公路橋梁設計中的安全性和耐久性探討

馬燕敏

摘要：近年來，我國經濟水平不斷提升，推動了我國基礎工程建設發展，我國公路橋梁工程建設規模日益增大，數量不斷增多。在公路橋梁工程建設過程中，嚴格控制工程設計質量可確保公路橋梁施工作業順利進行。目前，公路橋梁設計過程中存在一些影響公路橋梁安全性與耐久性的問題，相關單位應重視公路橋梁設計研究工作，提高公路橋梁設計水平，為后續橋梁工程建設奠定良好基礎。

關鍵詞：公路橋梁設計;安全性;耐久性

1 引言

在實際的設計工作中，主要考慮承載能力與正常使用這兩個狀態，其中，前者指的是對即將喪失服務能力的實際狀態下對承載能力進行控制，其設計基本原則為荷載效應對應的最不利組合不能超過結構抗力。根據荷載、材料與實際工作條件的安全系數，綜合考慮各類因素共同作用下結構體系安全儲備，屬于極限狀態法，主要保證的是設計安全性。而后者是指對正常使用狀態下的結構應力及裂縫與變形等進行控制，使其處在一定限度之內，主要保證的是設計適用性。

2 保證公路橋梁設計安全性、耐久性的意義

公路橋梁安全性是從橋梁的結構、承載能力等方面的評定，而在對橋梁質量進行評定時，則是從結構合理性、結構重要性系數等來提出的，在安全模型、采集數據樣本等環節中則需要針對應力、扭矩等進行分析。公路橋梁的耐久性則是從正常條件下橋梁在正常使用狀態時的時間長度和頻率、次數，在理論層面中則是針對材料、工藝含量等來說的。可以說公路橋梁的安全性、耐久性屬于同一問題中的兩個層面，不論是哪一個層面，一旦出現問題都會對群眾的生命財產安全產生直接的影響。加之公路橋梁有著投資大、周期長等特點，如果在開展建設施工前沒有做好全面的規劃與設計，那么勢必會在后期施工中出現秩序混亂、交叉施工等問題，甚至還會對經濟效益、社會效益等方面產生出一定的影響。因此在公路橋梁設計中需要從整合文獻資料出發，做好實踐調查與研究工作，找出目前公路橋梁設計中存在的問題，在轉變傳統設計思想與認知的基礎上做好調整工作，確保公路橋梁設計的合理性，滿足施工要求。

3 公路橋梁設計中存在的問題

3.1 公路橋梁設計理論與思路缺乏完善性

現階段，受傳統設計思路以及多種因素的影響，我國大部分的公路橋梁設計者在設計思路方面存在較大偏差，這部分設計者在設計時設計思路更傾向于道路橋梁的強度設計與強度極限，導致在設計思路方面忽略道路橋梁耐久性的考慮。但道路橋梁在實際使用過程中，其實際表現才是能道路橋梁性能的最真實體現。

3.2 未科學設計公路橋梁結構體系

在開展公路橋梁設計工作時，應以公路橋梁的具體結構為基礎，確保公路橋梁結構與連接構件設計合理。在選擇公路橋梁施工材料時，應加強施工材料控制工作，保證結構體系的安全系數，保證工程項目整體、局部材料的安全性，使公路橋梁結構構造體系滿足建筑規定的設計標準，不斷提高公路橋梁的耐久性、安全性。在實際設計工作中，未充分考慮公路橋梁結構的整體性、結構構件的安全系數等問題。在對受力情況進行計算時，未進一步審核計算結果，在設計方案中受力標識不明顯，路橋局部構件的受力較大。一些工程的上部結構與下部結構設計均未達到相應的標準要求，降低了公路橋梁的耐用性、安全性。

3.3 橋梁的施工與管理水平相對較低

大量橋梁破壞實例引起了業界對橋梁工程安全性的重視。普遍認為導致事故發生的主要原因為野蠻施工與管理不當。針對短期內就產生的事故，大多是因為施工質量不合格引起的，常見問題有材料強度不滿足要求與所用施工工藝不符合要求等;還有一些橋梁工程存在偷工減料和材料以次充好等實際問題，給橋梁安全帶來很大的威脅。

4 公路橋梁設計中保證安全性及耐久性的建議

4.1 重視公路橋梁損傷性設計

公路橋梁設計中，應考慮橋梁承受的荷載作用力較大，易在橋梁內部出現循環應力，導致結構疲勞損傷等各種問題。隨著疲勞損傷的不斷累積、擴展，會導致公路橋梁出現宏觀裂縫。在這種情況下，若未采取科學措施對裂縫進行控制會導致公路橋梁出現裂縫、坍塌等問題。在對公路橋梁進行設計過程中，應全面分析橋梁損傷特點并開展有效的設計工作，并以公路橋梁疲勞損傷的具體特點為基礎對公路橋梁的整體性能進行分析。目前，公路建設部門較為重視公路橋梁疲勞損傷問題，已積極采取各種措施對該問題進行合理控制，有利于防止公路橋梁在后期使用過程中出現各種安全事故。

4.2 加強保護層設計

保護層設計主要針對的是鋼筋混凝土構件，避免鋼筋與大氣直接接觸造成碳化現象。一般將構件內部鋼筋到構件表面的距離就是保護層的厚度，保護層厚度越大外界侵入構件內部的概率就越小，間接提高了鋼筋混凝土構件的耐久性，。但要注意保護層厚度太大也會起到反作用，受到外來壓力時，所產生的裂縫也會變大，安全性反而會降低，所以必須合理設計構件保護層厚度，針對不同地區、不同環境、不同構件，鋼筋保護層厚度必須滿足規范要求。另外為了加強構件的耐久性，混凝土強度的設計也尤為關鍵，如果施工時選用的低強度的水泥，配置的混凝土卻是高強度的，那么水泥用量就會大幅增加，不僅耗費資源，而且水化熱大澆筑的混凝土構件極容易產生裂縫，相反情況也會產生弊端，因此混凝土的強度設計也要進行規范。

4.3 提高對橋梁超載問題的關注程度

橋梁超載會引發疲勞問題，導致疲勞應力大幅增加，使損傷加劇，嚴重時還會造成結構破壞。此外，超載引起的損傷往往難以恢復，導致橋梁在正常使用情況下工作狀態產生變化，對橋梁安全性及耐久性造成影響。比如，對于混凝土橋梁而言，一直被人們視作一種耐久性很好的橋梁，而在汽車超載影響下，也會產生裂縫;即便卸載卸除之后裂縫可以閉合，但因為結構已經被損壞，所以構件剛度已經明顯下降;在這種情況下，處于正常使用荷載狀態時，可能不會產生裂縫的結構也會產生裂縫或遠超規范要求的變形。

4.4 優化與完善公路橋梁設計規范

公路橋梁的安全性與耐久性與社會經濟的發展、社會民眾的實際生活都具有緊密的聯系。所以，為了提升公路橋梁的安全性與耐久性，減少道路橋梁在使用過程的安全隱患，必須針對公路橋梁設計規范進行優化與完善，制定更詳細的設計規范與明確的設計要求，為公路橋梁的安全性與耐久性的設計思路提供更明確與完善的基礎支持，對于提升公路橋梁安全性與耐久性發揮著重要的指導作用。

5 結束語

總而言之，隨著經濟建設的進一步發展，我國公路橋梁的運行負擔正在日益加重。在這樣的背景下，需要公路橋梁工程建設具有更高的質量保證。這就需要在公路橋梁工程進行實際的設計時，多關注公路橋梁的安全性和耐久性，將更多先進的設計理念以及相關的設計創新方法合理地應用到公路橋梁的設計之中，從而使得所設計出來的公路橋梁具有更高的質量水準，在更好地保障出行人員安全的前提下，進一步提升公路橋梁工程建設的安全性和耐久性。

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