

隨著經濟的發展，我國橋梁工程的建設得到了大幅提高。但由于我國目前的橋梁設計水平還不夠完善和成熟，所以非常有必要對其耐久性進行分析。文章就公路橋梁 設計中耐久性的問題進行分析，并提出一些解決措施。

設計耐久性；學侵襲過度疲勞；自身結構裂化

1 我國公路橋梁工程耐久性的現狀

我國近幾年發生了不少橋梁倒塌事故，造成了巨大的生命財產損失。通過分析調查可知，多數事故的原因都是施工質量不滿足要求或設計不規范。在設計過程中，如果不重視偷工減料等 問題，則勢必會造成橋梁發生倒塌等嚴重事故。我國橋梁建設近年來雖然重視了其結構安全的問題，但仍沒有充分考慮橋梁的耐久性，不僅使得橋梁的使用壽命達不到要求，而且隱藏的各種安全問題 常常成為事故的導火索。而不少橋梁垮塌事故 的發生，造成了生命和財產的巨大損失。通過調查分析表明，大多數大橋垮 塌等嚴重事故的主要原因是施工設計的違規，并不符合國際上對橋梁結構的適用性、耐久性日益重視的發展趨勢，例如忽視設計、偽劣施工等。這些情況在一定程度上會使橋梁的耐久性變差，結構性能變差，從而導致事故頻發。

2 影響公路橋梁安全耐久性問題的原因

2.1 設計過程中的問題

在進行公路橋梁設計的過程中，首要的工作就是要確保科學、經濟、合理的設計。其次，要選擇一個可靠規范的設計，結構及相關部件的設計相對標準的安全系數，以確保符合公路橋梁標準的結構安全。然而，在實際的設計過程中，有許多設計師過分強調安全，忽略了橋梁 結構的耐久性的結構細節的影 響，造成施工工人更難以實際操作。以致于投入運營后的公路橋梁 問題頻發，根本不能安全通行。這樣一來 不僅僅增加了橋梁維修的投資，還會影響到橋梁整體的經濟效益。

2.2 施工過程中的問題

很多的橋梁在后期的運行中，沒過多久就會出現這樣那樣的安全問題，綜合數據來看，原因多數都是施工質量不過關。從根本上來說，橋梁工程的承載強度必須要遠強于一般的交通設施，因此在橋梁施工中，高強抗壓性的材料 勢必要優先采用，而且材料最好要自重較輕，以便達到均衡受力的目的。同時，橋梁內部的鋼筋混凝土 結構要按設計要求的比例調配。此外，我們還應根據各地區氣候差異，充分地考慮當地空氣濕度、土體性質等因素，合理安排施工材料。假使在某些特殊的氣候條件與地理環境下，施工設計方一旦沒有合理地去選擇適宜的施工材料，就容易導致橋梁耐久性能低，極有可能引發坍塌事故。另外，施工單位在施工過程中如果擅自采用劣質材料，就會降低橋梁安全耐久性，后果可想而知。

2.3 后期橋梁運行超載的問題

(1)隨著時間的推移，早年修建的橋梁無法對現代化運營進行負載。

(2)橋梁設計之初的預計車流量與建成后存在差距。

(3)很多車輛存在違規超載的現象。

3 解決公路橋梁安全耐久性問題的對策

3.1 重視橋梁的耐久性方案設計

我們可以從設計的角度 考慮改善公路橋梁耐久性的問題，而且可以通過施工人員易于接受和操作的方式來進行。在施工以及橋梁后期投入使用時，橋梁需要承擔各方面的外來作用，諸如車輛、疲勞、超載等人為因素，以及不可抗拒的地震或其他自然災害等因素：再加上公路橋梁本身會受到有害的化學物質 以及環境對其的侵蝕；同時，在橋梁施工到運行過程中，其性能隨著時間的推移，會逐漸發生老化，這些因素在一定程度上會導致結構物各部分產生損壞。很多實例表明，設計上的缺陷也是除材料和施工方面因素之外決定結構耐久性的重要因素之 一。橋梁的結構設計與耐久性設計有著本質的不同，應該采用灰色分析法由定量分析代替傳統的定性分析的方式來對耐久性進行研究。耐久性不足導致了很多嚴重事故的發生，所以國外在進行橋梁設計階段時，會綜合考慮 橋梁構造細節和結構布局，并對公路橋梁的耐久性要求提高標準。目前某些國家新建設的公路橋梁在耐久性方面，其使用壽命已達到了70～100 年。因此，對于結構易于檢查和維修方面一定要重視，這樣才能減少公路橋梁維修費用，并且使路橋梁的綜合經濟效益得到提高、安全使用得到保障。

3.2 重視對疲勞損傷的研究

循環變化應力是由橋梁結構所承受的動荷載對其結構所產生的力。循環變化應力會造成橋梁的嚴重疲勞損傷。由于橋梁材料存在著非連續性以及不均勻性的特征，所以橋梁一旦受到非均勻荷載的作用， 其材料缺陷會因為此而發展成為非常大的裂紋。一旦這些裂紋得不到有效及時的控制，就很容易導致橋梁結構或者材料發生脆性斷裂的現象。早期疲勞損傷不容易被察覺，但后果真的不堪設想。長久以來，疲勞損傷問題一直是鋼橋設計中的核心問題。隨著時間的推移，近幾年對于疲勞損傷的研究，已逐漸滲透到混凝土結構。但由于起步的時間較晚，而且數量有限，因此還需要加強研究易受腐蝕動態性能與疲勞性能 的鋼筋混凝土構件。

3.3 提高公路橋梁壽命

想要有效地保障公路橋梁的耐久性，則需要相關工作人員對公路 橋梁的構造、施工中應用的工藝技術以及整個結構體系等進行有效控制，并按時做好對于相關的檢查和調研工作，從而使得公路和橋梁的質量不斷得到提高。首先，橋梁結構設計的細節應該得到加強，例如首要的任務就是對應力和裂縫進行嚴格控制、采用合理的方法對鋼結構進行防腐涂裝 以及對構造鋼筋進行增加。其次，要認真研究橋梁結構材料，確保公路橋 梁施工中所用材料符合標準。為了使得抗磨損能力得到增 強，高耐久性混凝土要優先采用。再次，對于附屬設施的易替換性與橋梁主體結構的耐用性要進行全面考慮，使得維護橋梁生命周期成本得到最大程度的降低。最后，如果橋梁建設資金富余，則可以對難以靠近 的構件與下部結構 基礎進行一個周期性維護檢查，甚至可以考慮增設諸如用環氧涂層來防護鋼護筒壁 的耐久性這樣的犧牲性保護設施。此外，需要做好跟蹤檢測的工作，進一步研究公路橋梁檢測養護方法、設施設置以及評價標準，在此基礎上，還要提升相關技術的重視程度。只有這樣，才能確保設計方案的合理性和科學性，從而可以使得公路橋梁的壽命得以延長。

4 結束語

綜上所述，在橋梁設計中我們必須 要充分重視其安全耐久性，隨著時代的進步，我們的思想意識應當及時轉變，對于設計施工過程中發現的問題要有側重地選擇解決方式，及時做出處理，不斷地去創新設計方法，更新設計理念，以保障橋梁工程可以經濟、科學地長久使用，從而讓人們的生活更 加安全和便利， 保證工程能充分發揮社會與經濟效益。

2016-01-10

李關鎖(1988-)，男，本科，研究方向：助攻。

U442

C

1008-3383(2016)12-0125-01