1、在橋梁設(shè)計(jì)中關(guān)于平安和耐久性的闡述摘要：橋梁的主要作用是實(shí)用，我國(guó)建筑行業(yè)對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)要求是適用經(jīng)濟(jì)，平安美觀，這些要求表達(dá)了人們對(duì)建筑物的根本要求，除了實(shí)用外，對(duì)美感也有相應(yīng)要求。但是建筑工程關(guān)系的平安問題，在工程設(shè)計(jì)中平安耐久是根本。本文從橋梁的平安性和耐久性出發(fā)闡述是它們的重要性。關(guān)鍵詞：平安性；耐久性；橋梁設(shè)計(jì)一、橋梁平安性、耐久性差的主要原因一施工與管理不科學(xué)。國(guó)內(nèi)外多座橋梁的突然破壞與倒塌，已使工程界對(duì)橋梁平安性問題倍加關(guān)注。一般的看法認(rèn)為當(dāng)前的工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導(dǎo)致。對(duì)于短期內(nèi)發(fā)生的諸如突然破壞與倒塌，多是由于施工質(zhì)量沒有到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，典型的問題包括材料強(qiáng)度

2、缺乏和施工工藝不合格等；也有個(gè)別橋梁存在諸如偷工減料、以次充好等嚴(yán)重的管理問題，更是對(duì)橋梁平安造成致命的損害。而大量的橋梁在遠(yuǎn)沒有到達(dá)預(yù)期使用壽命時(shí)，出現(xiàn)了影響正常使用的病害與劣化；特別是一些橋梁在只使用了幾年、甚至剛建成不久就出現(xiàn)嚴(yán)重的耐久性缺乏的問題，這也與施工質(zhì)量低下有重要關(guān)系，典型的問題有鋼筋保護(hù)層缺乏及目前廣泛存在于施工現(xiàn)場(chǎng)的嚴(yán)重的構(gòu)件開裂問題主要原因包括：水泥選用、混凝土配合比、振搗、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)及預(yù)應(yīng)力施加不合理等。這些施工上的缺陷雖然短期不會(huì)對(duì)橋梁的正常使用產(chǎn)生明顯的影響，但卻會(huì)對(duì)構(gòu)造的長(zhǎng)期耐久性產(chǎn)生非常不利的危害。二設(shè)計(jì)理論與構(gòu)造構(gòu)造體系完善。構(gòu)造設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)合理的構(gòu)

3、造方案，其次是構(gòu)造分析與構(gòu)件和連接的設(shè)計(jì)，并取用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的平安系數(shù)或可靠性指標(biāo)以保證構(gòu)造的平安性。不少橋梁、雖然滿足了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)度要求，僅用了510年就因?yàn)槟途眯猿隽藛栴}影響構(gòu)造平安。構(gòu)造耐久性缺乏已成為最現(xiàn)實(shí)的一個(gè)平安問題，設(shè)計(jì)時(shí)要從構(gòu)造、材料等角度采取措施加強(qiáng)構(gòu)造耐久性。不同的環(huán)境和使用條件、不同的設(shè)計(jì)對(duì)象都會(huì)對(duì)構(gòu)造體系提出不同的布局和構(gòu)造等方面的要求。標(biāo)準(zhǔn)再詳細(xì)也不能包羅本應(yīng)由設(shè)計(jì)人員解決的各種問題、標(biāo)準(zhǔn)更新得再快也適應(yīng)不了新認(rèn)識(shí)、新技術(shù)、新材料快速開展對(duì)構(gòu)造提出的各種新的要求。因此，合理可靠的構(gòu)造設(shè)計(jì)除了滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求外，還要求設(shè)計(jì)人員具有對(duì)構(gòu)造本性的正確認(rèn)識(shí)、豐富的經(jīng)歷和準(zhǔn)確的判斷

4、。二、要改進(jìn)和努力的方向一重視問題的本質(zhì)。橋梁在建造和使用過程中，一定會(huì)受到環(huán)境、有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，并要承受車輛、風(fēng)、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用，同時(shí)橋梁所采用材料的自身性能也會(huì)不斷退化，從而導(dǎo)致構(gòu)造各局部不同程度的損傷和劣化。在大跨橋梁領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)從上世紀(jì)80年代以來，修建了大量的斜拉橋；雖然迄今為止出現(xiàn)倒塌或嚴(yán)重?fù)p害的例子很少，但已經(jīng)有多座橋梁因?yàn)槔鞯哪途眯詥栴}而不得不提早換索，既影響了使用又增大了經(jīng)濟(jì)損失。需要指出的是，很多這類問題與沒有進(jìn)展合理的耐久性設(shè)計(jì)有關(guān)，這也促使人們重新認(rèn)識(shí)橋梁的耐久性問題。大量的病害實(shí)例也證明，除了施工和材料方面的原因，影響構(gòu)造耐久性的決定性因素是

5、來自構(gòu)造上也即設(shè)計(jì)上的缺陷。近20年來，疲勞損傷的研究已進(jìn)入混凝土構(gòu)造。對(duì)疲勞損傷的研究不僅僅指對(duì)整個(gè)構(gòu)造而言，事實(shí)上橋梁構(gòu)造常常由于某些關(guān)鍵部位的局部疲勞失效而導(dǎo)致整個(gè)構(gòu)造的失效，例如斜拉橋拉索錨固端的疲勞損害。二重視超載問題。汽車超載主要有三種情況：一是早期修建的老橋超齡負(fù)載運(yùn)營(yíng)；二是橋梁通行的車流量超過原設(shè)計(jì)；另一種是車輛違規(guī)超載。前兩種產(chǎn)生的原因主要是設(shè)計(jì)荷載的變化和交通量的增加；后者是車輛使用者違法超載營(yíng)運(yùn)，后兩種超載現(xiàn)象在我國(guó)公路運(yùn)輸中較為普遍。橋梁的超載一方面可能引發(fā)疲勞問題。超載會(huì)使橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大、損傷加劇，甚至?xí)霈F(xiàn)一些超載引發(fā)的構(gòu)造破壞事故。另一方面，由于超載造成的橋

6、梁內(nèi)部損傷不能恢復(fù)，將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生變化，從而可能危害橋梁的平安性和耐久性。例如，混凝土橋梁一直被認(rèn)為具有足夠的耐久性，但在汽車超載作用下，可能發(fā)生開裂；裂縫即使在荷載卸除后可以閉合，但由于混凝土構(gòu)造內(nèi)部已經(jīng)受到損傷，構(gòu)件的開裂彎距降低、剛度下降；于是在正常使用荷載作用下，本來不該開裂的構(gòu)造產(chǎn)生裂縫或本來較小的裂縫成為超出標(biāo)準(zhǔn)允許的裂縫或產(chǎn)生較大的變形三、解決問題的方法一要順應(yīng)時(shí)代。橋是功能構(gòu)造物；但從欣賞功能的角度而言，橋又是一件建筑藝術(shù)品。一座工程浩大、造型優(yōu)美、宏偉壯觀的橋梁，既顯示出一個(gè)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)與消費(fèi)工藝程度，更反映出時(shí)代精神和當(dāng)代人們的創(chuàng)造力。構(gòu)造的造型和美

7、學(xué)處理時(shí)常會(huì)對(duì)橋梁建筑的成敗起到關(guān)鍵的作用。因此，橋梁設(shè)計(jì)要理解和掌握橋梁建筑藝術(shù)的根本原那么：橋須與周圍環(huán)境交融，成為自然整體中的一個(gè)協(xié)調(diào)局部。針對(duì)環(huán)境條件和橋梁規(guī)模，美學(xué)處理的方式可有所不同。對(duì)特大橋梁，因其本身規(guī)模宏大，可能會(huì)成為環(huán)境的主要景觀，此時(shí)當(dāng)把橋梁本身視為環(huán)境主體進(jìn)展美學(xué)處理；假設(shè)橋梁規(guī)模不大，且當(dāng)?shù)丨h(huán)境景觀業(yè)己形成，那么不宜再突出橋梁，以免影響與環(huán)境的協(xié)調(diào)。較為普遍的情況是，采用適當(dāng)處理手段，使橋梁與環(huán)境融為一體，自然和諧。橋本身的造型須比例適當(dāng)，勻稱和諧二堅(jiān)持實(shí)用原那么。橋梁技術(shù)的開展應(yīng)表如今車輛能平安運(yùn)行于橋上并使旅客有舒適感；講求經(jīng)濟(jì)效益，力圖降低造價(jià)；考慮橋自身的造型

8、特色及與環(huán)境的協(xié)調(diào)。詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程按承載才能和正常使用兩種極限狀態(tài)來進(jìn)展。前者是控制構(gòu)造在喪失效勞才能臨界狀態(tài)時(shí)的承載才能、設(shè)計(jì)的根本原那么是要求荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值，必須小于或等于構(gòu)造抗力的設(shè)計(jì)值。利用荷載平安系數(shù)、材料平安系數(shù)及工作條件系數(shù)來考慮不確定因素作用下的構(gòu)造總體的平安儲(chǔ)藏，是一個(gè)半概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。可以認(rèn)為是對(duì)平安性要求的保證。后者控制構(gòu)造在正常使用狀態(tài)時(shí)應(yīng)力、裂縫和變形小于一定的限值，對(duì)應(yīng)于適用性的要求。暫且不管這些控制方程和計(jì)算理論是否完全合理，它們至少從定性和定量的形式上保證了平安性和適用性兩項(xiàng)要求，而對(duì)于經(jīng)濟(jì)、美觀的要求那么沒有詳細(xì)的指標(biāo)進(jìn)展衡量。需要指出的是該階

9、段對(duì)經(jīng)濟(jì)性的評(píng)估往往是只注重考慮建立本錢，而對(duì)于后期的養(yǎng)護(hù)、維修等的長(zhǎng)期綜合本錢缺乏考慮，因此這種評(píng)估經(jīng)常是比較片面的。一個(gè)典型的例子是斜拉橋的換索問題。由于目前技術(shù)程度的限制，斜拉橋拉索的平均使用壽命在20年到30年之間，也就是在其服役期期間至少要進(jìn)展一次換索，假設(shè)考慮到后期換索的宏大投入，那么在跨度1000米以下的橋型競(jìng)爭(zhēng)中，懸索橋與斜拉橋在經(jīng)濟(jì)性方面的差距將大大減小。目前，國(guó)內(nèi)的構(gòu)造設(shè)計(jì)過程中考慮強(qiáng)度多而考慮耐久性少；重視強(qiáng)度極限狀態(tài)而不重視使用極限狀態(tài)，而構(gòu)造在整個(gè)生命周期中最重要的卻恰恰是使用時(shí)的性能表現(xiàn)。實(shí)際上，目前的橋梁設(shè)計(jì)中，對(duì)于耐久性更多的只是作為一種概念受到關(guān)注，既沒有明確提出使用年限的要求，也沒有進(jìn)展專門的耐久性設(shè)計(jì)從材料、構(gòu)造措施及設(shè)計(jì)程序上上保證耐久性，并明確聲明在何種維護(hù)和使用條件下，橋梁具有哪種程度的耐久性。這些傾向在一定程度上導(dǎo)致