市政橋梁設計的安全性與耐久性探討

王立勇

摘要：在城市建設中，市政橋梁設計一直處于比較重要的地位，它作為城市發展中必須的基礎設計，在實踐和理論上都得到了長足發展，但在設計過程中還是免不了出現安全性與耐久性方面的問題，導致橋梁質量受到影響，進而影響整個市政橋梁設計的發展。為此，本文將對這些市政橋梁設計中的安全性與耐久性方面問題進行探討，并對其提出相應的解決措施。

關鍵詞：市政橋梁設計;安全性與耐久性;解決策略

1.市政橋梁設計中安全性與耐久性較差的原因

市政橋梁整體質量的下滑，往往都是因為個別個體的質量不足而導致的，這些個體由于在早期設計中就存在各種問題，所以在修筑好之后安全性和耐久性方面均不夠穩定，不足以達到最初的設計要求。在市政橋梁設計的眾多問題中，最常出現的一般有以下幾種：（1）在橋梁設計中過于強調橋梁的強度和剛度極限，沒有考慮施工環境、使用情況等綜合因素，導致設計不能達到最初的預期效果;（2）橋梁設計施工時只關注前期施工，而不關心后期維護，使得一些設計本來較為完善的橋梁也會因為后期養護的不足而大大縮減使用壽命;（3）在設計中過于注重橋梁強度和剛度的計算與校核，卻沒有考慮橋梁自身的耐久性，導致橋梁抗循環沖擊的能力不足，無法達到設計要求。

2.市政橋梁安全性與耐久性較差的原因

2.1橋梁施工和管理水平的不足

在市政橋梁的建設中，很多橋梁的隱患問題都是來源于橋梁施工和管理水平的不足，這些橋梁上頻頻出現的問題，也引起了人們對橋梁安全問題的關注。市政橋梁的建設中，這些不足主要體現在橋梁施工時的預應力鋼筋張拉不符合規范，混凝土的澆筑、振搗不到位，和管理層在處理這些問題時的不作為、不專業，這些不足會導致橋梁的承載力受到影響，長時間后甚至會威脅到橋梁整體結構的安全性和耐久性。

2.2橋梁后期的管理與養護不到位

橋梁的后期管理與養護是提高橋梁使用壽命，確保橋梁質量的極佳手段，良好的管理養護對于確保橋梁安全有著非常大的正面效果，但在市政橋梁建設中，往往會出現過于注重橋梁的初期建設，而忽略橋梁的后期維護管理的問題。因為設計基準期是針對橋梁中的承重構件而言，而并非是主要構件，所以，對于那些使用壽命只有20～30年的，例如斜拉索護套、支座等構件來說，后期的養護和管理就尤為重要。

2.3橋梁設計結構構造措施不完善

在市政橋梁的設計過程中，第一步就是要根據施工處的自然環境和場地條件來選擇出合適的橋型結構，從而確定橋梁結構設計的基礎;第二步則是要分析結構受力和設計構造措施，同時，這也是普遍發生問題的一步，有些市政橋梁設計在進行這一步時會過度的重視強度剛度的設計，而在安全耐久性方面卻考慮的很少，這主要是因為大多數的設計人員不夠重視構件在組成結構體系后的整體工作性能，只在單個構件上進行計算。

3.解決市政橋梁設計中安全性與耐久性較差的方法

3.1重視市政橋梁耐久性的設計方案

市政橋梁在使用過程中，往往會承受很多的外界因素影響，例如頻繁往來的車輛、地震作用、超載破壞和疲勞破壞等等;這些外因再加上橋梁自身材料的腐蝕和疲勞以及施工過程中出現的種種問題，如果是耐久性不足的橋梁設計方案，就很有可能出現橋梁損害事故，從而影響橋梁的正常使用，造成嚴重的經濟損失。由此可見，橋梁的耐久性設計與橋梁是否會出現工程問題息息相關，是市政橋梁建設中必須考慮的一環。因此在市政橋梁設計中，應該以應用灰色分析法，將市政橋梁設計從定性分析向定量分析發展，加強設計、施工中的檢查與維護等方法，來確保市政橋梁的安全性和耐久性，保障人民的生命財產安全。

3.2加強對市政橋梁結構的疲勞損傷研究

市政橋梁結構在使用中會承受到各種不同人為因素和自然因素的反復作用，加之橋梁結構材料的不均勻性和非連續性，在這樣的循環荷載下，橋梁內部結構就會逐漸形成宏觀裂紋，進而導致結構脆性破壞，同時，這樣的長期負載難免會使橋梁內部結構產生累積性應力變化，致使橋梁抗疲勞性能下降，引發內部結構出現疲勞損傷破壞。為了避免疲勞問題所帶來的損傷，在這樣的情況影響下，施工中開始將混凝土結構的動態控制、耐腐蝕性和疲勞控制視為重點，市政橋梁設計也把疲勞設計和耐久性設計作為了核心內容，以針對局部關鍵部位和兼顧整體為設計要求，盡可能的提高市政橋梁建筑的耐久性，避免疲勞問題的發生。

3.3提升設計人員專業能力，強調安全性與耐久性

設計人員在橋梁設計中占據著重要地位，甚至直接影響著橋梁形態和橋梁的基本性能與質量，所以，設計人員的專業水平必須時刻通過學習和研究來不斷提升，在市政橋梁設計中更多的儲備相關方面的專業知識，使橋梁在安全方面更加穩固，在功能方面更加豐富。除此之外，相關的市政部門也要在橋梁設計時更多強調橋梁的安全性與耐久性，保障這兩點在設計中能夠得到重視。

4.案例分析

寒溪河大橋為增加橋梁結構耐久性，增強其抗裂防滲性能，對材料采用如下措施：（1） 水泥：選用低水化熱和低含堿量水泥，不應采用早強水泥和C3A含量高的水泥。水泥強度應與混凝土設計強度相適應。水泥質量必須符合GB175-1999標準，所有水泥均應采用大廠水泥，工地水泥應按儲存條件及時間的不同，定期分批抽樣送檢，以保證標號無誤;（2） 粗骨料：對于砼粗骨料采用天然礫、卵石料或人工軋制碎石，C50砼的粗骨料必須采用軋制碎石，骨料均應分級篩分，以便配合比達到最佳級配范圍。C50以下砼的粗骨料可采用軋制碎石或卵石。碎卵石質量必須滿足GB/T14685-2001標準;（3） 細骨料：砼必須采用天然中粗砂。砂的質量必須滿足GB/T14685-2001標準。關于耐久性混凝土原材料的選用和對施工的要求應按中國土木工程學會標準《混凝土結構耐久性設計與施工指南》（CCES01-2004）的有關規定辦理。有關橋梁施工工藝及質量檢查標準，除按《公路橋涵施工技術規范》（JTJ 041-2000）有關條文辦理外，施工前應認真閱讀各具體設計圖紙，領會設計意圖，并采取必要的復核措施。其連續梁、主橋過渡11#墩設計如圖1所示，空心板、連續梁過渡7#墩如圖2所示：

5.結束語

總之，市政橋梁設計是十分復雜繁瑣的，在設計中要涉及到大量的專業知識，同時，橋梁設計也是一項長期、系統的工程，單單由設計人員進行是不可行的，相關的政府部門也要加大對橋梁工程的監督和管理，從而保障與促進市政橋梁設計的安全性與耐久性。

【參考文獻】

[1]蔡仕強.市政橋梁設計的安全性與耐久性[J].工程建設，2017，49（03）：54-56.

[2]鄺德明.市政橋梁設計的安全性與耐久性探討[J].山西建筑，2016，42（06）：169-170.