浅谈在设计中如何提高桥梁的安全性及耐久性

摘要：在现代工程设计中,安全性和耐久性是设计人员必须重点考虑的因素,这两项指标是否能够得到保障关系到使用者的人身安全,国家经济财产的安全问题，在现代桥梁设计中尤其如此。本文就桥梁设计过程中常见的关于安全性和耐久性的问题出现的原因和相关解决措施做了浅要讨论。

关键词：现代桥梁设计；耐久性；安全性

中图分类号： TU997 文献标识码： A 文章编号：

前言：

桥梁在现代社会发展的进程中扮演着极其重要的角色，尤其是近些年来我国加大基础工程的建设，各地的桥梁工程建设相继开展起来，也建设了一些世界级的大型桥梁项目，如上海的杭州湾跨海大桥，扬州的润扬大桥等。可是在桥梁的使用过程中各地也出现很多问题，很多是和桥梁的安全性以及耐久性相关的，有的桥梁甚至在施工过程中就发生崩塌导致重大的人员伤亡事故，产生了恶劣的社会影响。这些问题的产生是多方面的，基本上都可以归结为设计、施工以及管理中的问题。针对这些年来得出的经验，各层管理人员和工程技术人员也提出很多解决办法。

1.桥梁工程安全性和耐久性不足的影响

1.1导致工程事故

桥梁设计和施工以及使用时的缺陷和管理不足等问题严重时会导致发生重大工程事故，根据统计数据可以知道，不仅在中国，世界范围内的桥梁事故多数是人为因素而造成的，具体涉及到结构设计的安全性及耐久性考虑，质量控制以及工作和运营管理等方面，而后期检修和加固工作不及时的话，就容易导致重大工程事故的发生。

1.2人员伤亡及经济损失

工程事故的发生常常也伴随着巨额的经济损失和重大人员伤亡事故，如果在设计施工过程中考虑不周到，也会增加桥梁建设成本以及增加后期的运行和管理不便。

1.3负面的舆论及社会影响

每次出现桥梁事故的时候都社会上都会发出很多质疑，如哈尔滨阳明滩大桥疏解工程整体塌落，导致3人死亡，5人受伤；浙江杭州钱江三桥部分桥面突然塌落导致一辆重型半挂车直接坠落。这样的事故总是会引起人们对政府公信力的质疑，对国内科技水平发展的不满，社会影响非常恶劣！

2.常见导致桥梁安全性和耐久性问题的原因

2.1桥梁工程的安全性及耐久性的评估

根据目前所收集到的相关数据,国内早期建设的大多数桥梁工程的安全性指标和耐久性指标都已经不能达到现行规范要求,在评估过程中出现很多不合格的案例。如深圳的观澜河大桥工程,在使用时发现其桥身承载能力降低,已经不能满足正常的承载能力极限状态及正常使用极限状态的要求,因此在经过专家组论证后将其拆除了。当然，并不是在桥梁使用时观察到有破坏或者明显的承载力水平降低才可以对其进行安全性和耐久性进行准确评估。

2.2设计过程中的不足

2.2.1桥梁设计规范不完备

在结构工程的设计中，应该有个完备的体系去保证各方面工作的合格，而最重要的设计规范的完备性。由于各地环境相差较大，各地制定规范的水平也参差不齐，对于环境的认识比较欠缺，以及对结构耐久性及交通承载需求的增长速度问题考虑的时间比较晚，这在很大程度上制约着规范本身的发展和优化。

2.2.2设计人员水平有限

就目前国内的发展情况来看，各地工程数量多，工程建设任务重，人员少，水平低，这些因素占用设计人员大量时间，导致其忙于设计工作而没时间去进一步学习新规范、新材料和新技术知识，为图方便而照抄照搬以前的老设计图，导致设计内容与现行规范不符，同时由于工期紧张，对所建工程的环境资料收集得并不充分，研究得不够细致，这也导致设计过程中考虑不周，出现设计缺陷。新规范、新材料和新技术的发展要求设计人员要时时注意学习，增强专业知识和设计水平，提高自己的经验水平和判断能力。

2.2.3设计过程中细节考虑不周

在桥梁设计过程中需要考虑非常多的细节，除了桥梁本身的结构问题，还有和周围环境有关的细节问题需要把握，认真考虑这些细节，不怕繁琐，是保障安全性和耐久性的重要前提。很多设计员在设计时常常只考虑结构强度要求，对于结构体系的合理性、使用材料和后期维护的考虑不周，也容易忽视桥梁耐久性的问题，如钢筋砼结构的徐变、预应力的松弛以及疲劳破坏等，导致桥梁使用寿命达不到设计时预期的使用寿命。

2.3桥梁施工质量不合格

桥梁施工过程中如果出现质量控制不合格，很容易导致桥梁刚投入使用不久就出现安全问题。桥梁由于其自身的承载能力要求较高，自重也比较大，因此理论上，桥梁工程中所采用采用的截面形式应当尽量减小结构自重，并保证足够的强度，而且能够做到均匀受力。对于桥梁工程中所使用的混凝土必须严格按照设计的要求进行生产（拌制）、运输和施工。另外，由于不同地区的水文条件不同，当地大气含水率、地质条件等都不尽相同，因此应该根据当地的实际情况合理选用种材料以达到耐久性要求。在有些比较恶劣的自然地理条件下的桥梁，如果设计人员未能合理选用适当的材料，或者施工单位不合理使用材料甚至偷换材料的话，很容易造成桥梁耐久性比较差，加之外界环境因素的影响，容易出现桥梁垮塌事故。

2.4施工管理水平不合格

目前国内的管理水平是非常为人诟病的一个话题，而工程项目的管理水平常常是决定工程质量的关键因素。工程项目的建设需要一个科学、系统的管理团队来进行管理，在施工过程中出现的管理不严容易导致规范的执行力不足，工程质量不合格甚至出现工程安全以及施工人员的安全问题。对于施工人员的安全教育和管理也是文明施工的一个很重要的方面。

2.5桥梁后期运营维护水平不足

桥梁在投入使用以后还应该经常对工程进行安全性和耐久性的检修和评估，对于车辆的通行进行有效合理的控制，严禁超载、过流显现的出现。定期的维修和监测工作也是保障桥梁安全性和耐久性的不可缺少的工作。

3.桥梁安全性和耐久性的改善措施

3.1充分重视桥梁的耐久性问题

桥梁在使用过程中由于外部环境：冻融破坏、温度应力裂缝、氯离子破坏、交通需求增长加速；内部因素：碱—骨料反应、砼的徐变、预应力松弛、钢筋锈蚀等，结构的各个部分的性能都会随着时间变化而降低。很多工程虽然在承载力上能够满足要求，但是耐久性的问题却容易导致使用寿命有限，如斜拉桥中的拉索的耐久性就难以解决，常常出现提前更换拉索的情况，造成一定量的经济损失而且影响正常的使用。而影响工程耐久性的因素，除了施工水平、使用材料以及外部自然环境的因素影响外，也有很大一部分因素来自于设计结构上的问题。目前国际先进的设计理念中都非常重视结构耐久性的设计并且将耐久性设计当做重要的设计原则来指导设计工作。因而在设计时应能够考虑到结构的合理布局、细部构造、使结构的后期维护工作易于进行、保障桥梁的安全使用并且考虑到特殊情况下的用途等，耐久性的设计在很大程度上影响着桥梁的安全运营和社会经济效益。

3.2加强针对结构疲劳破坏的监测和维护

桥梁在建造完成后，桥身内部仍然存在很多细微的缺陷，在长期荷载累积作用下这些缺陷会发展，并且形成可见的裂缝，如果这些裂缝不能得到及时有效的控制，工程的材料安全和结构安全就会受到很大威胁。这些缺陷的前期检测工作不易进行，并且会带来难以修复的后期影响。因此对于钢筋和混凝土的抗疲劳能力的研究和动态性能的研究仍需进一步加强，对连接件的抗疲劳能力的研究也需要加强。

3.3交通承载需求的增长速度

超载和车辆过流会对桥梁造成重大损伤，通常是疲劳损伤和内部应力加大，使得桥梁的正常工作能力下降，而且造成的损伤常常是不可恢复的，会严重影响结构的安全性和耐久性。相关的运营单位和管理部门应该重视这个问题，设计人员也应当能够考虑到相关超载问题而对结构进行加强。

结束语：

随着我国桥梁工程建设的工作力度不断加大，桥梁的安全性和耐久性问题也变得越来越重要，在设计方面我们应该认真总结过往经验，善于学习国外优秀设计方法，加强施工过程的质量控制和管理水平，同时不应放松对细节问题的研究工作。

参考文献：

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