1、試論公路橋梁設(shè)計安全的探討摘要：本文對影響橋梁安全性、耐久性原因進行分析,提出了提高安全性、耐久性的措施。關(guān)鍵詞：橋梁；安全性；耐久性中圖分類號：U448.14文獻標識碼：A文章編號：引言：隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，也帶動了我國交通事業(yè)的迅速騰飛。改革開放以來，我國的公路交通獲得了巨大的發(fā)展，隨著公路交通網(wǎng)的不斷的完善，大量的山區(qū)和交通不便的地區(qū)都修建了高速公路。但是應(yīng)該看到我國的交通事業(yè)還存在著一些問題，其中比較突出的就是公路橋梁的安全性和耐久性不足，嚴重的影響了我國交通事業(yè)的發(fā)展。1橋梁設(shè)計安全的構(gòu)成對注重結(jié)構(gòu)工程安全性的橋梁設(shè)計者來說,安全性和耐久性是設(shè)計質(zhì)量永恒不變的追求。所謂安全性是指

2、結(jié)構(gòu)防止破壞倒塌的能力,主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力和結(jié)構(gòu)的整體牢固性。耐久性是指結(jié)構(gòu)抵抗由外界環(huán)境、有害化學物質(zhì)侵蝕的能力。1.1橋梁結(jié)構(gòu)的安全性橋梁結(jié)構(gòu)的安全性主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的整體牢固性和構(gòu)建的承載能力兩個方面。橋梁結(jié)構(gòu)的整體牢固性是指結(jié)構(gòu)不應(yīng)出現(xiàn)與其原因不相稱的破壞后果,即在橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部破壞的情況下,避免發(fā)生大范圍連續(xù)破壞倒塌的能力。結(jié)構(gòu)安全性良好的橋梁,依靠結(jié)構(gòu)具有的優(yōu)良的延性和必要的冗余度,在對付地震、爆炸等災(zāi)害或因人為差錯導致的災(zāi)難方面,能夠發(fā)揮較大作用,有效減輕災(zāi)害損失。橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力是指橋梁結(jié)構(gòu)具有的承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用的能力。負荷超載,是

3、對橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的最大威脅,主要體現(xiàn)在以下兩方面:(1)長時間的超負荷或超載,會使橋梁應(yīng)力幅度加大、損傷加劇,甚至會導致結(jié)構(gòu)破壞事故。(2)由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復,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安全性。1.2橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性在橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工規(guī)范中,人們往往把重點放在各種荷載作用下的結(jié)構(gòu)強度要求,而對環(huán)境因素作用下的耐久性要求則相對考慮較少,實際上這樣做存在很大的弊端。因為橋梁在建造和使用過程中,一定會受到環(huán)境、有害化學物質(zhì)的侵蝕及人為因素等外來作用,加之橋梁所采用材料的自身性能不斷退化,各種因素的綜合作用最終導致結(jié)構(gòu)部分不同程度的損傷和劣化

4、,從而影響了橋梁各結(jié)構(gòu)的耐久性。因此切實改善橋梁耐久性是十分必要的,必須要對其給予高度的重視。2橋梁安全性、耐久性差的原因2.1設(shè)計理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不夠完善橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要任務(wù)是選擇經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案,其次是結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)件和連接的設(shè)計,并取用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標以保證結(jié)構(gòu)的安全性。但是,在實際工作中,在橋梁設(shè)計領(lǐng)域特別是關(guān)于橋梁施工和使用期安全性的問題上我們還有許多可以改進的地方,主要體現(xiàn)在以下兩方面:(1)設(shè)計人員往往只滿足于規(guī)范對結(jié)構(gòu)強度計算上的安全度需要,而忽視對結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護、結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)注。(2)在橋梁設(shè)計、施工到使用的全部過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為

5、錯誤,比較普遍的有:對結(jié)構(gòu)整體性和延性不足;計算圖式和受力路線不明確,造成局部受力過大;混凝土強度等級過低、保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構(gòu)件截面過薄等等,這些都削弱了結(jié)構(gòu)耐久性,嚴重影響結(jié)構(gòu)的安全性。2.2施工和管理水平?jīng)]有達標通過對國內(nèi)外多座出現(xiàn)安全性和耐久性問題,最終發(fā)生惡性事故的橋梁進行認真研究,可以發(fā)現(xiàn)導致事故的最主要原因是野蠻施工和管理腐敗,施工和管理水平?jīng)]有達到規(guī)范和設(shè)計要求,從而對橋梁安全造成致命的損害。施工方面的問題體現(xiàn)在材料強度不足和施工工藝不合格;而管理方面存在偷工減料、以次充好等問題,性質(zhì)更為嚴重,產(chǎn)生的危害也更大。3提高安全性、耐久性的措施3.1合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計方案合

6、理的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案,可以有效提高橋梁的安全性和耐久性。橋梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式主要分為大跨度橋梁和標準跨徑橋。大跨徑橋梁由于控制因素不同,方案也各不相同,具有較強的個性特征,而標準跨徑橋則更多的是具有共性特征。在實際工作當中,很少采用大跨徑橋梁的設(shè)計方案,標準跨徑橋因為具有施工方便、造價經(jīng)濟的標準化、預制裝配等諸多優(yōu)點,應(yīng)用最為廣泛。3.2在設(shè)計過程中,科學使用材料鋼筋混凝土的質(zhì)量和合理使用對橋梁的安全性具有極其重要的作用。鋼筋混凝土的質(zhì)量直接影響到結(jié)構(gòu)的適用性、安全性和耐久性?；炷恋哪途眯灾饕Q于混凝土的材料組成,其中水灰比、水泥用量、強度等級均對耐久性有較大影響。橋規(guī)JTGD62明確規(guī)定了不同

7、使用環(huán)境下,結(jié)構(gòu)混凝土的基本要求、對影響混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子含量和堿含量做出了限制規(guī)定,這是橋規(guī)JTGD62對公路橋涵結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的基本要求,設(shè)計時必須嚴格遵照執(zhí)行。提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性最關(guān)鍵的是以下兩方面:一是加大鋼筋的混凝土保護層厚,保護鋼筋免于銹蝕;二是防止和控制混凝土的裂縫,控制混凝土的裂縫。除按規(guī)范要求控制正常使用極限狀態(tài)的工作裂縫以外,更重要的是要采取構(gòu)造措施,從根本上控制混凝土施工及使用過程非工作裂縫的大量出現(xiàn)。橋規(guī)JTGD62突出強調(diào)了加強水平防縮鋼筋和箍筋在控制裂縫中的作用,提高水平防收縮鋼筋的配筋率和箍筋間距的規(guī)定,這是防止和控

8、制收縮裂縫的重要構(gòu)造措施。3.3提高對橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的重視程度由于橋梁在建造和使用過程中,必然會受到環(huán)境、有害化學物質(zhì)的侵蝕,承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用,同時橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化,這些因素最終將導致橋梁結(jié)構(gòu)各部分發(fā)生不同程度的損傷和劣化。特別是在大跨徑橋梁領(lǐng)域,目前我國已有多座大跨徑斜拉橋因為拉索的耐久性問題而提前換索,不僅影響了橋梁的正常使用更造成了不小的經(jīng)濟損失。發(fā)生這類現(xiàn)象,存在設(shè)計上的缺陷,特別是沒有進行合理的耐久性設(shè)計是重要因素。我們只有切實提高對橋梁耐久性設(shè)計的重視,才能有效避免此類現(xiàn)象的發(fā)生,有效提高橋梁的使用壽命。3.4杜絕橋梁超載橋

9、梁超載主要有三種情況,一是早期修建的老橋超齡負載運營,二是橋梁通行的車流量超過原設(shè)計,三是車輛違規(guī)超載。從超載的原因來看,老橋超齡負載和車流量超載主要是設(shè)計荷載的變化和交通量的增加;車輛違規(guī)超載主要是車輛使用者違法超載營運。在實際生活當中,車流量超載、車輛違規(guī)超載現(xiàn)象在我國公路運輸中較為普遍。橋梁超載危害性極大:一是引發(fā)橋梁疲勞,超載會使橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大、損傷加劇,甚至導致結(jié)構(gòu)破壞事故。二是由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復,促使橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生變化,最終危害橋梁的安全性和耐久性。結(jié)束語綜上所述，安全性、耐久性是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計迫切需要解決的問題。目前，正處在大規(guī)模建設(shè)橋梁之際，我們要充分認識到橋梁結(jié)構(gòu)耐久性、安全性對實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、節(jié)約能源、資源和保