公路橋梁設計中的安全性及耐久性研究

張明

（青海省交通規劃設計研究院有限公司，西寧 810000）

1 引言

安全性和耐久性是公路橋梁設計中的重要內容。公路橋梁作為重要的交通設施，其質量關乎人們的出行安全性和便利性，提高公路橋梁的安全性及耐久性可有效降低發生交通事故的概率。為了保證公路橋梁設計的安全性和耐久性，相關設計人員需要提高專業素養，積累理論知識與實踐經驗，確保設計方案的科學性、合理性和可行性。

2 影響公路橋梁安全性及耐久性的因素

2.1 理念有待更新

影響公路橋梁安全性及耐久性的因素主要在于設計理念有待更新。近年來，隨著我國工程領域各項技術的不斷發展，公路橋梁建造技術已經有了很大的進步，但是一些先進的公路橋梁建造技術尚未得到廣泛應用。例如，在一些偏遠地區，公路橋梁在設計、建造方面仍然存在諸多局限。由于理念與技術的制約，致使部分設計人員在設計過程中盲目加大主體結構，鋼筋用量、材料標號過于保守，不僅會造成成本疊加，還會因為自重過大影響公路橋梁的安全性和耐久性[1]。

2.2 方案籠統

公路橋梁設計過程中必須遵循因地制宜原則。但是，隨著公路橋梁項目數量的與日俱增，部分建筑設計人員疏于勘察調研，選擇條件相似的設計方案進行批量化設計。這種套用籠統方案的設計與建造方式會使公路橋梁在材料和結構選擇方面存在誤差，最終影響公路橋梁的安全性和耐久性，并且使公路橋梁在后期營運中耗費大量人力、財力、物力進行施工維修與養護。

3 強化公路橋梁安全性及耐久性的意義

3.1 有助于提升公路橋梁的經濟效益

強化公路橋梁設計的安全性及耐久性，有助于提升公路橋梁的經濟效益。通過合理設計，使公路橋梁從結構設計到材料選擇都符合實際要求，不僅可以基于合理設計實現順利施工、縮短建設周期、節約資金、最大程度降低耗損，還可以減少后期養護頻次和維修費用，從而提高公路橋梁工程的經濟效益。

公路橋梁建成之后承擔著交通運輸的重擔，如果由于安全性與耐久性不足，出現安全事故，不僅會造成不可挽回的經濟損失，嚴重時還會出現人員傷亡，所以必須重視公路橋梁的安全性與耐久性設計，確保公路橋梁的經濟效益。

3.2 有助于提升公路橋梁的社會效益

公路橋梁是人們日常生活中必不可缺的出行要道，具有如下社會效益：

1）提高公路橋梁的安全性和耐久性可有效保障地方區域的運輸能力，給予人們便捷、舒適的出行體驗。

2）公路橋梁的建成通車可以縮短城鄉往來時間，便于人們探親訪友、外出旅行、務工就業，增強公路橋梁附近居民的生活幸福指數。

3）公路橋梁可以加快商品流通，幫助附近居民更好地開拓銷售渠道。

4）地方沿線的招商引資、文化推廣也會基于公路橋梁的建成通車獲得重要支持[2]。

4 提高公路橋梁安全性和耐久性的設計要點

4.1 豐富理論知識，轉變設計思路

在公路橋梁的設計過程中，從業人員應不斷豐富理論知識，剖析國內外的經典設計案例，吸取行業領域中的先進理念，改變日常設計中的固有思路。目前，我國公路橋梁設計已經具有較高水平，但隨著交通出行壓力的日益增加，公路橋梁的安全性和耐久性也面臨著嚴峻考驗，因此，相關從業人員應開拓創新，學習新知識，整合新技能，超越局限，彌補空缺，實現公路橋梁安全性和耐久性的提高。

具體而言，由于不同公路橋梁的建設條件和實際環境存在諸多差異，設計人員應綜合考慮每座公路橋梁的結構、材料及工藝，通過廣泛選型、甄別類比，確保公路橋梁設計方案的可行性。需要注意的是,設計人員必須貫徹落實公路橋梁設計中安全性及耐久性的設計要點，審慎融入創新點，明確責任，注重實效，保證設計質量，從公路橋梁建設工程的源頭保障其安全性和耐久性[3]。

4.2 充分勘察調研，完善設計方案

相關人員在公路橋梁設計中要做好勘察調研工作，對結構、選材、承載力等方面進行分析。

1）關于結構選材，要求設計人員在設計過程中根據施工現場的地形、地質條件、氣候等因素，科學選擇橋梁結構與施工材料，有效提高結構材料的安全性和耐久性；完成結構選材之后，設計人員還要實時關注后續施工，必要時予以指導；嚴格限定施工材料的產地、規格以及質量標準，全方位、全過程地保障公路橋梁的建造品質。

2）關于疲勞損傷，公路橋梁經過長年累月的通車營運，會因為疲勞損傷出現裂縫、傾斜甚至坍塌，嚴重威脅公路橋梁的正常使用，因此，設計人員完成初步設計方案之后，還需應用仿真技術進行設計方案的模擬，以直觀地分析公路橋梁運營期間的疲勞損傷情況，并根據模擬結果逐步優化設計方案，進而促使公路橋梁可以最大限度地避免疲勞損傷，確保橋梁通車期間的安全性和耐久性[4]。

3）公路橋梁設計過程中還需要特別注重遠景年交通量的計算，以此確保公路橋梁的各項性能能夠滿足實際需要。設計過程中，設計人員必須根據公路橋梁所在區域的城市規劃、經濟發展、交通情況以及人口數量做出遠景年交通量的計算，合理確定公路橋梁的結構尺寸、荷載噸位以及路面寬度。此外，如果該段公路橋梁需要行駛較多的重載車輛，設計人員還要根據實際情況計算限重、限高，避免長期超載影響公路橋梁的安全性和耐久性。

4.3 優選防腐材料，注重后期養護

要提高橋梁工程的安全性和耐久性，還要在設計中優選防腐材料，優化保護層設計。

通常情況下，可以選擇環氧樹脂涂層鋼筋作為公路橋梁的主要選材。合理運用環氧樹脂涂層鋼筋，可有效提高公路橋梁的抗腐蝕能力；可有效降低公路橋梁的后期養護成本；還可以更好地保障公路橋梁的耐久性，延長其使用年限。尤其是公路橋梁的錨頭區域，相比其他位置更易受到周邊環境的腐蝕，實際設計過程中，設計人員應有意識地將環氧樹脂材料運用于抗腐蝕能力較弱的錨頭區域，以此確保錨頭區域可有效抵抗腐蝕。

除優選防腐材料之外，提升公路橋梁的抗腐蝕能力還需加強保護層設計[5]。所謂保護層，就是通過混凝土澆筑的隔離層，可以阻絕大氣與鋼筋接觸，減少鋼筋構件碳化現象。通常情況下，為提高公路橋梁的安全性和耐久性，應該適當加大保護層厚度，有效保護公路橋梁的內部鋼筋。需要注意的是，加大保護層的厚度應恰當適宜，實際設計過程中，相關設計人員必須針對公路橋梁的不同構件、不同環境、不同區域科學設計保護層厚度[6]。

另外，混凝土的強度也是保護層設計的關鍵，例如，設計過程中選用的水泥為低強度，但實際配置卻選用了高強度水泥，那么混凝土澆筑過程中不僅會耗費大量的水泥，而且所澆筑的保護層也會因為水化熱大而出現裂縫，嚴重威脅公路橋梁的耐久性。因此，設計人員在做公路橋梁保護層的設計時，必須從保護層的厚度和混凝土強度等多方面進行綜合考量[7]。

公路橋梁建成后，應注重后期營運過程中的日常維護，阻隔有害物質侵入，延緩外部侵蝕，在隆冬時節必須及時清理融雪，避免融雪積水破壞公路橋梁的內部構件。需要注意的是，除雪劑也會對公路橋梁表面的裂縫造成腐蝕，因此，相關人員在清理融雪的過程中還應噴涂保護材料，有效保護路面。

另外，我國幅員遼闊，氣候差異明顯，盆地、沿海城市往往常年多雨、悶熱潮濕，處于這些區域的公路橋梁極易因為雨水浸泡出現裂縫和坑洼，這就要求相關工作人員必須結合實際情況，做好路面的維修與填補工作，通過及時的養護，減少雨水浸泡侵蝕，確保公路橋梁的安全性和耐久性。

4.4 了解結構震害，優化抗震設計

公路橋梁的上部結構、橋梁墩柱、附屬工程等是容易產生震害的結構。上部結構的震害表現為移位震害與結構震害。墩柱是重要的承重構件，當由于地震而出現結構破壞后，會嚴重影響墩柱結構的承載力和強度，威脅通行安全。橋梁的主梁與下部墩柱以及橋臺連接處是結構受力比較脆弱的地方，在地震影響極易產生破壞。因此，要提升公路橋梁的安全性與耐久性，還要優化抗震設計，提升橋梁結構的強度與延性，削弱震害對橋梁結構的影響。

進行公路橋梁上部結構的抗震優化設計，可以將鋼板加焊在梁底部，也可以在限制梁部位移時，采用縱橫約束裝置。梁端至墩臺帽或蓋梁邊緣距離需符合相關規范的移位限制要求。如果橋梁跨度較大，可以采用連續梁減少伸縮縫。

5 結語

綜上所述，影響公路橋梁安全性及耐久性的實際因素主要包括理念有待更新、方案籠統。強化公路橋梁安全性及耐久性的重要性有助于提升公路橋梁持續的經濟效益及社會效益。因此，公路橋梁設計作為決定公路橋梁安全性及耐久性的決定性開端，相關設計人員必須轉變設計思路，做好勘察調研，完善設計方案，優選防腐材料，注重后期養護強化設計要點，以保證實現公路橋梁設計中安全性及耐久性的重大突破。