公路橋梁安全性和耐久性設計中的問題及對策

祁玉基

（蘇交科集團（甘肅）交通規劃設計有限公司，甘肅 蘭州 730010）

0 引言

設計是工程建設的靈魂，是工程安全性和耐久性的基礎和保障，公路橋梁工程的設計概莫能外。在設計過程中，需要從多個方面來深入分析，合理地對公路橋梁進行設計，減少其中的問題，為后續的正常施工提供幫助。在公路橋梁安全性和耐久性的設計上，必須要能夠充分了解影響因素，并在設計時加以重視，減少問題的發生，提高公路橋梁設計水平。

1 公路橋梁安全性和耐久性設計概述

現代社會背景下，為了滿足社會生產、經濟發展的需求，公路橋梁工程規模不斷擴大，對設計施工質量提出了更高的要求。公路橋梁的穩定性、耐久性作為反映其質量的關鍵指標，應當在設計之初就得到重點關注。在相關專業領域中，公路橋梁的安全性、耐久性設計，主要是基于公路橋梁工程的建造技術，以保證工程結構穩定、耐用為核心目標，結合擬建地現場環境特征，對其結構、造型及工藝進行科學設計的過程[1]。具體來講，公路橋梁的安全性設計及耐久性設計，除了要從結構力學、工程技術角度保證其穩定、可靠以外，還要從材料的耐用性、施工工藝的合理性入手，提升橋梁適應復雜環境的能力，以延長期使用壽命。具體來講，公路橋梁是一個復雜的結構體，從整體到局部，都應當基于安全、可靠、耐用為的原則，進行力學分析、科學計算及場景模擬，以規避工程質量影響因素，提升橋梁承受環境因素影響的能力。

2 影響公路橋梁設計安全性和耐久性的設計因素

2.1 結構合理性

公路橋梁需要跨越山谷、河流，如何在滿足自重荷載、行車荷載的基礎上，降低造價，減少對環境的不良影響，是現代公路橋梁工程設計要思考的重點問題。公路橋梁結構的合理性，與其荷載能力、穩定性有關，進而決定其安全性和耐用性。現代公路橋梁工程比較常見的結構形式包括梁式橋、拱式橋，其中梁式橋具體又可以分為簡支梁、連續梁、懸臂梁等結構形式，各種形式適用于不同場景及工程規模的橋梁。如果設計的橋梁結構不合理，將直接影響其荷載能力和穩定性，進而影響安全性和耐久性。

2.2 材料及工藝設計合理性

在公路橋梁施工設計過程中，需要針對橋梁結構形式及體量，對建造工藝以及用到的材料進行選擇和設計。如果材料選擇不合理、工藝不科學，都可能影響橋梁安全性和耐久性。例如，公路橋梁抗裂性十分重要，如果其預應力混凝土受彎構件抗拉強度不足，會導致構件出現開裂的情況。一些預應力能夠通過正截面拉應力來產生，但是在這其中需要能夠對其應力值加以控制。或者是公路橋梁的跨徑比較大，這就需要根據全應力構件來對其合理設計，以此來更好的保證結構耐久性。

2.3 環境因素

公路橋梁工程的建造施工，需要考慮施工現場的實際情況，地質結構、氣候條件等，都會對橋梁設計形式及工藝技術的設計有不同要求。其中，地質結構對橋梁基礎形式、橋墩工藝等都會產生影響；環境溫度變化、常見天氣特征，對橋梁結構、焊接工藝、材料特性產生影響。所以，針對公路橋梁的安全性、耐久性設計，需要充分考慮環境因素。

3 公路橋梁安全性和耐久性設計中存在的問題

3.1 缺乏科學設計理念，結構設計不合理

在設計公路橋梁過程中，需要能夠從實際情況出發，以此來選擇相應的結構和類型，針對結構建設和受力要能夠嚴格規劃[4]。當前，我國在設計上對于強度過于重視，而對耐久性重視不夠。在設計過程中沒有充分考慮到結構是否合理，這樣就會影響公路橋梁后續使用的安全。在對橋梁結構整體設計過程中，因為受力和傳遞方法的不同，這樣就會容易導致公路橋梁的結構發生變化。在使用材料上也不符合要求，最終使得公路橋梁埋下一定安全隱患。

3.2 設計制度管理體系不完善

部分設計單位針對公路橋梁工程的設計，缺乏一套完善、詳細的管理機制，導致設計方案的合理性受到影響。尤其是當前公路橋梁工程規模越來越大，設計工作需要多個設計人員參與，并且要聯合現場勘察、工藝技術專家進行綜合分析。但是，部分項目的設計環節缺乏科學機制和制度，導致各設計環節的協同性不足，直接影響項目的安全性及耐久性設計質量。

3.3 安全性和耐久性設計不到位

一些人員針對工藝流程沒有充分了解，這樣也會影響公路橋梁的安全和耐久性。設計人員沒有迎合時代發展來積極更新自身專業水平，導致設計方法和理念不符合當前實際發展需求，在這種情況下對公路橋梁進行設計就會出現一些問題。而且，在設計完成后也沒有與施工人員溝通，明確其中的細節，導致施工與設計不符，影響公路橋梁的安全和耐久性。

3.4 工藝設計不合理，材料質量不達標

除此之外，現代橋梁工程的工藝越來越復雜，各個環節的工藝設計不合理，也會導致整個公路橋梁工程的施工質量達不到要求，直接表現即橋梁安全性和耐久性不足。工程材料質量將直接影響公路橋梁工程的各項參數，如果鋼筋、混凝土材料質量不達標，或是選擇缺乏科學性，都將對后續實際施工過程造成不良影響。在工程建成投入使用之后，其安全性和耐用性也無法達到設計要求。

3.5 現場勘察不到位，環境分析不合理

如果設計單位在設計環節沒有做好工程擬建現場的勘察分析工作，或是沒有對橋梁建成后在特定環境及氣候條件下的狀態進行模擬分析，都會導致結構、形式及工藝設計存在偏差，影響橋梁建造質量。

4 提高公路橋梁安全性和耐久性的對策

4.1 優化設計理念，提升結構設計科學性

公路橋梁作為最基礎的交通運輸設備，在設計過程中不僅需要能夠充分考慮到美觀，減少成本支出，還需要能夠對公路橋梁安全性和耐久性加以重視，這也是最為基礎的設計內容。在對承載力進行設計過程中，就需要嚴格控制承載力的范圍，還應該注重在承載力增加后，是否能夠適當的延長公路橋梁的使用壽命，并更好的保證其使用質量[6]。相關人員也需要能夠改變以往的工作理念，要能夠積極提高設計水平，并針對在設計中各個參數都需要嚴格考慮，全方面的了解設計過程中的各個環節，嚴格對質量進行控制，更好的提高設計水平和標準。基于此，要充分結合各方面因素，對公路橋梁形式和結構進行科學設計，確保其結構能夠很好適應環境特征和應用需求。

4.2 完善規章制度，強化協同設計

想要能夠更好的達到公路橋梁設計上的要求，就應該有具體的規則制度來為其提供幫助，推動公路橋梁建設的更好向前發展。我國相關部門要能夠根據公路橋梁建設發展情況來制定相應制度，確保公路橋梁工程建設能夠順利完成，能夠嚴格按照相關規定和章程來執行，這樣能夠很好的提高公路橋梁和施工質量，減少安全事故的發生[7]。在公路橋梁設計過程中，針對各個環節也需要充分管理，嚴格按照設計方案來完成施工。在施工過程中所用到的材料也要滿足施工要求，更好的控制施工質量，確保公路橋梁質量能夠達到標準。

公路橋梁的耐久性就是指公路橋梁的壽命，在施工過程中所需要用到的材料和施工技術都會直接影響到耐久性。在具體設計過程中，應強化協同設計，不僅要能夠重視整體結構，更加需要重視細節，通過對公路橋梁細節的重視，才能夠延長公路橋梁使用壽命。設計人員在設計時需要能夠充分考慮，加強對施工和維修的研究，以此來更好的提高公路橋梁耐久性，重視安全、耐久等，保證滿足相應要求。與此同時，還應該能夠重視在施工過程中對相應技術的應用，研究不同工程結構周圍情況和可能會受到的影響，以此來更好的提高公路橋梁耐久性。而且，設計人員還需要能夠積極和施工人員溝通，充分了解各個施工細節，在共同努力下，才能夠讓公路橋梁施工更加順利的完成。

4.3 做好材料質量控制，優化工藝設計

4.3.1 合理增加混凝土保護層

混凝土保護層是針對混凝土、鋼筋等有效保護，確保鋼筋不會受到侵蝕，減少有害物質的進入[8]。通過研究能夠發現，氯離子侵入的時間和混凝土保護層的厚度有著直接的聯系。在正常情況下，如果保護層越厚，那么鋼筋的使用時間就越長，結構也就更加穩定。因此，就可以是適當的增加混凝土的厚度，這樣能夠很好的提高混凝土結構的耐久性。

4.3.2 加強研究疲勞損傷問題

在公路橋梁設計過程中，疲勞損傷一直都是重要問題。因為鋼筋結構出現疲勞，就會導致鋼筋出現開裂問題，進而影響公路橋梁的穩定[9]。當前，我國針對公路橋梁的疲勞損傷正在加以深入研究，并得到一定程度的進步和發展。所以，不斷的加強混凝土技術，也就能夠很好的控制公路橋梁的損傷問題。但是，在鋼筋混凝土結構施工過程中可能會受到環境和人為因素的影響，那么就需要相關技術人員能夠加強研究，迎合時代發展來合理應用新技術，有效的解決損傷問題。

4.3.3 重視抗震抗裂性能

針對公路橋梁安全性和耐久性還會受到抗裂抗震性能的影響，通過對這一方面的探討和研究，需要根據不同數據來合理分析，針對預應力結構裂縫可以分為等級，等級不同裂縫的程度各不相同。所以，針對不同情況來具體計算，就需要能夠充分了解，然后再模擬計算裂縫的寬度，根據實際情況來對其進行判斷和建設。

4.3.4 加強對公路橋梁超載研究

在正常情況下，公路橋梁出現超載問題會有三個方面：第一，就是公路橋梁的使用年限超出預期，但是依然在運行[10]。第二，就是公路橋梁的車流量大于設計時的數量，導致公路橋梁的荷載過大。第三，公路橋梁的車輛違規行駛。針對這三種情況所采取的方法也各不相同，比如第一種和第二種是因為荷載增加所導致，第三種時因為車輛違規行駛而導致。那么針對這三種就需要相關部門和人員能夠積極改善，避免因為超載而導致公路橋梁的壽命受到影響，減少對其結構的破壞。

4.4 綜合分析外界因素

公路橋梁在施工完成后，會受到地震、風雨等問題的影響，導致公路橋梁受到損壞，這是因為在施工過程中材料質量不符合，車輛通行所導致。如果針對這些問題沒有積極處理，就會導致在使用過程中公路橋梁的結構受到損壞，進而影響安全性和耐久性。特別是公路橋梁周圍環境，如果雨季較多，那么也會增加結構損害的速度。所以，就需要在設計過程中能夠針對這些內容來深入分析和研究，并做好相應的預防措施，更好的提高公路橋梁的安全性和耐久性。

5 結束語

總而言之，公路橋梁施工要達到理想的效果，科學合理的設計是靈魂，是基礎，是保障，重點在公路橋梁的安全性和耐久性設計。在公路橋梁設計過程中，結構設計的合理性、材料及工藝設計的合理性以及對環境的認知程度，是影響公路橋梁設計安全性和耐久性設計的主要因素。設計者必須優化設計理念，提升結構設計科學性；完善規章制度，強化協同設計；做好材料質量控制，優化工藝設計，包括合理增加混凝土保護層，加強研究疲勞損傷問題，重視抗震抗裂性能，加強對公路橋梁超載研究；綜合分析環境因素，確保設計的針對性。在公路橋梁設計過程中，要能夠針對其安全性和耐久性進行合理分析，要能充分的總結經驗，還應該加強對公路橋梁建設管理，轉變設計理念，針對設計和施工建設方法加以創新，以此來更好的提高公路橋梁設計的安全性和耐久性。