我国桥梁设计中结构耐久性问题研究

摘要：桥梁的耐久性是衡量桥梁质量的重要标尺之一。桥梁的耐久性除了与施工有关外，还与桥梁的设计息息相关。近年来，随着经济的发展，我国的桥梁建设事业呈现出蓬勃发展的良好态势，桥梁的质量得到了一定的提高。但是，从桥梁设计中结构耐久性来看，还存在一些重要的问题，因此，加强对我国桥梁设计中结构耐久性问题的研究是摆在我们面前的重要课题。本文对我国桥梁结构耐久性问题研究进行了概述，分析了我国桥梁设计中耐久性问题产生的主要原因，提出了解决桥梁设计中耐久性问题的相关策略，旨在与同行交流，达到共同提高的目的。

关键词：桥梁设计；结构；耐久性

我国桥梁设计规范对桥梁的适用性、经济性、安全性和美观性做出了有关规定，基本符合人们的要求，但是，对于桥梁耐久性的关注却相对比较少。近年来，很多桥梁工程事故频发，其中主要是由于桥梁设计中结构耐久性问题引起的，给我们敲响了警钟。因此，我们必须高度重视桥梁设计中结构耐久性问题。

一、概述

国内工程界从上世纪90年代开始重视了对结构耐久性问题的研究，也取得了不少成果。这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的，对如何从结构设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性却很少有人研究。而结构的耐久性设计与常规的结构设计有着本质的区别，目前需要努力将耐久性的研究从定性分析向定量分析发展。国内外的研究和实践都表明，结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。

二、我国桥梁设计中结构耐久性较差的主要原因分析

（一）桥梁设计中结构耐久性缺乏明确的规范

一是我国桥梁设计规范中对桥梁耐久性的规定缺乏明确性。桥梁工程设计是关系交通、安全，影响社会稳定、发展，与广大人民群众息息相关的基础设施建设工程。我国桥梁规范中对于桥梁的经济性、美观性都着重进行了规定，但对桥梁结构耐久性问题却缺乏详细的、切实可行的规范。这就导致了设计时的随意性较大，科学性缺乏，直接导致桥梁耐久性较差，大大影响了桥梁的正常使用寿命；二是桥梁设计规范所规定的内容与桥梁工程建设的发展不相适应，规范的内容更新严重滞后。如对跨海大桥桥梁设计的规范、高浓盐碱环境下的桥梁结构优化设计等，都是函待解决的问题；三是对于桥梁结构耐久性设计的方式、施工质量控制、材料质量等都缺乏翔实的、科学的规范。

（二）桥梁设计与桥梁施工、管理的协作机制不健全

一是桥梁设计时没有充分考虑到桥梁建设中原材料的质量控制问题。在现在的很多桥梁施工中，施工和管理的的方式比较粗放，导致对进场材料的质量控制不严，没有严格地执行质量“三检”；二是设计单位、监理单位、施工单位、建设单位之间的缺乏有效地沟通和协作，对于在设计中发现的问题，不能通过合理有效的方式进行及时有效地处理，是设计中的问题流入到施工中，最终导致桥梁工程的质量问题，有的甚至极易引发重大的桥梁工程安全事故，造成不可挽回的巨大损失，严重威胁国家和人民群众的生命财产安全，影响社会的稳定、和谐与发展；三是在桥梁设计中，设计人员对于桥梁结构耐久性问题在实际施工中的因素考虑得不够，例如对于施工图设计的文字说明过于专业化，很多施工人员的素质参差不齐，对于施工图的解读有较大的误差，导致施工操作的偏差较大，影响了桥梁结构的稳定性、耐久性；四是施工质量监管乏力，存在严重的质量管理漏洞，导致桥梁耐久性的下降。现在的桥梁建设基本上是由一些临时组建和招用的民工组成的建筑队，造成了施工过程缺乏有效地规范和监督，出现了不少的问题。如野蛮施工、偷工减料、随意更改设计、不严格按照设计施工等；五是桥梁设计时没有充分考虑到桥梁承载力、地质灾害、洪灾等外力对桥梁耐久性的影响。桥梁设计前，对桥梁所在地的地质状况、当地未来的交通状况、经济发展状况等缺乏深入周全地思考，对不可预见的地质灾害、洪灾、冰灾等对桥梁的影响，估计不足，缺乏足够的预见性，导致施工考虑时缺乏前瞻性，造成桥梁耐久性问题频发。

目前国内桥梁建设的现状是工期紧、任务重、突击建设，加上不规范施工和管理腐败等问题，在地质灾害、洪灾、冰灾和交通压力的影响下，很容易出现桥梁倒塌、断裂等严重的事故。究其原因，大多是由于施工质量没有达到规范和设计要求，材料强度不足和施工工艺不合格。也有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题，这些都对桥梁结构耐久性造成致命的损害。更严重的是，一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不足的问题，这也与施工质量低下有重要关系，譬如钢筋保护层不足或施工现场出现严重的构件开裂问题。这些因素都会对桥梁结构的长期耐久性产生非常不利的危害。

（三）设计理论和结构构造体系的缺陷。

在桥梁设计领域，结构耐久性不足已成为一个最现实的重要问题。而实际操作中，许多设计人员往往只满足于对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的耐久性。比如结构整体性和延性不足、计算图式和受力路线不明确、混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄，等等。这些都无形中削弱了结构耐久性。此外，环境和使用条件不同，设计者对结构体系设计的要求。合理可靠的结构设计除了满足规范的要求外，还要求设计人员具有对结构本性的正确认识、丰富的经验和准确的判断。

三、提高我国桥梁结构耐久性的相关策略

（一）完善桥梁设计规范，有效指导桥梁施工

只要严格按照建筑工程程序办事，才能保证工程质量。提高桥梁结构的耐久性，要有比较完善健全的规范、规程、指南等管理体系，尤其是职责与权限的制定，这些是避免人为错误的重要保证。只有完善了桥梁设计规范，才能有效地指导桥梁施工。

（二）强化桥梁施工和管理，确保桥梁工程质量

桥梁结构耐久性问题的产生与目前国内施工质量和管理水平较低有较大关系。施工质量是参加项目施工的所有人员，具体包括技术管理人员、操作人员、服务人员等协同工作的结果。鉴于此，相关人员首先必须树立“质量第一”、“为用户服务”、“用数据说话”、“社会效益与企业效益并重的综合效益”等理念。其次，还应具有较强的质量规划和目标管理能力、组织施工和技术指导的技术技能、严谨细致的工作作风，严格执行质量标准和操作规程的观念。此外，还要严格监控建材、建筑构件和设备的质量。凡不符合要求的设备和建材，坚决不用，一旦发现质量问题应坚持一查到底。

（三）创新设计方法，提高设计质量

20世纪70年代，针对目前桥梁设计工程中重视强度而忽视耐久性、重视结构建造而不重视结构维护的倾向，国内外专家在分析研究经验教训的基础上，除强调结构设计和建造时期的安全性、耐久性的要求外，逐步探讨了结构在使用期间的检测、维护和加固的新技术，对不同工程结构物的灾害和可接受的危险水平和评估进行了深入地研究，并提出了耐久性设计的概念。结构耐久性设计实际上所要解决的是结构寿命期的问题。因此，在结构设计时，设计工程师应更新设计理念，使结构具有可检性、可修性、可换性、可强性、可控性、可持续性等六大特性。在设计施工阶段，耐久性设计既要兼顾桥梁的寿命期成本，又要符合结构特性的要求。在桥梁运营阶段，对桥梁定期要进行检测与评估、加固与维修，进一步保证桥梁的耐久性。

总之，桥梁设计中结构耐久性问题的研究是具有长期性和复杂性的重要课题。我们应高度重视桥梁结构的耐久性问题，创新设计思路， 不断提高设计水平，以提高桥梁结构的耐久性。