公路橋梁設計的安全性和耐久性研究

（中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東廣州 510230）

隨著社會與經濟的不斷發展，交通運輸設施的建造成為我國重要的發展方向，公路橋梁工程作為其重要的組成部分，對交通運輸的質量有直接影響。因此，設計人員應重視公路橋梁設計工作，針對設計中存在的耐久性、安全性問題，基于準確的分析結果，結合設計與建設質量的相關要求，提出可提升安全性、耐久性能的必要措施，以延長路面的使用壽命，保證公路橋梁運行的安全性。

1 公路橋梁設計安全性和耐久性的基本要求

在橋梁及公路設計的過程中，項目施工環節受地形及其他環境影響，無法保證設計的結構準確應用于實際地形中。為提升公路橋梁設計的精準度，應充分考量設計環節中涉及的材料及結構方面的問題，制定科學合理的方案，提升公路橋梁的安全性和耐久性[1]。

在橋梁建設過程中應考慮跨度連續梁結構及城市分布等方面，保障整體設計圖紙的作用效果，考量周邊居民或其他生活環境對橋梁建設的影響。在設計公路橋梁的過程中，須做好地基處理工作，地基采取的方案應準確配合實際地形結構，確定使用基礎結構的方式，選擇節省人力、物力資源的施工具體方案，保證基本結構建設的完整性、可利用程度對應后續工程的建設，保證附屬設施鋪設安裝的具體效用。由于施工過程部分工作需要在野外完成，外界環境具有不可控的特點，要求施工作人員選用先進的技術，在保證自身防護工作的完備性的基礎上，有效應對惡劣環境帶來的不利影響，同時配合使用便于運輸的設備，提升公路橋梁建設的質量和設計的科學性。

2 目前公路橋梁設計中安全性和耐久性存在的問題

2.1 預應力損失

管道壁與預應力鋼筋間存在摩擦作用，臺座間會出現應力松弛的情況，在溫度差的作用下，可能會導致應力損失。設計環節應用的鋼筋和錨具會在溫度和外界條件的作用下產生變形和壓縮。公路橋梁需要使用大量的混凝土，混凝土具有彈性壓縮的特性，在收縮過程中會發生形變。

在設計環節應強化計算工作，結合外界施工具體狀態準確衡量張拉次序，根據不同的施工要求，選擇張拉的方式控制對應結構間的張拉作用，考量溫度、其他結構的相互作用對應力鋼筋混凝土等結構產生的具體影響，避免出現安全隱患[2]。

2.2 截面抗裂性能較差

預壓預應力混凝土受彎構件的影響，在不同級別抗震特性的影響下作用于全部或部分預應力構件中，由于短期效應組合的配合應用，使混凝土構件出現正截面拉應力的情況，部分預應力超出限制應力值。實際設計過程中橋梁跨度較大，整體結構重力較高，應根據結構耐久性的要求，設計實施全應力構建。

2.3 結構擾度有待提升

公路橋梁中預應力混凝土結構撓度受承載載荷、部應力的同時作用，部分設計人員為了保證公路橋梁建設的美觀性，設計了多種結構的預應力，無法準確考量以上兩種影響結構撓度產生要素對實際應力混凝土結構變化的作用，導致混凝土出現向上反拱的情況，不符合公路橋面平整度的要求[3]。在后續的設計環節應準確把控應力鋼筋的含量，應用豎向位移結構，提升整體安全性。

3 提升公路橋梁設計安全性和耐久性的方法

3.1 重視安全性和耐久性研究

目前某些公路橋梁設計單位在進行橋梁設計時，更注重公路橋梁外在的美觀性，并堅持節約施工成本的理念，未著重考量安全性、耐久性，忽視了公路橋梁在后續使用過程中安全問題。

在后續的設計環節，相關人員應轉變設計思想理念，秉持以質量為先的原則。充分考量公路橋梁承載力中包含的承載極限，考慮其他可能影響公路橋梁使用質量和水平的要素，明確各項參數指標，配合后續施工階段的具體工序和流程，實施嚴格的質量監控和管理措施，延長公路橋梁的使用壽命。

3.2 完善現有公路橋梁設計制度

由于公路橋梁屬于國家基本交通建設工程，為促進行業發展，相關部門應完善目前各項制度，針對其設計施工環節存在的具體行為，提供對應的管理方法、管理意見，監督公路橋梁設計部門嚴格按照對應的規章制度，開展相應的工作活動。此行為可有效管控公路橋梁設計的質量，避免發生安全事故，通過將規章制度健全化，嚴格管理設計環節的具體操作，為后續制定科學合理的設計方案，提供制度支持，保證使用的材料設備等滿足質量及建設標準，保障及把控設計效果[4]。

3.3 全面考量影響耐久性的要素

在公路橋梁耐久性的設計環節，設計人員應基于施工工藝和材料的相關標準和參數，提供對應的提升耐久性的方案，考量的層面應集中在整體結構上易忽略細小的環節和部位，將公路橋梁后續保養維護及使用環節中出現的問題，加入設計標準及設計安全性耐久性考量的范圍內。

相關人員應解決公路橋梁設計中影響質量和運行效果的問題，強化對后期維修維護及施工管理，準確確定具體的使用性能要素，根據牢固性、耐久性等多方面的要求，重視其結構設計中的細小問題，滿足國家規定和相關要求，按照建設標準全面應用多方面的新型技術，有效應對維修保養及檢測加固等方面會影響后續使用質量的問題。評估橋梁承受災害危險的能力，確定公路橋梁可承受的危險水平，保證在設計圖紙的指引下，提升不同結構應對多種災害的實際效用，延長使用壽命。

耐久性能提醒在公路橋梁使用、施工、后期維護的全部環節，因此，設計人員應按照整體流程，為設計、建設、管理、后期維護等多個環節提供相應的解決辦法，采取協調合作的方式，全面提升公路橋梁設計的安全性和耐久性。

3.4 增加混凝土層的保護厚度

加厚混凝土保護層是提升鋼筋混凝土等結構黏合力的關鍵措施，通過此種方式可避免鋼筋受到外界物質的侵蝕作用，可有效阻擋有害介質滲入混凝土。

在使用過程中，外界環境、混凝土中包含的氯離子會擴散到鋼筋表面，其擴散的時間與形成的保護層厚度平方成正相關。增加混凝土保護層厚度應充分考慮到這一密切關系，保證設置的厚度符合擴散時間[5]。除了氯離子外碳化現象，產生二氧化碳會降低結構物的黏合力，在設計混凝土保護層厚度的環節中，為增強其對鋼筋等其他結構的保護性能，應適當增加混凝土保護層的厚度，保證其結構可維持相應的耐受力作用。

3.5 強化疲勞損傷的研究力度

疲勞損傷會導致鋼筋開裂，出現道路橋梁坍塌的情況，為解決以上問題，研究人員提供了新型的解決辦法，積極應用多種技術，保障鋼筋結構的穩定性。由于選用的強化混凝土的技術未有效解決人為損害和材料腐蝕等問題，出現了疲勞損傷加劇的情況。相關技術人員和單位應強化現階段使用的具體技術，提供技術革新及優化問題解決方法的具體措施，有效應對鋼筋疲勞損傷問題[6]。

3.6 提升公路橋梁的截面抗裂性能

在公路橋梁耐久性和安全性設計方面，應充分考慮截面抗震抗裂性能對實際結構的作用效果，準確對預應力混凝土結構裂痕進行分級，通過計算和實時設計判定公路橋梁對應的抗震抗裂性能，現階段主要采用三個等級區分混凝土結構的對應性能。一級要求下不允許出現裂縫，二級要求下可以出現裂縫和非標準組合，三級標準作用下完全允許裂縫的產生。針對不同的橋梁公路結構對應的截面，充分考慮對應等級要求，從軸心受力及受彎結構相關層面計算裂縫可能寬度，使用推算模擬技術，保證后續施工工作的科學性。

3.7 重點管控公路橋梁超載問題

第一，公路橋梁超過使用年限仍繼續使用；第二，車流量超過設計要求；第三，行駛的車輛自重嚴重違規。

基于以上三種情況，要求相關部門及車輛管理單位共同作用，注意防范因超載產生的結構破壞問題，定期檢查公路橋梁內部損害情況，提供對應的修復辦法，降低公路橋梁損害產生的影響，利用周邊影響因素管控的方式，充分調取和檢測橋梁外部產生裂縫的材料，及時對橋梁的損壞部位進行處理和補修，保證公路橋梁的安全性和耐久性。

4 結語

綜上所述，為保證公路橋梁建設的安全性能，應結合國內外優秀的設計經驗和案例，轉變設計理念，強化管理力度，采用階段性和全過程管理的辦法，積極應對可能影響結構安全性能的問題，并提供對應的解決方案，提升公路橋梁的運行質量。