橋梁設計中的安全性與耐久性研究

1、橋梁設計中的平安性與耐久性研究 橋梁設計中的平安性與耐久性研究 【摘要】路橋建設在設計施工過程當中通常只重視對剛度、強度、穩(wěn)定性的計算，卻總是對結構整體的平安性和耐久性問題忽略了，從而導致在整個施工過程中出現(xiàn)很多的問題。針對結構平安性和耐久性進行設計，能夠有效提高結構的工作性能，確保結構在設計基準期內能夠正常無憂使用。 【關鍵詞】橋梁設計；平安性；耐久性 隨著經(jīng)濟的飛速開展，我國的交通行業(yè)的開展也是一日千里。作為公路交通線的咽喉，橋梁的重要性和平安性是非常關鍵的。但是，我國目前的橋梁設計行業(yè)通常只重視單個構件的剛度和強度等因素，而缺乏對整體結構的關注，這與我國現(xiàn)階段橋梁設計的根本原那么相左，這

2、就導致我國在橋梁設計和施工當中出現(xiàn)各種問題，甚至局部橋梁在投產使用后就發(fā)生平安性與耐久性嚴重退化的現(xiàn)象。根據(jù)大量的實地考察發(fā)現(xiàn)，我國橋梁在設計施工過程中，平安性和耐久性方面出現(xiàn)的問題非常嚴重，盡管沒有我國橋梁現(xiàn)狀統(tǒng)計的具體設計，但是如果按照現(xiàn)狀開展下去，會嚴重影響這些橋梁的長久使用，并會帶給子孫后代巨大的困擾。 一、我國橋梁設計中平安性和耐久性現(xiàn)狀 目前，我國的橋梁設計施工行業(yè)在對橋梁的設計施工中存在很多的問題和缺乏，許多建造的橋梁都未能到達設計基準期的要求，平安性無法確保，甚至局部橋梁剛建成投入使用就出現(xiàn)各種耐久性和平安性的問題，以至于必須撤除重建。這些現(xiàn)象不但與我國現(xiàn)行標準所規(guī)定的橋梁使用

3、壽命為100年相矛盾，而且與國際上對路橋平安性與耐久性的普遍要求相違背，問題的嚴重性使我們不得不加以重視起來【1】。對于出現(xiàn)平安性和耐久性缺陷的橋梁，主要是發(fā)生構件開裂、變形、下?lián)?，具體表現(xiàn)為混凝土斜拉橋的橫隔板和主梁發(fā)生開裂、大跨度預應力混凝土連續(xù)剛構橋主梁下?lián)?、正交異性鋼橋面板的疲勞裂縫等，上述問題如果不加以解決，將致使橋梁結構受外部因素的進一步侵蝕，使橋梁結構強度、剛度不斷降低，引起更難解決的下?lián)献冃危瑦盒匝h(huán)的開展，對橋梁的結構平安帶來嚴重的威脅。 二、影響橋梁平安性和耐久性的因素分析 橋梁在使用過程中始終暴露在自然環(huán)境中，使用環(huán)境惡劣。由于受到來自內部和外部各種因素的共同作用，橋梁的

4、平安性和耐久性問題通常對橋梁的使用有很大的印象。經(jīng)過分析，對橋梁結構的平安性和耐久性產生影響主要有以下幾個方面的因素。 橋梁設計理念和結構構造措施不完善 按照場地的不同條件和自然因素的差異來選擇適宜的橋型是路橋設計的首要依據(jù)。而橋梁的結構設計那么是選擇適宜的結構形式，分析結構受力情況和確定構造措施。目前，我國的路橋設計行業(yè)往往在設計中對平安性和耐久性缺乏相應的考慮，卻只重視對剛度和強度的計算，其主要表現(xiàn)為：無視對構件組成的整體結果的工作性能而只重視對單體構件的設計；對結構的整體受力圖式或傳力路線缺乏合理性的計算；使用強度等級過低的混凝土結構；對橋梁結構的保護層厚度小、鋼筋負荷低、截面尺寸缺乏。

5、以上措施的缺乏，都對構件的平安性和耐久性造成很大的影響【2】。橋梁的結構設計要對兩種極限狀態(tài)予以考慮，包括橋梁承載能力的極限以及正常使用的極限。一方面，足夠的強度是構件能夠進行正常使用的前提條件，因此，在設計橋梁結構的過程中對強度的計算予以重視是非常必要的，但是從另一方面來考慮，對橋梁結構平安和耐性，也必須予以重視，從而確保橋梁結構的良好工作性能。 橋梁施工和管理水平低 近幾年，國內外在橋梁設計和橋梁使用上都遇到了很大的問題，橋梁的坍塌和使用年限不斷降低，使橋梁的平安性問題受到了公眾的日益重視。從各種考察中了解到，我國現(xiàn)役的許多橋梁役期未滿已經(jīng)出現(xiàn)各種問題，局部敲響甚至剛建成投入使用就已經(jīng)發(fā)生

6、不宜使用的狀況，這些問題，都和橋梁的施工過程及管理水平有很大的關系。具體表現(xiàn)是：很多橋梁在施工過程當中，對混凝土的振搗，澆筑以及養(yǎng)護措施不當，預應力鋼筋張合與標準不符等。這些問題盡管沒有直接影響到橋梁的承載力，但是卻會對橋梁結構的平安和耐性造成巨大的威脅。 橋梁結構后期管理養(yǎng)護不到位 對初期的建設投入足夠的重視，卻對建成投入使用后的管理不予以重視，是我國路橋建設行業(yè)中普遍存在的情況。具體表現(xiàn)為：雨雪天氣下對橋面的積水和冰雪不及時進行去除，致使水滲入橋梁結構中，對構件的凍融循環(huán)造成破壞；對橋梁的主要承重構件，如支座、斜拉索護套等的后期養(yǎng)護工作不重視，不及時更換構件，對橋梁結構的整體工作性能造成嚴

7、重影響，對橋梁結構平安性和耐久性造成巨大威脅。 三、提高橋梁結構的平安性和耐久性措施 與步行橋只供行人和非機動車輛通行功能不同，公路橋梁所承當?shù)呢摵刹粌H要考慮正常的機動車輛行駛因素，更要充分考慮機動車輛超載和其他各類沖擊的影響，另外，公路橋梁在交通運輸線中位置極其關鍵，如果平安性和耐久性功能出現(xiàn)問題，就會產生惡果。所以，在進行橋梁的結構設計時，要注意把以下幾方面考慮在內。 完善設計標準，引入耐久性設計新概念 轉變觀念，引入全新的設計理念以及結構耐久性設計的因素，完善設計標準，對我國現(xiàn)行標準中強調結構設計和施工的平安性的內容予以繼承，但對標準中忽略了結構耐久性的問題要加以重視。因為當前在橋梁使用

8、的過程中，由于結構的耐久性而造成的平安性問題的現(xiàn)象已經(jīng)日趨嚴重，到了非重視不可的程度。什么是結構耐久性設計因素？其主要是指橋梁結構的壽命期，也就是橋梁的平安、經(jīng)濟、合理的使用年限問題。目前，許多歐美國家都已經(jīng)開始投入人力物力著手去制定并方案全力推廣使用的基于性能的設計標準，從理論上來看，這種基于耐久性要求、全壽命設計和可持續(xù)開展理念的設計標準是一次設計標準上的革命，對我國橋梁結構的設計帶來很多新的理念和沖擊。 保證結構的冗余設計、整體性、連續(xù)性 在橋梁結構的設計過程中要注意對結構的冗余設計，只有冗余設計更完善，結構才能用擁有更多的平安邊際，橋梁才能更好的應對各種各樣的可能性，尤其是對于像我國這

9、樣交通擁擠，超載現(xiàn)象嚴重的國家，只有結構的平安邊際增大了，橋梁對局部的損傷和變形才有更好的抵抗力。另外，結構的冗余設計可以使橋梁在應對某些偶然性的強大沖擊時，如地震、爆炸等，有更優(yōu)良的抗倒塌性。另一方面，我們也要注意保證橋梁結構的的整體性和延續(xù)性，因為大局部橋梁都是桿系結構，使構件的截面變化更均勻、更平順，既符合美觀性的要求，也可以增加結構的剛度、強度以及穩(wěn)定性。 加強橋梁的細節(jié)設計 細節(jié)設計對整座橋梁設計的作用是不言而喻的。由于橋梁結構直接顯露在外，細節(jié)設計越完善，越能有效防止讓橋梁結構受到外界腐蝕性因素的侵蝕，也就越能有效提高橋梁結構的平安性和耐久性。比方，增加構件的保護層厚度，能令鋼筋得到有效保護而不受侵蝕；可以有效保護鋼筋不受侵蝕；對橋面的排水和防水功能加以設計，能夠防止結構受到水的破壞。 四、結語 橋梁結構平安性和耐久性既是現(xiàn)在工程界研究的熱點，也是迫切需要改善的難點。不但要在施工過程中選擇合理的工法和加強管理外，還要著重考慮橋梁的設計方案，這就要求設計人員除了在設計理念、結構體系以及構造措施等方面加強認識，