市政公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久設(shè)計(jì)探討

劉前進(jìn)

摘要：市政工程項(xiàng)目中，公路橋梁工程項(xiàng)目是一類常見(jiàn)的項(xiàng)目類型，而指導(dǎo)施工階段順利進(jìn)行的重要途徑就是前期的科學(xué)設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)工作的目標(biāo)和內(nèi)容上來(lái)講，公路橋梁工程的設(shè)計(jì)，以追求安全使用和長(zhǎng)期的使用壽命為主要目標(biāo)。本文重點(diǎn)對(duì)如何提高公路橋梁設(shè)計(jì)的安全系數(shù)和耐久性進(jìn)行分析和討論。

關(guān)鍵詞：市政公路橋梁設(shè)計(jì)；安全性；耐久設(shè)計(jì)

公路橋梁工程中，要想實(shí)現(xiàn)橋梁工程建設(shè)并投入應(yīng)用后具備良好的使用性能，除了從原材料和具體的施工環(huán)節(jié)入手對(duì)其進(jìn)行改善外，還可以從前期設(shè)計(jì)階段入手，達(dá)到相應(yīng)的目的。但從現(xiàn)階段的工作現(xiàn)狀來(lái)看，關(guān)于應(yīng)用壽命和安全系數(shù)的研究還比較缺乏，這也是本文提出研究的主要目的。

一、安全性與耐久性影響原因

（一）設(shè)計(jì)理念落后

設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)者的理念的先進(jìn)性和科學(xué)性直接關(guān)系到具體設(shè)計(jì)工作所能取得的效果。而理念的形成，與理論知識(shí)的學(xué)習(xí)是密切相關(guān)的。但是目前在這一方面并不如我們所期望的，部分設(shè)計(jì)師專業(yè)性欠缺，制定出的設(shè)計(jì)方案并不完全符合工程計(jì)劃。而這種可行性不強(qiáng)的方案，很大一部分原因是設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中缺乏對(duì)施工區(qū)域和工程計(jì)劃的全面了解以及調(diào)查。通過(guò)對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)工作的觀察可見(jiàn)，公路橋梁工程暴露出來(lái)的耐久性問(wèn)題和安全系數(shù)較低的問(wèn)題，目前比較典型，會(huì)直接影響整體項(xiàng)目質(zhì)量。

（二）管理者水平較低

施工設(shè)計(jì)階段的流程都是要求規(guī)范性和科學(xué)性的，因此，設(shè)計(jì)階段的具體工作，要想有序科學(xué)地進(jìn)行，離不開(kāi)專業(yè)管理人員的監(jiān)督和管理。但從目前的現(xiàn)狀來(lái)看，管理人員自身的綜合素質(zhì)和技術(shù)水平仍然存在一定的問(wèn)題，這與管理人員自身在工作中的思想意識(shí)和實(shí)際學(xué)習(xí)能力有一定的關(guān)系，其自身未能掌握科學(xué)的技術(shù)和方法，則對(duì)于設(shè)計(jì)流程的監(jiān)管，往往流于形式。另外，相關(guān)監(jiān)理部門(mén)的工作人員在責(zé)任意識(shí)和工作方法上也存在一定的不足，這都是影響設(shè)計(jì)階段工作質(zhì)量的因素。而且，如鋼筋出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象或者脆化現(xiàn)象，則會(huì)直接影響到其正常應(yīng)用效果，同時(shí)影響公路的正常使用壽命。

二、具體的改善策略研究

（一）重視結(jié)構(gòu)耐久性

從外部環(huán)境的角度上來(lái)說(shuō)，公路橋梁工程的使用環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定性較差，也比較惡劣，從環(huán)境的類型上來(lái)看，可能遇到風(fēng)、雨、雪等多種強(qiáng)對(duì)流天氣。這些外部環(huán)境因素，雖然是間歇性的對(duì)橋梁公路的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，但由于其持續(xù)性特征，長(zhǎng)期下來(lái)會(huì)使得其主體本身的應(yīng)用性能下降。我國(guó)的大跨度市政公路橋梁建設(shè)，始于20世紀(jì)80年代，這一階段斜拉橋的建設(shè)已經(jīng)取得一定規(guī)模。雖然目前并未出現(xiàn)嚴(yán)重的事故和問(wèn)題，但長(zhǎng)期的使用必然會(huì)影響其耐久性和安全系數(shù)，持續(xù)應(yīng)用的話，既影響了使用又增大了經(jīng)濟(jì)損失。

分析這些問(wèn)題產(chǎn)生的原因，深入發(fā)現(xiàn)主要是由于在設(shè)計(jì)階段對(duì)于其橋梁設(shè)計(jì)的整體合理性和應(yīng)用耐久性缺乏重視，且其橋梁設(shè)計(jì)的不合理現(xiàn)象主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上。除此之外，原材料的應(yīng)用也是一部分重要的影響因素。

從已有的研究成果和方向分析，現(xiàn)有的關(guān)于橋梁設(shè)計(jì)的研究主要集中在原材料的應(yīng)用以及數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析上，關(guān)于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和如何解決應(yīng)用耐久性的問(wèn)題的研究相對(duì)比較有限。即使存在一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的研究，也大多集中于計(jì)算角度的研究分析，對(duì)于具體細(xì)節(jié)的研究并不多見(jiàn)。

（二）深入研究疲勞損傷

疲勞損耗問(wèn)題的產(chǎn)生，大多來(lái)源于車(chē)輛和風(fēng)力，這兩個(gè)方面的荷載力最終匯聚成一種會(huì)發(fā)生周期性變化的應(yīng)力來(lái)發(fā)生作用。正是這種混合的作用力，使得橋梁振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生頻率提升了，持續(xù)長(zhǎng)期地發(fā)生這種情況，就會(huì)影響到橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，如果在材料應(yīng)用的環(huán)節(jié)，同時(shí)出現(xiàn)原材料不均勻連接的問(wèn)題，則意味著橋梁在承受荷載力時(shí)，其本身的狀態(tài)也存在問(wèn)題，當(dāng)這些小型的問(wèn)題積累起來(lái)后，以使得裂縫等問(wèn)題的嚴(yán)重性增強(qiáng)，當(dāng)裂縫逐漸增大，則會(huì)引起最終的結(jié)構(gòu)斷裂。

（三）重視公路橋梁超載

關(guān)于超載的問(wèn)題，主要有以下三種類型：第一，早期建設(shè)工程的超載問(wèn)題。第二，設(shè)計(jì)承受力低于實(shí)際承重需求。第三，人為違規(guī)超載。其中，前兩個(gè)方面的出現(xiàn)原因主要來(lái)是由于設(shè)計(jì)中的負(fù)荷量發(fā)生變化以及實(shí)際的交通負(fù)荷量上升，最后一種現(xiàn)象的形成原因大多是由于超載車(chē)輛的行駛。從我國(guó)的實(shí)際情況來(lái)看，超載行駛的問(wèn)題是加大損耗力度的重要原因。超載會(huì)增加市政公路橋梁的疲勞應(yīng)力幅值，增加損壞，甚至造成超載引起的一些結(jié)構(gòu)性損壞事故。

另外，超載問(wèn)題所造成的公路橋梁損耗，還有著無(wú)法完全恢復(fù)的特點(diǎn)，當(dāng)路面已經(jīng)損壞，則會(huì)對(duì)其正常運(yùn)行造成直接影響，進(jìn)一步對(duì)車(chē)輛行駛的安全造成威脅。以混凝土原材料建設(shè)的公路橋梁工程為例，過(guò)載的現(xiàn)象最容易造成其結(jié)構(gòu)上的直接開(kāi)裂，從而發(fā)生不可逆的損耗現(xiàn)象。即使在移除負(fù)載之后也無(wú)法恢復(fù)裂縫。因此，在正常使用負(fù)荷下，不應(yīng)破裂的結(jié)構(gòu)破裂或原本較小的裂縫變成超過(guò)規(guī)格的裂縫或引起大的變形。這些因素都將對(duì)結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期性能和耐久性產(chǎn)生不利影響。

（四）借鑒國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)

從實(shí)際情況看，橋梁設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)振動(dòng)問(wèn)題、變形問(wèn)題以及耐久和安全性能不足的問(wèn)題是非常典型的。國(guó)外目前在這兩個(gè)方面的技術(shù)都相對(duì)發(fā)展較快，且已經(jīng)形成了針對(duì)性的專業(yè)技術(shù)。這對(duì)于我國(guó)的工程設(shè)計(jì)工作而言，都是具有一定的參考和借鑒價(jià)值的。可結(jié)合實(shí)際情況借鑒有價(jià)值的技術(shù)和方法開(kāi)展設(shè)計(jì)工作。

（五）提升人員素質(zhì)

從目前的設(shè)計(jì)人員素質(zhì)和水平現(xiàn)狀來(lái)看，一方面缺乏具備專業(yè)技術(shù)能力的人才，另一方面，工作人員所掌握的技術(shù)也缺乏先進(jìn)性。設(shè)計(jì)師識(shí)字的直接性決定了設(shè)計(jì)的質(zhì)量。因此，應(yīng)當(dāng)重視設(shè)計(jì)時(shí)本身的能力提升問(wèn)題，通過(guò)開(kāi)展專業(yè)的培訓(xùn)來(lái)提升設(shè)計(jì)人員的技能和素質(zhì)，同時(shí)，加入技能考核和檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，確保其具備良好的實(shí)際操作能力，并逐步學(xué)習(xí)高級(jí)知識(shí)技能。

三、結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)講，我國(guó)的市政工程項(xiàng)目中，關(guān)于道路橋梁的建設(shè)和設(shè)計(jì)，在耐久性和安全性上還存在一些問(wèn)題和不足，設(shè)計(jì)和施工人員應(yīng)當(dāng)針對(duì)這些不足的問(wèn)題探尋其產(chǎn)生的原因，從而采取有效的措施杜絕問(wèn)題的發(fā)生，從制度、人員角度完成內(nèi)部問(wèn)題的改善。另外，從外部因素的角度考慮，應(yīng)當(dāng)從技術(shù)學(xué)習(xí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)極積累的角度多從外部借鑒學(xué)習(xí)。

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（作者單位：中交三公局橋梁隧道工程有限公司）