淺談?dòng)绊憳蛄航Y(jié)構(gòu)耐久性的因素及優(yōu)化措施

摘? 要：近年來(lái)，在我國(guó)交通體系中橋梁工程數(shù)量逐年增加，橋梁在投入使用后，使得區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)趨于完善，為通行提供了便捷。但是，各種結(jié)構(gòu)、等級(jí)的橋梁常常會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、耐久性不足的問(wèn)題，不僅造成了嚴(yán)重的交通通行事故，也影響了橋梁的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。因此，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的研究變得非常關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu);耐久性;影響因素;優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：U448? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2020）09-0000-00

在橋梁工程項(xiàng)目中，結(jié)構(gòu)耐久性是人們關(guān)注的一個(gè)重要指標(biāo)，橋梁工程的質(zhì)量評(píng)估，并不是只有這一個(gè)指標(biāo)，無(wú)論是哪個(gè)指標(biāo)，都需要達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)，方能發(fā)揮橋梁在經(jīng)濟(jì)社會(huì)中的作用。近年來(lái)，我國(guó)很多橋梁都面臨著結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問(wèn)題，在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)橋梁難以保持其結(jié)構(gòu)耐久性，影響了正常通行。橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素非常多，如果要使結(jié)構(gòu)耐久性達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，就需要有關(guān)設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，從這些影響因素出發(fā)，開(kāi)展有針對(duì)性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

1橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的研究現(xiàn)狀

1.1混凝土斜拉橋開(kāi)裂

當(dāng)前橋梁工程中，混凝土斜拉橋開(kāi)裂是結(jié)構(gòu)耐久性不足的重要表現(xiàn)，尤其是對(duì)于一些大跨度橋梁工程而言，混凝土主梁開(kāi)裂非常常見(jiàn)。根據(jù)實(shí)際情況，混凝土斜拉橋開(kāi)裂主要表現(xiàn)在頂板、底板、腹板及隔板的開(kāi)裂。一般情況下，結(jié)構(gòu)耐久性不足多是由設(shè)計(jì)、構(gòu)造、材料與施工因素等造成的。

1.2混凝土梁式橋下?lián)?/p>

一些橋梁為大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，在投入使用以后，結(jié)構(gòu)耐久性不足的突出表現(xiàn)就是主跨的下?lián)铣隽苏?biāo)準(zhǔn)。只要在橋梁工程中出現(xiàn)了混凝土梁體的開(kāi)裂現(xiàn)象，那么結(jié)構(gòu)性問(wèn)題將難以避免。結(jié)構(gòu)下?lián)蠒?huì)引起箱梁底板的裂縫增多，使得橋梁的總體結(jié)構(gòu)剛度不足，進(jìn)而引起更為嚴(yán)重的下?lián)希虼诉@是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程[1]。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的研究：在橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中，如果缺乏相應(yīng)的預(yù)防，容易引起結(jié)構(gòu)耐久性不足的問(wèn)題，針對(duì)這一情況，人們更傾向于通過(guò)預(yù)拱度的設(shè)置來(lái)預(yù)防這一問(wèn)題。

1.3正交異性鋼橋面的疲勞裂縫

很多橋梁為正交異性鋼橋面，這類(lèi)橋梁在施工建設(shè)和使用時(shí)，常常會(huì)由于應(yīng)力的過(guò)度集中而引起結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，尤其是當(dāng)結(jié)構(gòu)存在設(shè)計(jì)缺陷、焊接工藝應(yīng)用不當(dāng)時(shí)，應(yīng)力集中的現(xiàn)象將更為突出，再加上在后期存在著反復(fù)的車(chē)輛荷載作用，對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)的損傷將是非常大的[2]。

2橋梁結(jié)構(gòu)耐久性不高的原因

2.1設(shè)計(jì)不合理

橋梁工程的結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題，很多是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷所造成的，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員并未嚴(yán)格考慮結(jié)構(gòu)耐久性因素，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在細(xì)節(jié)處理不當(dāng)?shù)膯?wèn)題。比如，部分設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，雖然開(kāi)展了規(guī)范化設(shè)計(jì)，但是卻缺乏對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成本的考慮;設(shè)計(jì)過(guò)程中過(guò)于關(guān)注外觀，忽略了結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)[3]。

2.2施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)低

橋梁工程施工時(shí)，要達(dá)到結(jié)構(gòu)施工標(biāo)準(zhǔn)，在施工過(guò)程中必須加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，工程企業(yè)要結(jié)合橋梁的結(jié)構(gòu)施工要求，做好施工前期的工藝選擇、流程規(guī)劃工作。但在實(shí)際施工過(guò)程中，常常存在著各種各樣的施工質(zhì)量問(wèn)題，雖然在橋梁工程投入使用的短時(shí)間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題，但在使用一段時(shí)間后，結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象將難以避免。施工過(guò)程中的以下質(zhì)量問(wèn)題都會(huì)引起結(jié)構(gòu)耐久性不足：如施工人員沒(méi)有嚴(yán)格按照相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行施工裂縫的處理;預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋拉力處理不當(dāng)，未正確使用錨固設(shè)備;缺乏后續(xù)的混凝土養(yǎng)護(hù);施工材料不達(dá)標(biāo)。

2.3施工管理制度不完善

橋梁工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，工程企業(yè)必須要制定完善的施工管理制度，才能夠使各施工人員嚴(yán)格根據(jù)各個(gè)施工制度來(lái)保障施工的規(guī)范性。事實(shí)上，很多工程企業(yè)在實(shí)際施工過(guò)程中，并未建立完善的施工管理制度，導(dǎo)致施工過(guò)程中存在不規(guī)范的施工行為，影響了結(jié)構(gòu)耐久性與穩(wěn)定性。施工管理制度的不完善具體表現(xiàn)為：施工企業(yè)過(guò)于關(guān)注施工時(shí)的成本控制，在工程設(shè)計(jì)、施工技術(shù)與養(yǎng)護(hù)管理方面的重視程度不足，提升結(jié)構(gòu)耐久性勢(shì)必會(huì)造成成本的增加，而這也就造成了結(jié)構(gòu)耐久性與成本控制方面的矛盾;施工管理制度中的相關(guān)內(nèi)容并不符合橋梁工程的具體施工情況;施工進(jìn)度計(jì)劃不合理，在施工過(guò)程中存在盲目趕工等行為。

2.4超負(fù)荷使用

橋梁工程在投入使用后，在正常的使用期限內(nèi)，如果能夠始終保持正常的通行量，橋梁結(jié)構(gòu)就可以保持良好的耐久性。事實(shí)上，隨著城市化進(jìn)程的加快，通行壓力增大，橋梁工程面臨著越來(lái)越大的通行量，甚至一些橋梁的通行量超出了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)期的超負(fù)荷使用使得橋梁結(jié)構(gòu)面臨著各種病害。

3橋梁結(jié)構(gòu)耐久性優(yōu)化措施

3.1影響結(jié)構(gòu)耐久性的因素分析

在橋梁工程的耐久性優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，要想全面提升其結(jié)構(gòu)質(zhì)量，就需要有關(guān)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，做好結(jié)構(gòu)耐久性影響因素的分析，從影響結(jié)構(gòu)耐久性的因素著手，做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化與改進(jìn)，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的諸多細(xì)節(jié)性問(wèn)題得到有效處理，保障結(jié)構(gòu)中各種工藝、技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用。

3.2壽命及結(jié)構(gòu)耐久性的極限設(shè)計(jì)

在橋梁耐久性設(shè)計(jì)時(shí)，有關(guān)設(shè)計(jì)人員需根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的具體特征，來(lái)確定橋梁結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)。任何的橋梁工程項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員均需要結(jié)合結(jié)構(gòu)施工要求，來(lái)進(jìn)行耐久性極限基準(zhǔn)的選擇，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上開(kāi)展更為科學(xué)的設(shè)計(jì)。

3.3關(guān)注疲勞損傷

在橋梁工程投入使用以后，一些結(jié)構(gòu)性問(wèn)題往往是由疲勞損失所引起的，因此，在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要從使用的角度出發(fā)，考慮橋梁在投入使用以后可能面臨的疲勞損傷問(wèn)題，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。橋梁工程使用時(shí)受到車(chē)輛動(dòng)荷載和重力的影響最大，此時(shí)，在橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)一定的應(yīng)力，如果這些應(yīng)力無(wú)法及時(shí)釋放出來(lái)，且過(guò)度集中將會(huì)使橋梁結(jié)構(gòu)面臨損傷。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)這些應(yīng)力的分布情況，來(lái)采取有效的應(yīng)力釋放策略，避免應(yīng)力的過(guò)度集中。

3.4修正耐久性計(jì)算公式及參數(shù)

在橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方面，通過(guò)耐久性模型的建立，有關(guān)設(shè)計(jì)人員可以在該模型中進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分析。結(jié)構(gòu)耐久性模型在建立以后，設(shè)計(jì)人員需通過(guò)模型中的相關(guān)公式和參數(shù)修正和調(diào)整來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。因此，其中某一個(gè)參數(shù)的改變都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生非常大的影響，比如，鋼筋銹蝕程度、混凝土保護(hù)層厚度，均會(huì)影響橋梁結(jié)構(gòu)性能。如果要提升耐久性，有關(guān)設(shè)計(jì)人員必須要充分分析各種材料參數(shù)對(duì)于應(yīng)力效應(yīng)的影響，不斷對(duì)每個(gè)參數(shù)加以修正。當(dāng)然，耐久性模型中，同樣需要考慮其他方面的因素，在保障各種結(jié)構(gòu)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，來(lái)確定最為合理有效的結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工方案。

4結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，很多橋梁工程在投入使用以后都會(huì)面臨結(jié)構(gòu)耐久性不足的問(wèn)題，如果要使得橋梁工程能夠在其設(shè)計(jì)年限內(nèi)保持最佳運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，在前期設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)和優(yōu)化，最大程度上使橋梁結(jié)構(gòu)滿足工程標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳柳濤.橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].電子工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2020（4）：201-202.

[2]柏猛.橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法研究[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2018，37（10）：94-96.

[3]李浩新.基于橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的研究分析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（1）：354.

收稿日期：2020-07-11

作者簡(jiǎn)介：馬軍元（1988—），男，回族，寧夏固原人，本科，工程師，研究方向：公路橋梁。