市政道路橋梁安全性與耐久性設計

胡群輝 胡建兒

摘要：道路橋梁設計不僅僅關系著城市交通的暢通性，還關系著城市經濟發展，在設計過程中，要注重其安全與耐久，全面提升設計質量，確保其可靠發展。針對此，開展道路橋梁設計安全性、耐久性的研討，通過對其設計進行分析，結合工程，旨在為市政道路橋梁的穩定發展提供可靠意見。

關鍵詞：市政道路橋梁;安全性設計;耐久性設計

一、影響橋梁安全性和耐久性的因素

1.設計方面的因素

在道路橋梁設計中，設計理念和結構體系的構建是十分重要的。在具體設計過程中，部分設計人員不能真正從基礎理論上對橋梁所受的力進行完整性的分析計算，只是沿用以往的經驗進行粗略的計算，易導致橋梁結構產生變形。還有部分設計人員更多的是關注結構的強度，而忽略了結構的完整性及使用材料的合理性，這種人為因素也會在很大程度上影響橋梁的安全性和耐久性。

2.施工方面的因素

工程質量的好壞直接影響橋梁的使用，而在現階段道路橋梁的施工中存在很多的問題。一些小型的施工單位，由于技術水平比較低，在施工過程中經常忽視現行的標準和規范，僅僅依據經驗施工，有時通過降低規范標準進行橋梁建設，導致橋梁質量得不到保障，其安全性和耐久性也受到了不同程度的影響。很多道路橋梁使用才幾年，就出現了各種各樣的問題，例如鋼筋銹蝕、鋼筋外露、鉸縫脫落等，這些都是橋梁安全性和耐久性方面存在的問題。一些施工單位為了獲取較高的經濟利益，以次充好，使用不合格的建筑材料;還有一些施工單位技術人員學歷較低，技術水平不到位，在施工時操作不規范。另外，很多施工單位在施工管理方面做得不到位，未采取安全措施，沒有對施工人員進行專業的橋梁安全和質量等方面的培訓，進而導致了安全事故的發生，也嚴重影響了橋梁的施工質量。

3.后期養護管理方面的因素

我國道路橋梁的建設一般都比較注重前期的設計和中期的施工，很少關注橋梁在運營過程中的養護管理，這在一定程度上影響了橋梁的安全性和耐久性。例如遇到雨雪天氣時，如果積雪和積冰處理不及時，就會化成水滲透到橋梁的面層和結構層，進而使得橋梁鋼筋被銹蝕，混凝土出現開裂。橋梁的伸縮縫經常被垃圾填堵，如果不及時清理，就會影響橋梁結構在受力時的正常伸縮變形，使得部分構件被破壞，進而影響橋梁的整體穩定性。橋梁結構中的一些附屬構件的使用年限較短，在發生破損或移位時，養護人員應該及時更換，以保證橋梁的正常使用，確保通行者的安全。這些后期維修養護中出現的問題都直接影響了橋梁的安全性和耐久性，同時也在一定程度上縮短了橋梁的使用年限。

二、提高橋梁安全性和耐久性設計的措施

1.構造安全性與耐久性設計方法

（1）一般構造

1）相關研究結果表明，在所有影響橋梁安全性和耐久性的非人為因素中，鋼筋腐蝕是最為關鍵的一個因素。由于橋梁結構中的鋼筋基本上全部被混凝土包裹在內，從而使得鋼筋的腐蝕速度與混凝土的厚度存在著密切的關聯性。但混凝土的厚度過大會導致材料浪費，而且會增大表面裂縫的發生概率。因此，要對混凝土的厚度進行合理設計?；炷撂蓟卿摻钿P蝕的前提，一般情況下，只有保護層混凝土碳化，鋼筋表層鈍化膜破壞，鋼筋才有可能銹蝕。

2）橋梁工程中的鋼筋在不同環境中，對混凝土保護層厚度的要求有所差別，但必須使保護層的設計厚度大于鋼筋的直徑，預應力鋼筋的保護層厚度應大于等于孔道直徑的1/2，如果是采用先張法的構件，則保護層的厚度應與普通鋼筋的保護層厚度相同，也可在原本的基礎上增加10mm。當設計中選用的鋼筋為直徑16mm的熱軋鋼筋時，可適當降低保護層的厚度，降幅最多不得超過5.0mm。

（2）防排水構造

1）在橋梁設計過程中，要確保水能夠及時、快速地從橋面上排出，避免出現積水下滲的情況?？蓪蛎嬖O計成較大的坡度，以便于排水。橋面排水應通過專門設置的管道排出，不得將結構構件的混凝土表面直接作為排水通道。排水管道的出口不得緊貼混凝土構件表面，應離開混凝土墩柱或其他構件表面一定距離。

2）橋梁設計施工中，在沒有特殊要求的情況下，不要將排水管置于混凝土內部，以免管道失效后，影響更換?？梢圆捎脩覓斓姆绞綄⑴潘艿踉跇蛎嫦?，也可置于主梁空隙中，或是布設在邊緣的管溝內。橋梁中設置的排水系統除了要堅固之外，還應耐用，要時刻保持暢通，選擇的材料應具有良好的抗腐蝕性;在橋梁結構排水容易出現滲漏的部位，應設置替代出口，以免造成積水。

3）在橋梁防水構造設計中要遵循防排結合的原則，防水設計可采用以下措施：選擇具有強抗滲性、耐高溫性、黏結性的防水層，并精心鋪設;橋面防水設計中，柔性防水和剛性防水相結合;加強梁端封頭混凝土及鉸縫施工質量控制，避免梁頭和鉸縫滲水。

2.結構優化設計措施

（1）結構整體優化

在橋梁結構設計中，可以將梁體與橋面鋪裝層有機結合起來，以此來增強橋梁整體抗疲勞損傷的能力，從而避免雨水下滲造成鋼筋腐蝕，影響結構耐久性。橋面可采用高性能混凝土進行鋪筑，并在鋪裝層內設置鋼筋網（伸縮縫和連續墩墩頂設置加強鋼筋網），避免混凝土開裂。在對主梁的結構進行設計時，可在梁體中設置排氣孔，從而達到內部降溫的效果。

（2）疲勞損傷設計

1）在材料的選擇上，應采用高性能混凝土，以具有耐腐蝕性能的混凝土作為首選。應根據使用環境類別和環境作用等級，按照相關規范選用耐久性所需的混凝土最低強度等級、最大水膠比和混凝土膠凝材料等。

2）將安全性與耐久性設計作為依據，最大限度地降低結構疲勞損傷出現的幾率。混凝土樁基、墩柱結構面臨的腐蝕是地下水和地表水中硫酸根離子、鎂離子、氯離子的化學侵蝕，主要通過提高混凝土的設計強度、增加保護層厚度、提高混凝土的密實性等措施來預防。在對混凝土進行制備時，應對水泥的用量進行控制，摻入適量的外加劑，減少水泥用量。

3）由于橋梁結構的疲勞損傷基本上都是荷載所引起，故此應加強抗荷載設計，從而使橋梁能夠承受更大的荷載。如設置橡膠支座，并對支座的位置進行合理布設，從而發揮出支座的作用，避免其受到撞擊?？稍跇蛄荷显O置監測設備，對橋梁進行安全監測，提前發現問題，及時進行處理，增加其耐久性。

（3）抗震設計

在橋梁結構設計中，為達到抗震規范標準要求，應對橋梁進行抗震設計。下部結構配筋應考慮抗震設計，橋墩墩柱設計成延性保護構件，保證抗震需求。

震害調查顯示，在強烈的震動作用下，按規范進行抗震設計的結構很多情況下并不具備抵抗強震的足夠強度，但有些結構卻沒有倒塌，甚至沒有發生嚴重破壞。這些結構能夠在地震中幸存，是因為結構的初始強度能夠基本維持，沒有因非彈性變形的加劇而過度下降，也具有較好的延性。

延性抗震理論不同于強度理論的是，其是通過結構選定部位的塑性變形（形成塑性鉸）來抵抗地震作用的。利用選定部位的塑性變形，不僅能消耗地震能量，還能延長結構周期，從而減小地震反應。地震之所以造成結構損壞甚至倒塌，原因是其激起的地震慣性力超過了結構的強度。如果純粹依靠強度來抵抗地震作用，無疑會造成材料的巨大浪費。因此，在抗震設計中，利用塑性鉸減小地震力并耗散能量是行之有效的辦法。

結束語

綜上所述，為全面提升道路橋梁建設質量，保障安全與耐用，需要始終堅持安全、耐藥的設計主線，結合地域差異，分析當地的地理因素、自然環境及氣候變化，分析內外因素對工程的影響，將結果應用在具體設計中，全面確保道路橋梁安全、耐用。

參考文獻

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