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(guī)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(nèi)容。公路橋梁作為重要的交通設施，其質(zhì)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(fā)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(yè)素養(yǎng)，積累理論知識與實踐經(jīng)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(fā)展，公路橋梁建造技術已經(jīng)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(qū)，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(jié)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(tǒng)

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(shù)量的與日俱增，部分建筑設計人員疏于勘察調(diào)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(tǒng)方案的設計與建造方式會使公路橋梁在材料和結(jié)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(yǎng)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(jīng)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(jīng)濟效益。通過合理設計，使公路橋梁從結(jié)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(xiàn)順利施工、縮短建設周期、節(jié)約資金、最大程度降低耗損，還可以減少后期養(yǎng)護頻次和維修費用，從而提高公路橋梁工程的經(jīng)濟效益。

公路橋梁建成之后承擔著交通運輸?shù)闹負绻捎诎踩耘c耐久性不足，出現(xiàn)安全事故，不僅會造成不可挽回的經(jīng)濟損失，嚴重時還會出現(xiàn)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(jīng)濟效益。

3.2 有助于提升公路橋梁的社會效益

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1）提高公路橋梁的安全性和耐久性可有效保障地方區(qū)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(xiāng)往來時間，便于人們探親訪友、外出旅行、務工就業(yè)，增強公路橋梁附近居民的生活幸福指數(shù)。

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(zhuǎn)變設計思路

在公路橋梁的設計過程中，從業(yè)人員應不斷豐富理論知識，剖析國內(nèi)外的經(jīng)典設計案例，吸取行業(yè)領域中的先進理念，改變?nèi)粘ＴO計中的固有思路。目前，我國公路橋梁設計已經(jīng)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(yè)人員應開拓創(chuàng)新，學習新知識，整合新技能，超越局限，彌補空缺，實現(xiàn)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(huán)境存在諸多差異，設計人員應綜合考慮每座公路橋梁的結(jié)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(chuàng)新點，明確責任，注重實效，保證設計質(zhì)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(diào)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(diào)研工作，對結(jié)構、選材、承載力等方面進行分析。

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

2）關于疲勞損傷，公路橋梁經(jīng)過長年累月的通車營運，會因為疲勞損傷出現(xiàn)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(jù)模擬結(jié)果逐步優(yōu)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(jù)公路橋梁所在區(qū)域的城市規(guī)劃、經(jīng)濟發(fā)展、交通情況以及人口數(shù)量做出遠景年交通量的計算，合理確定公路橋梁的結(jié)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(jù)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(yōu)選防腐材料，注重后期養(yǎng)護

要提高橋梁工程的安全性和耐久性，還要在設計中優(yōu)選防腐材料，優(yōu)化保護層設計。

通常情況下，可以選擇環(huán)氧樹脂涂層鋼筋作為公路橋梁的主要選材。合理運用環(huán)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(yǎng)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(qū)域，相比其他位置更易受到周邊環(huán)境的腐蝕，實際設計過程中，設計人員應有意識地將環(huán)氧樹脂材料運用于抗腐蝕能力較弱的錨頭區(qū)域，以此確保錨頭區(qū)域可有效抵抗腐蝕。

除優(yōu)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(xiàn)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(nèi)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(huán)境、不同區(qū)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(xiàn)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(zhì)侵入，延緩外部侵蝕，在隆冬時節(jié)必須及時清理融雪，避免融雪積水破壞公路橋梁的內(nèi)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(qū)域的公路橋梁極易因為雨水浸泡出現(xiàn)裂縫和坑洼，這就要求相關工作人員必須結(jié)合實際情況，做好路面的維修與填補工作，通過及時的養(yǎng)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(jié)構震害，優(yōu)化抗震設計

公路橋梁的上部結(jié)構、橋梁墩柱、附屬工程等是容易產(chǎn)生震害的結(jié)構。上部結(jié)構的震害表現(xiàn)為移位震害與結(jié)構震害。墩柱是重要的承重構件，當由于地震而出現(xiàn)結(jié)構破壞后，會嚴重影響墩柱結(jié)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(jié)構受力比較脆弱的地方，在地震影響極易產(chǎn)生破壞。因此，要提升公路橋梁的安全性與耐久性，還要優(yōu)化抗震設計，提升橋梁結(jié)構的強度與延性，削弱震害對橋梁結(jié)構的影響。

進行公路橋梁上部結(jié)構的抗震優(yōu)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(guī)范的移位限制要求。如果橋梁跨度較大，可以采用連續(xù)梁減少伸縮縫。

5 結(jié)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(tǒng)。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(xù)的經(jīng)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(zhuǎn)變設計思路，做好勘察調(diào)研，完善設計方案，優(yōu)選防腐材料，注重后期養(yǎng)護強化設計要點，以保證實現(xiàn)公路橋梁設計中安全性及耐久性的重大突破。