強化公路橋梁穩定性設計思路分析

文/付方玉、熊堯

1 前言

從我國交通發展歷史方面分析，公路橋梁對于交通事業的發展有著重要的影響。但是，目前的道路交通運行車輛數量比較多，增加了橋梁的運行壓力，因此在設計環節，本文結合實際情況采取針對性措施，提高公路橋梁的設計總體水平，從根本上解決和處理安全性、舒適性的問題，進而保證公路橋梁運行更加穩定與安全[1]。

2 公路橋梁中的穩定性設計問題

2.1 橋梁設計標準較低

隨著我國經濟與社會的高速發展，橋梁承載力有了很大提升，但是很多城市在道路建設的過程中，依然使用傳統設計理念，等級比較低，設計方案根本不能符合當前的運行標準，進而造成很多安全事故發生，嚴重威脅人們的生命安全。

2.2 施工和管理水平很低

在橋梁運行過程中，發生了一定程度的坍塌、損壞等事故，這是因為有些橋梁的施工和管理水平比較低，不能達到規定標準要求，橋梁可靠性比較差；另外，設計方案中選擇的材料的強度性能不足，不能符合技術的標準要求，建設難以達到規范性的要求，偷工減料的問題比較嚴重，材料選擇和使用以次充好，完全忽視設計方案和技術標準的規定，這些都有可能導致橋梁運行安全性難以達標，出現嚴重安全事故[2]。

2.3 不合理的橋梁設計

在設計方案確定的過程中，設計人員確定設計方案時都會從結構強度性能方面出發進行數據計算，但是若沒有從結構體系、結構組成結構、結構施工材料、結構維護與管理、耐久性設計以及施工環節的人為因素方面考慮和分析，就容易導致結構的可靠性很差；此外，設計人員的專業素質比較低，很多設計人員的經驗嚴重不足，工作積極性也比較差，不能積極學習先進設計理念和文化知識；另外，通過靜態性的思維解決當前的技術發展問題、橋梁不同的應用環境以及設計對象都會給結構體系造成不良影響、規范化標準比較差、沒有選擇新技術、新材料以及新工藝，同時各種先進技術的研發和應用不能順應社會的發展和進步，導致很多設計理念不能有效應用，極大影響整個橋梁結構的性能，同時還會對項目的運營造成一定的威脅，尤其是投入較長時間運行的橋梁項目，可能會出現很多質量問題和安全隱患，而這些都是設計人員需要綜合分析的問題[3]。

2.4 耐久性考慮不足

當前我國很多橋梁項目在設計中，都有如下的傾向和問題：設計方案確定過程中，沒有充分分析耐久性方面的問題，或者只是將耐久性作為一個基礎的因素考慮和分析，沒有明確規定使用年限方面的標準要求，導致耐久性設計無法達到規定標準。在具體的橋梁設計環節，設計人員應從材料、結構、環境等方面出發進行分析，保證結構符合耐久性標準，同時還要確定具體的維護條件，以保證橋梁運行更具安全性和標準化[4]。

3 公路橋梁中穩定性設計方面的加強措施

3.1 加厚保護層設計

當前，很多建筑工程結構都會選擇使用鋼筋混凝土復合材料進行施工，這是組合形成的混合混凝土結構體。一般情況下鋼筋容易受到外部環境而出現腐蝕問題，比如生銹、氧化、氯化等，而混凝土可以充分保護鋼筋結構。在混凝土包裹鋼筋材料之后，可以消除腐蝕的問題，提高結構耐久性。但是，混凝土的作用是雙重的，混凝土結構的各個組分會給鋼筋材料產生影響，如果在混凝土加入砂石材料，則會將其在鋼筋內部相對移動情況下出現磨損鋼筋材料的情況，或者其中還有部分化學組分給鋼筋帶來腐蝕影響，也會導致腐蝕嚴重的問題。此外，如果不能適當處理混凝土結構，就會導致澆筑后出現嚴重腐蝕問題。在鋼筋混凝土結構的澆筑、養護等過程中，只要發現鋼筋混凝土存在任何問題，工作人員都應及時解決和處理，以防止產生更加嚴重的負面影響。通過混凝土結構對鋼筋進行保護，可以提高保護效果，從根本上去除各種腐蝕性問題，促進鋼筋強度、剛度的提升，滿足橋梁的承載性能需要[5]。

3.2 鋼纖維混凝土設計

在橋梁工程中，鋼筋混凝土結構會給生態環境造成不利的影響，成本也比較高。另外，通過采用鋼纖維混凝土進行施工，能夠有效提升結構的穩定性。與傳統鋼筋混凝土材料對比分析，鋼纖維材料的加入不僅可以保證強度性能合格，其他方面的性能也都比鋼筋混凝土材料要好，成本也更低；同時，鋼纖維混凝土材料的抗壓性能也比較高，都比傳統材料更具優勢[6]。因此，對于溫度變化比較頻繁、交通流量非常大的公路橋梁項目，使用鋼纖維材料可以有效降低裂縫的發生率，防止出現裂縫擴散的情況，進而可以延長公路橋梁的使用壽命，降低項目成本，提升整體效益。在公路橋梁的設計中，相關人員應盡量選擇使用鋼纖維混凝土材料。在具體應用中，避免發生結團問題，合理優化施工流程，并做好鋼纖維混凝土設計方案的確定工作，各個組分的材料質量合格，嚴格按照工藝順序進行投料攪拌制作，從而提升鋼纖維混凝土材料的性能，滿足公路橋梁的運行需要[7]。

3.3 防腐涂層設計

鋼筋混凝土是目前公路橋梁的主要施工材料，應用范圍比較大，但是對于各個關鍵性的結構部分，鋼筋砼的應用仍然受到很多因素的干擾和影響。比如，某些公路橋梁項目實施中，附帶有橋墩結構形式為“V”或者“W”形，導致某些低洼的部位上極易產生積水的問題。長期運營下，如果沒有組織專業人員及時清理，積水逐步深入結構內部，和鋼筋接觸后就會導致腐蝕問題加重。因此，在公路橋梁結構的設計中，設計人員應該綜合分析合適的公路橋梁結構形式，并逐步改善這一問題。當前，很多公路橋梁都會選擇使用環氧樹脂類型的膠結劑進行鋼筋防腐蝕處理，主要是將其涂刷到表面，形成具備防腐蝕效果的表面結構，進而提升鋼筋耐久性，延長公路橋梁的使用壽命[8]。

3.4 大力引進計算機技術

目前，在公路橋梁設計計算、繪圖等環節，都會通過計算機開展設計，以此可以保證設計工作順利進行，提高設計質量，達到現場施工的要求。此外，虛擬技術的研發和使用，提升了規劃設計水平，能夠將設計方案以真實橋梁的形式展示出來，準確分析項目存在的問題和不足，優化設計方案，進而切實提升公路橋梁的總體水平，滿足現代交通運行需要[9]。

此外，在橋梁穩定性設計過程中還需要引進新型橋梁抗震設計方法，提高橋梁的穩定性。另外，一旦橋梁結構自身力大于地震作用力時，就會給橋梁穩定性造成很大影響，嚴重時還會出現結構破壞以及結構折損等問題。因此，在進行穩定性設計中相關設計人員可以通過使用BIM 技術進行設計，BIM 技術具備可視化、建模化以及信息共享等功能。設計時通過構建BIM 精度模型，只需要將相關設計參數輸入到模型系統中，就能將橋梁各方面參數直觀地展示給設計人員，設計人員可按照橋梁抗震需求調整設計值，從而提升整體設計效果。此外，在橋梁抗剪力設計以及延伸力設計上，同樣也可在模型中進行模擬，評估橋梁抗震能力。

3.5 增加節點連接設計中的穩定性

在橋梁節點連接設計環節中，傳統的方式會將把關結構簡化為聯系連接的方式，這種方式剛性不足會出現變形等情況。所以，在節點連接設計上需要提升節點連接剛度，提升整體穩定性。首先，設計人員需要計算連接點的承載范圍，確定承載能力理論值，然后針對墩柱下部埋深以及墩柱面積進行計算，以保證墩柱與結構節點的連接質量得到提升，減少結構因素以及外界因素產生的荷載作用引起質量問題。

4 結語

總而言之，在公路橋梁穩定性設計的過程中，要想達到穩定性的要求，就需要工作人員在設計方面綜合評估橋梁穩定性的運行狀態，從而在設計層面、材料以及技術上加大研究力度，探尋出科學有效的設計手段，提升設計能力。