高速公路道路橋梁設(shè)計中存在的問題及應對措施

吳軍

摘 要：近年來，我國高速公路交通行業(yè)中，道路橋梁是十分重要的基礎(chǔ)設(shè)施，居民對橋梁建設(shè)的需求也越來越高。只有真正做好了道路橋梁的設(shè)計工作，才能保證道路橋梁工程的施工質(zhì)量。但目前，高速公路道路橋梁設(shè)計中仍存在諸多問題，例如，高速公路道路橋梁設(shè)計與實際施工相脫節(jié)，高速公路道路橋梁設(shè)計所依托的理論體系不完善，高速公路道路橋梁設(shè)計中建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計協(xié)調(diào)不充分，輕視工程耐久度及承載能力。為了解決這些問題，設(shè)計單位在設(shè)計時要考慮施工的可行性;加強理論體系更新，有效滿足實際設(shè)計工作需要;加強高速公路道路橋梁設(shè)計工程中建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)的協(xié)調(diào);重視工程耐久性及安全性設(shè)計。

關(guān)鍵詞：高速公路;道路橋梁設(shè)計;安全隱患;應對措施

中圖分類號：U412;U442.5文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）15-0101-03

Abstract： In recent years， in China's expressway transportation industry， roads and bridges are very important infrastructure， and residents' demand for bridge construction is becoming higher and higher. Only by doing a good job in the design of roads and bridges can we ensure the construction quality of roads and bridges. However， at present， there are still many problems in the design of Expressway roads and bridges. For example， the design of Expressway roads and bridges is divorced from the actual construction， the theoretical system relied on in the design of Expressway roads and bridges is imperfect， the coordination between architectural and structural design in the design of Expressway roads and bridges is insufficient， and the engineering durability and bearing capacity are despised. In order to solve these problems， the design unit should consider the feasibility of construction in the design; Strengthen the renewal of theoretical system to effectively meet the needs of actual design work; Strengthen the coordination between architecture specialty and structure specialty in Expressway road and bridge design engineering; Pay attention to engineering durability and safety design.

Keywords： expressway;road and bridge design;potential safety hazard;countermeasures

1 我國高速公路道路橋梁設(shè)計發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國高速公路道路橋梁逐漸由木質(zhì)結(jié)構(gòu)、石質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)展為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等。鋼材和混凝土結(jié)構(gòu)強度高、抗壓能力強、承受荷載能力強，但是混凝土和瀝青路面抗折、抗剪能力差，再加上多數(shù)暴露于外部環(huán)境中，車輛數(shù)量增加迅速且超載現(xiàn)象多發(fā)，以及混凝土配合比控制不嚴格，施工不規(guī)范、驗收不合格等，容易出現(xiàn)道路橋面開裂的問題，大大增加了維護成本。目前，我國高速公路仍在不斷發(fā)展，今后十幾年，中國將投入4.7萬億元，到2030年建成總規(guī)模為40.1萬km的國家公路網(wǎng)。該路網(wǎng)由普通國道和國家高速公路兩個路網(wǎng)構(gòu)成[1]。2013—2030年國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃方案如表1所示。

2 高速公路道路橋梁設(shè)計存在的問題

2.1 高速公路道路橋梁設(shè)計與實際施工相脫節(jié)

高速公路建設(shè)需要建設(shè)單位、勘察單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位等共同參與，而在道路橋梁設(shè)計時，只有建設(shè)單位、勘察單位和設(shè)計單位參與，與工程質(zhì)量緊密相關(guān)的施工單位并未參與其中，導致存在圖紙設(shè)計與現(xiàn)場施工脫節(jié)的問題。在高速公路設(shè)計過程中，多數(shù)設(shè)計人員并未參與施工，在設(shè)計圖紙時只是紙上談兵，導致現(xiàn)場施工時變更圖紙，嚴重影響施工進度及工程質(zhì)量。此外，還有部分設(shè)計人員只考慮設(shè)計產(chǎn)品，對設(shè)計的產(chǎn)品缺乏準確認知，只具備二維圖紙知識而缺乏三維立體認知，導致設(shè)計出來的圖紙缺乏一定的可操作性。同時，設(shè)計單位和勘察單位溝通交流不充分，信息傳遞不完善，導致設(shè)計出來的圖紙和現(xiàn)場地質(zhì)地貌情況有偏差[2]。

2.2 高速公路道路橋梁設(shè)計所依托的理論體系不完善

道路和橋梁建設(shè)必須以相應的理論體系為導向和基礎(chǔ)，但目前，道路橋梁設(shè)計理論體系仍存在諸多缺陷。例如，道路和橋梁施工的規(guī)范多以下限為準，即通過規(guī)定最低合格標準來控制工程施工質(zhì)量，由此導致一些細部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性容易被忽視，產(chǎn)生該類問題的主要原因是缺乏完善和科學的理論體系。而高速公路道路橋梁的方案設(shè)計需要依托一定的理論體系，且設(shè)計方案是道路橋梁施工的基礎(chǔ)，如果設(shè)計方案所依托的理論體系不夠完善、科學，那將會直接影響高速公路道路橋梁施工時的質(zhì)量把控和工程結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性。

2.3 高速公路道路橋梁設(shè)計中建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計協(xié)調(diào)不充分

建筑設(shè)計的基礎(chǔ)思路以功能為主，在滿足基礎(chǔ)功能的基礎(chǔ)上，糅合美學元素，增加工程的美觀性和藝術(shù)性。結(jié)構(gòu)設(shè)計是在滿足建筑使用功能的基礎(chǔ)上，保證工程結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性、耐久性，確定各種材料的種類、用量和用法，并同時保證承重體系和穩(wěn)定體系的可靠性。土木工程具有較長的發(fā)展歷史，幾百年來，建筑與結(jié)構(gòu)各司其職，分工明確，分別取得了巨大的進步，并各自發(fā)展為相對獨立的學科。在幾百年來的發(fā)展過程中，建筑和結(jié)構(gòu)之間也產(chǎn)生過不少沖突，當建筑和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖突時，輕者影響工程的美觀，重則影響工程的安全性和穩(wěn)定性。這是由于設(shè)計人員割裂了建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)系，導致沒有較好地解決二者的沖突[3]。

2.4 輕視工程耐久度及承載能力

工程結(jié)構(gòu)耐久度是影響工程整體運行性能的重要評判標準，決定道路橋梁工程的安全性和運營效率。影響道路橋梁耐久性的因素涉及方方面面，如材料、工藝、施工技術(shù)、設(shè)計等，其中，設(shè)計的作用尤為重要。我國多數(shù)高速公路存在路面開裂、梁體開裂的問題，嚴重影響行車體驗和工程美觀，同時增加了高速公路管理和維修成本。在設(shè)計高速公路過程中，多數(shù)設(shè)計者在計算耐久度時，重點關(guān)注橋梁結(jié)構(gòu)模擬計算，忽視道路結(jié)構(gòu)模擬計算，造成道路設(shè)計深度不足，結(jié)構(gòu)可靠性不足，路橋連接處構(gòu)造脆弱，大大降低了道路橋梁的耐久性。混凝土結(jié)構(gòu)性能與時間相關(guān)性如圖1所示。從圖1可知，混凝土的耐久性嚴重影響工程的結(jié)構(gòu)性能，因此，在設(shè)計時，必須注重混凝土的耐久性問題。

3 解決高速公路道路橋梁設(shè)計中存在的問題的措施

3.1 在設(shè)計時要考慮施工的可行性

高速公路道路橋梁設(shè)計圖紙的主要作用是為施工提供指導和方向，因此，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員應當充分考慮施工的可行性和穩(wěn)定性。高速公路設(shè)計單位應組織集體學習活動，引導相關(guān)工作人員掌握一定的施工知識，使其在開展設(shè)計工作時能考慮到工程設(shè)計和工程施工中可能存在的沖突，并提前避免沖突，提高工程可行性。高速公路相關(guān)設(shè)計單位也可以聘請具備施工經(jīng)驗的人員作為審圖人員。在設(shè)計方案編撰之初，具備施工經(jīng)驗的人員要向有關(guān)設(shè)計人員進行交底，指出設(shè)計中可能與施工存在沖突的地方，使設(shè)計人員提前規(guī)避沖突。同時，也可以在設(shè)計圖初步完成后，協(xié)助設(shè)計人員進行圖紙檢查，發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，對圖紙進行調(diào)整。設(shè)計單位也可以與施工單位進行長久合作，相互交流，相互借鑒，在提高設(shè)計單位對施工可行性重視的同時，提高施工單位對設(shè)計圖紙中項目意圖的理解度[4]。

3.2 加強理論體系更新，有效滿足實際設(shè)計工作需要

設(shè)計理論體系對道路橋梁的設(shè)計工作具有重要意義，在科學、合理、完善的理論體系指導下，有利于選擇合適的橋梁材料和結(jié)構(gòu)，以確保道路橋梁施工的安全性。通過建立起完善的理論設(shè)計體系，重視道路橋梁設(shè)計過程中的各個因素，綜合考慮道路橋梁設(shè)計的各種細節(jié)，能確保工程設(shè)計質(zhì)量，從而更好地延長道路橋梁的使用壽命。對于理論體系，工作人員應當差缺補漏，進一步完善，提高理論體系的適用性。同時，還應該保證理論體系與時俱進，提高更新?lián)Q代速率，讓理論體系能夠更好地發(fā)揮在工程設(shè)計工作中的指導作用。

3.3 加強高速公路道路橋梁設(shè)計工程中建筑專業(yè)與結(jié)構(gòu)專業(yè)的協(xié)調(diào)

高速公路道路橋梁設(shè)計的基本目標之一是保證建筑的安全穩(wěn)定使用，因此，在設(shè)計時，必須把安全第一作為主要原則，通過優(yōu)化設(shè)計，提高安全性。同時，由于道路橋梁對美學要求相對偏低，因此，不能一味地追求所謂的“標志性建筑”而輕視結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定，更不能因為建筑設(shè)計過于偏頗而導致在結(jié)構(gòu)設(shè)計時“有心無力”。

建筑設(shè)計應當在實現(xiàn)建筑基本功能的基礎(chǔ)上，提高行車舒適性，提高工程利用率，增加美學元素等。結(jié)構(gòu)設(shè)計應當在保證結(jié)構(gòu)物安全性及耐久性的基礎(chǔ)上，節(jié)省材料和空間。建筑設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計應相得益彰。為此，要加強設(shè)計過程中建筑專業(yè)和結(jié)構(gòu)專業(yè)的合作深度，共同進行整體優(yōu)化設(shè)計，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)物安全耐用的目標[5]。

3.4 重視工程耐久性及安全性設(shè)計

道路橋梁中安全性以及耐久性是較為關(guān)鍵的內(nèi)容，直接影響道路橋梁使用壽命。為了提升道路橋梁的安全性以及耐久性，需要從以下幾方面入手。

第一，應該更加重視結(jié)構(gòu)的耐久性問題。施工單位要重視提高道路橋梁的耐久性并將其作為重要的設(shè)計原則，統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細節(jié)，使結(jié)構(gòu)易于檢查、維修，以保證橋梁的安全使用，盡可能地減少維修費用。

第二，改善橋梁的超載問題。超載會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，甚至會出現(xiàn)一些超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞事故。因此，交管部門要加強對道路橋梁的管理，嚴禁超載車輛上橋。

第三，適度擴大道路寬度，根據(jù)道路不均勻系數(shù)合理增加車道數(shù)量，合理設(shè)置道路標志標線，規(guī)范車輛通行管理。

4 結(jié)語

道路橋梁是整個高速公路系統(tǒng)的重要組成部分，因此，確保其安全性尤為重要。為確保高速公路道路橋梁的安全性，要進行全過程控制，從設(shè)計之初就要嚴把質(zhì)量關(guān)，提高整體道路通行的安全性;完善高速公路道路橋梁設(shè)計的理論體系;加強高速公路道路橋梁設(shè)計時建筑與結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性;重視工程耐久性及安全性設(shè)計，避免因工程質(zhì)量不達標而造成安全隱患。

參考文獻：

[1]吳云.試論高速公路橋梁施工過程中的安全管理[J].黑龍江交通科技，2019（7）：201-203.

[2]崔文海.高速公路橋梁設(shè)計中的安全隱患及應對措施分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（20）：140-141.

[3]劉旭莉，薛鴻儒.市政道路橋梁工程的施工管理策略解析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（1）：141-142.

[4]李建文.探討道路橋梁工程施工管理中的問題與優(yōu)化對策[J].江西建材，2018（2）：138，141.

[5]楊杰.淺談市政道路橋梁工程的施工管理策略[J].江西建材，2018（3）：100，103.