劉宇瑄
(重慶交通大學,重慶 400074)
隨著國家的發展,我國的基礎設施建設得到了大幅度的提高,交通運輸業大力向前邁進。在一些不能通路的地段,橋梁就起到了重要作用。在橋梁工作過程中,設計結構的合理性,相關病害對橋梁的危害,處理措施的可行性對橋梁壽命和應用都有著重大的影響,這時就少不了對橋梁的探索。本文將以橋梁為例進行常用結構、病害及破壞原因和具體處理措施的分析。
通過結構受力方式作用的不同將橋梁進行分類,有梁式橋、拱式橋和懸吊式橋三類。首先,梁式橋有簡支梁橋式結構、連續梁式結構和伸臂梁式結構。簡支梁橋按照施工工藝又可以分為整體式和裝配式,整體式結構跨徑一般為4~8m,裝配式結構跨徑在10m 以下,當采用預應力混凝土時可達16m。連續梁橋通過各梁之間形成多跨拼接形成超靜定結構體系,這種結構使得各部分承受的彎矩減小,但跨徑得到了提高,并且接縫很少達到了穩定的狀態。對于懸吊式梁橋來講,其最多的結構為雙臂式結構。接著,拱式橋主要利用拱圈或拱肋結構進行承載,除了豎向作用,通過拱兩端的固定支承拱式橋可承受水平推力,正是存在的水平推力使得荷載引起的彎矩被大大削弱,變形相較于其它同跨度的橋要小得多。懸吊式橋又稱懸索橋,是橋梁中最先出現的橋式之一,它主要通過主纜進行承重,自重輕,便于安裝。
橋梁結構的病害主要包括人類對橋梁產生的行為如設計、勘察、施工等和自然對橋梁的作用如地震、風、水等活動,橋梁自身結構會出現一定問題和現象,可能對未來的使用造成影響。橋梁在進行工作中常見病害有伸縮縫過大、橋面鋪裝出現裂縫、橋頭搭接、支座老化開裂、混凝土剝落等,這些病害有時難以及時被發現甚至不被察覺,但造成的后果卻十分嚴重,因此需要得到重視。
對于破壞原因,主要有前期管理、自然災害破壞和人為因素等,各個破壞原因造成的嚴重后果不分等級,因此都需要被重視。
2.2.1 前期管理
前期管理主要包括施工圖設計和施工方案的準備,設計和施工是橋梁安全運營的基礎,只有完美的設計和恰當的施工才能保障橋梁能夠真正為人們提供便利。在橋梁施工設計階段,有時為了解決新的問題,往往會采用創新技術與手段,而在這些新想法在進行施行時,可能會由于實驗階段準備階段相關條件考慮不到位、施工前對現場某些情況有疏忽,最終導致橋梁結構方面出現問題。施工階段由于造價成本、工期的影響,有些橋梁可能會存在偷工減料、工期縮短等問題,這些對橋梁進行正常使用都是很大的潛在危害原因,監管不到位可能會導致這種問題出現地較為嚴重。
2.2.2 自然災害破壞
我國是一個自然災害頻發的國家,這些自然災害對橋梁的安全有著極大的影響,此處就地震、臺風和泥石流進行分析。地震具有隨機性,因此無法對地震來臨的時間、強度進行合理的預測,其破壞大概有主梁移位、橋墩破壞、支座破壞、橋臺破壞和地基破壞等形勢,破壞嚴重程度無法預測。風荷載主要作用于橋梁的主梁上,空氣對橋梁的作用有時不僅有靜力作用,有時還有動力作用,橋梁容易發生失穩破壞。位于山中的橋梁有很大可能遭受泥石流自然因素的破壞,泥石流對橋梁工程有沖刷、沖擊和腐蝕等,若由于山中無人清理維護,長年累月下來橋梁將會遭到嚴重破壞。
2.2.3 人為因素
隨著我國交通運輸業越來越發達,車輛和船舶數目不斷增長,交通也成為了橋梁破壞的一大因素。對于橋的上部,長時間車輛過多或超載積累對橋梁的耐久性有一定損傷,而交通事故等對橋梁的直接破壞也是對橋梁耐久性的考驗。
時代發展,供不應求,創新在各個行業都是必不可少的。對于橋梁工程,過去舊的方法或許已不再適用,但創新的方法需要得到論證才能用于實際工程當中。施工方面也需做到完美,設計部門與施工部門聯手起來建造出來的橋才是完整的符合設計需要和規范要求的橋。
在橋梁整個施工與使用過程中,橋梁的各項指標情況應該得到實時監控,并且要對可能出現的自然災害進行預測以實時進行預防。施工時,通過對各部分的監測可使橋梁中存在的潛在安全隱患及早被發現并糾正,防止造成難以挽回的后果。在使用階段,由于各個因素影響,橋梁的耐久性將會被損耗,監測設施對各個部分進行實時監控,合理有效地對于橋梁進行評估,使橋梁使用達到預期要求。
在對橋梁設計時考慮其極限狀態較多,而使用極限狀態常常被忽視,在長期的過量過載下,橋梁的使用壽命令人堪憂,此時就需要對車輛船舶管理。在橋梁的出入口進行載重和數量監測,在車輛數過大時可進行限量通行,船舶也應采取相同的措施減小事故撞擊概率,保障橋梁長期處在正常使用范圍內,提高其利用程度,防止橋梁坍塌的發生。
橋梁是我們生活中的一部分,其提供的便利使得我們的生活更快捷方便。若橋梁出現事故,這不僅對于我們息息相關的生活帶來不利,而且是對國家經濟發展有著不利影響。保障橋梁的完美建立和穩定工作有著重要的現實意義,因此,結構、病害及原因和處理措施是未來不可忽視的關鍵。