關(guān)于橋梁設(shè)計(jì)創(chuàng)新的思考

【摘要】現(xiàn)階段，我國(guó)正在全面推進(jìn)城市化建設(shè)，無(wú)形中促進(jìn)了橋梁工程的發(fā)展，同時(shí)對(duì)其美學(xué)外觀和實(shí)用性提出了更高的要求，在設(shè)計(jì)技術(shù)上面臨著前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。新時(shí)期，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和橋梁技術(shù)的快速發(fā)展，許多大型項(xiàng)目已經(jīng)建成并逐步投入運(yùn)行，給中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)了巨大的利益。

【關(guān)鍵詞】橋梁設(shè)計(jì)；創(chuàng)新；思考

1、橋梁工程設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

1.1 橋梁設(shè)計(jì)方案缺乏合理性

首先，一些設(shè)計(jì)者認(rèn)為設(shè)計(jì)任務(wù)繁重，為了縮短施工周期，提高短期經(jīng)濟(jì)效益，在設(shè)計(jì)過(guò)程中只修改了原設(shè)計(jì)方案，這可以節(jié)約部分成本，但給以后的施工帶來(lái)了極大的不便和影響，同時(shí)也容易造成返工。其次，橋梁的數(shù)量和規(guī)模都在持續(xù)上升，這對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求，但是在實(shí)際工作中，卻沒(méi)有進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的創(chuàng)新，同時(shí)還存在監(jiān)管不到位的情況，導(dǎo)致市場(chǎng)環(huán)境非?；靵y，最終導(dǎo)致橋梁設(shè)計(jì)方案無(wú)法滿足工程需要，資源過(guò)度浪費(fèi)，并且存在嚴(yán)重的安全隱患。

最后，地方政府過(guò)度干涉，很多的橋梁設(shè)計(jì)方案都沒(méi)有遵循經(jīng)濟(jì)性的原則， 部分政府官員憑借個(gè)人的喜好干涉設(shè)計(jì)方案，使得最終的設(shè)計(jì)方案無(wú)法體現(xiàn)出最優(yōu)化原則，也無(wú)法滿足實(shí)際要求。

1.2 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不完善

在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，許多設(shè)計(jì)者只注重規(guī)范要求的內(nèi)容，忽視了結(jié)構(gòu)材料的耐久性和施工過(guò)程中的人體結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，一些結(jié)構(gòu)缺乏完整性和延展性。一些計(jì)算方案和應(yīng)力線不清晰，這使得局部應(yīng)力過(guò)大。在混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)中，保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)太小，鋼筋直徑規(guī)格不達(dá)標(biāo)。在某種程度上，這些問(wèn)題對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性有很大影響，并將降低橋梁的安全性。此外， 一些設(shè)計(jì)內(nèi)容雖然滿足設(shè)計(jì)規(guī)范中的強(qiáng)度要求， 但是橋梁結(jié)構(gòu)僅僅使用10年左右就出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題， 因此， 必須重視結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題。

1.3橋梁設(shè)計(jì)缺乏整體性

在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者需要充分考慮橋梁的綜合情況，不僅要充分保證其工程質(zhì)量的安全可靠，還要保證其足夠的穩(wěn)定性和使用壽命。橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中有許多細(xì)節(jié)。只有確保所有過(guò)程的科學(xué)合理性，才能在橋梁施工完成后滿足最終質(zhì)量要求。目前， 少數(shù)設(shè)計(jì)人員未能根據(jù)橋梁工程的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)， 勘探及收集的數(shù)據(jù)不夠深入、全面， 從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案與實(shí)際存在較大偏差。如果在設(shè)計(jì)的過(guò)程中忽視了整體性， 必然導(dǎo)致橋梁存在較大的安全隱患， 同時(shí)影響施工進(jìn)度， 增加施工成本。

2、現(xiàn)代創(chuàng)新技術(shù)在橋梁設(shè)計(jì)里的運(yùn)用

2.1 強(qiáng)化疲勞損傷的研究

橋梁開(kāi)始使用后，因?yàn)榇蟛糠謺r(shí)間它都受到風(fēng)和汽車(chē)帶來(lái)的載荷，這些載荷都是動(dòng)態(tài)載荷，會(huì)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力隨時(shí)發(fā)生變化。在正常情況下，橋梁是用混合材料精心建造的，不可避免地會(huì)有一些小縫隙，在這些小縫隙長(zhǎng)期使用變化的影響下，它們很可能會(huì)逐漸發(fā)展和融合，最終在橋梁外部產(chǎn)生大規(guī)模裂縫，從而影響橋梁結(jié)構(gòu)的可靠性。例如：在橋梁工程創(chuàng)建中，鋼筋砼的運(yùn)用十分普遍，然而因?yàn)槠淇估员容^弱， 通常會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)各種程度的縫隙，這些縫隙在逐漸發(fā)展累積進(jìn)程中， 便會(huì)致使橋梁構(gòu)造的疲勞損傷，對(duì)此種傷害，如果沒(méi)有第一時(shí)間進(jìn)行有目標(biāo)性的處置，運(yùn)用掌控手段，最終能促使橋梁構(gòu)造脆性分裂等問(wèn)題發(fā)生， 并且難以挽回。但此種疲勞損傷在橋梁開(kāi)始運(yùn)用前期是難以被察覺(jué)與檢查出來(lái)的，因此現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)者一定要關(guān)注此項(xiàng)探究，且研究出切之可行的預(yù)防技術(shù)。

2.2橋梁防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)

現(xiàn)代橋梁防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題在于橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)精細(xì)化與數(shù)值化， 鑒于功能的橋梁抗震設(shè)計(jì)、橋梁防船撞以及跨海橋梁抗臺(tái)風(fēng)浪耦合等方面。橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)精細(xì)化與數(shù)值化， 是利用理論剖析、CFD數(shù)值模擬技術(shù)， 針對(duì)橋梁縫針激勵(lì)還有流體-同體耦合效果展開(kāi)進(jìn)一步的探究， 深入提升與優(yōu)化CFD技術(shù)， 創(chuàng)建橋梁抗風(fēng)虛擬現(xiàn)實(shí)與數(shù)值風(fēng)洞技術(shù)， 完成全體系、三維、高真實(shí)、全物理以及高清晰度的橋梁構(gòu)造啟動(dòng)彈性數(shù)值模擬。鑒于抗震設(shè)計(jì)理念與不同干擾因素相結(jié)合的影響，投資效益分析的多層次抗震設(shè)計(jì)預(yù)防理念被用來(lái)展示結(jié)構(gòu)目的效果的個(gè)性化，也有必要在不同抗震設(shè)防水平的基礎(chǔ)上根據(jù)不同的預(yù)定效果目標(biāo)要求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，以確保在最佳經(jīng)濟(jì)條件下經(jīng)濟(jì)損失和人員安全在可接受的范圍內(nèi)。這座橋橫跨海洋的跨度相對(duì)較寬，海平面較高，水深較深，而且氣候、地質(zhì)和水文等海洋環(huán)境因素非常復(fù)雜。臺(tái)風(fēng)和臺(tái)風(fēng)引起的大浪破壞力極強(qiáng)，它們?cè)陬l譜、強(qiáng)度和方向上有多種關(guān)系，對(duì)跨海大橋的影響具有明顯的動(dòng)力特性、耦合性和隨機(jī)性。在以前的設(shè)計(jì)中，瞬態(tài)風(fēng)和波浪激勵(lì)被認(rèn)為是等效的靜力。然而針對(duì)跨海橋梁來(lái)講，臺(tái)風(fēng)引發(fā)的大浪與臺(tái)風(fēng)動(dòng)態(tài)特點(diǎn)明顯， 具備顯著的耦合效果。

2.3 重視橋梁構(gòu)造的耐久性

大約20年前，橋梁建設(shè)問(wèn)題引起了我國(guó)的關(guān)注。然而，這只是從財(cái)務(wù)角度考慮，許多研究是通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行的。同時(shí)，也取得了許多成就。然而，隨著時(shí)代的快速進(jìn)步，如果我們想完全順應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需要，我們必須不斷地在技術(shù)和設(shè)計(jì)上創(chuàng)新，在設(shè)計(jì)理念上創(chuàng)新，從設(shè)計(jì)和施工方面加強(qiáng)橋梁建設(shè)的耐久性。在展開(kāi)結(jié)構(gòu)運(yùn)算方法的探究時(shí)， 不但要綜合考慮橋梁整體結(jié)構(gòu)， 而且還要積極分析其有幾率出現(xiàn)的自然災(zāi)害， 還有交通事故等突發(fā)性因素。

2.4加強(qiáng)仿生材料和新功能

現(xiàn)代橋梁施工技術(shù)主要得益于鋼筋混凝土材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，也得益于人們對(duì)天然材料的改造和加工。鋼筋混凝土不僅大大提高了建筑領(lǐng)域的進(jìn)步水平，還促進(jìn)了橋梁設(shè)計(jì)行業(yè)的許多變化。然而，材料是橋梁設(shè)計(jì)和建造中的一個(gè)重要因素，當(dāng)然，它們也應(yīng)該進(jìn)一步發(fā)展和創(chuàng)新。例如，我們應(yīng)該重視可持續(xù)發(fā)展。在建造橋梁時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)者應(yīng)該綜合現(xiàn)有建筑材料的特點(diǎn)，并研究如何最大限度地發(fā)揮其性能。但是科技日新月異的環(huán)境下， 仿生材料此種新興物質(zhì)的誕生與運(yùn)用， 進(jìn)一步促進(jìn)了橋梁工程的變革發(fā)展， 其良好的轉(zhuǎn)變了以往的鋼筋混凝土材質(zhì)， 如果設(shè)計(jì)者可以為其提供合理的設(shè)計(jì)， 其材質(zhì)完全可代替鋼筋混凝土。

結(jié)語(yǔ)：

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)的橋梁建設(shè)工作取得了非?？上驳某煽?jī)，但是由于使用期限的延長(zhǎng)，許多質(zhì)量問(wèn)題已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)。它們的存在嚴(yán)重影響了交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展和國(guó)家的經(jīng)濟(jì)工作。因此，作為設(shè)計(jì)師，我們必須積極改變?cè)O(shè)計(jì)理念，做好技術(shù)創(chuàng)新工作，以便我們能夠積極學(xué)習(xí)國(guó)外優(yōu)秀的設(shè)計(jì)理念，供自己使用。并結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，確保設(shè)計(jì)作品不僅具有很高的實(shí)用價(jià)值， 而且還能夠有自身的獨(dú)特性， 確保橋梁建設(shè)工作更加安全， 確保使用時(shí)間變長(zhǎng)，從真正意義上帶動(dòng)我們國(guó)家的設(shè)計(jì)工作朝著新的方向發(fā)展。我們堅(jiān)信在不久的將來(lái)，我們國(guó)家的橋梁建設(shè)工作必然會(huì)迎來(lái)新的明天。

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作者簡(jiǎn)介：

楊福欣，中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧沈陽(yáng)。