试析公路桥梁设计中的耐久性和安全性

摘要：当前状况下，公路桥梁设计在针对安全性以及耐久性方面的要求，是最终衡量整个设计工程质量的一个重要标准，在不断的发展过程当中，这两方面的要求也逐渐地发展成为开展公路桥梁设计过程当中的一个十分关键的控制点。所以本文重点针对目前公路桥梁设计过程当中突出强调的安全性以及耐久性方面的问题进行论述，首先分析了其耐久性以及安全性不足所带来的后果，然后分析了其形成的原因，最终就相关问题的存在提出了相应的解决对策。

关键词：桥梁设计；安全性；耐久性

中图分类号：U445文献标识码： A 文章编号：

一、桥梁结构设计耐久性不足的后果

在具体针对桥梁的设计过程当中，混凝土结构所具有的耐久性具体来讲是指桥梁自身的结构经过气候作用、物理作用以及化学侵蚀作用之后仍然保持自身完整不受损害的综合抵抗能力。从具体的设计角度层面分析可以了解到：桥梁整体结构在耐久性方面不足最终所造成的后果主要体现为以下几个方面: 第一方面主要表现为混凝土的开裂、侵蚀、渗漏、碳化、酥裂、破碎、磨损、溶蚀以及碱-骨料反应和冻融循环破坏的存在；第二方面则主要表现在钢筋、钢乘方面所表现出的锈蚀、疲劳、脆化以及应力损失受到破坏等情况的存在；第三方面则主要表现在粘接方面的钢筋以及相应的混凝土之间所对应的粘结锚固作用在整体意义上的削弱，以及锚具的失效和注浆不密实等方面。这些问题的存在都会对于桥梁的使用寿命产生致命的影响，所以应当引起足够的重视并积极地进行改善。

二、桥梁安全性、耐久性差的现状分析

1、野蛮施工及管理腐败现象的普遍存在

当前状况下，国内外的很多座桥梁都会或多或少地表现出在安全性以及耐久性方面较差的现象,针对这种现象进行分析可以发现形成这种情况的原因是因为 野蛮施工的多发以及管理方面的腐败所导致的[]。针对短时间内所发生的主要表现为突然的遭受破坏以及倒塌,更多方面是因为施工质量根本无法达到规范以及设计层面上的要求,除此之外的问题还应当包括材料强度方面的不足以及相应程度上的施工工艺层面的不过关等；这些问题的存在都会对于桥梁的安全设计产生更深层次上的影响。

2、设计理论和结构构造体系不够完善

目前，在针对桥梁进行设计的过程当中，对于目前所存在的问题首先应当承认其在施工方面存在问题的同时,另外一方面也应当承认其在设计方面缺陷性的存在。在针对桥梁进行设计的整体过程当中,首先应当要关注桥梁设计在施工以及相应使用期内所对应的安全性的问题还存在着哪些可以实现改进的地方。结构设计所对应的首要任务就应当是选择那些相对来讲较为经济合理的结构方案, 第二方面则是应当针对结构、构件以及两者之间的连接进行分析,在这一过程当中应当尽可能地取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要, 而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、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安全性。

三、公路桥梁设计中安全性和耐久性缺失的原因

1、设计原因

在针对公路桥梁进行设计的过程当中，首先应当要强调的是结构方案层面的科学性、合理性以及经济性，接下来所要强调的就应当是对于桥梁设计结构以及相应构件方面的创新性安排，这一内容的实现主要应当通过选择那些相对来讲可靠性以及规范性都较强的指标和安全系数来针对桥设计的初稿进行衡量，这样才能从根本上保证公路桥梁结构在设计层面的耐久性和安全性。但是应当引起重视的是：在目前针对桥梁实际开展设计的过程当中，大部分的设计人员重视的仅仅是安全性方面的设计标准的衡量和应用，在针对桥梁设计过程当中的结构构造以及结构耐久性等方面的内容所表现出的关注度十分缺少，这种情况的存在最终造成了整个的桥梁设计在施工以及后续的使用过程中存在着一系列的质量隐患问题。

2、施工原因

在设计之后则要进行到针对桥梁的施工阶段，这一阶段对于桥梁设计而言是更为重要的阶段。这是因为对于桥梁设计来讲，针对桥梁质量发生损害的原因上分析，如果在较短的投入使用时期内发生的破坏或者是劣化现象的话，那么则可以总结出这种现象的存在很可能是因为工程质量在施工阶段的不达标而最终导致的，较为典型的原因主要可以概括为施工材料方面缺陷的存在，施工技术不到位、管理手段方面的技术性的缺乏以及最终的预应力施加层面的不合理等现象的存在，这些情况的存在最终对于桥梁的安全性以及耐久性产生严重的影响和威胁。

四、解决措施

1、应该更加重视结构的耐久性问题

桥梁在建造和使用过程中, 一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀, 并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用, 同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化, 从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。在大跨桥梁领域, 国内从20 世纪80 年代以来, 修建了大量的斜拉桥;虽然迄今为止出现倒塌或严重损害的例子很少, 但已经有多座桥梁因为拉索的耐久性问题而不得不提前换索, 既影响了使用又增大了经济损失[]。需要指出的是, 很多这类问题与没有进行合理的耐久性设计有关, 这也促使人们重新认识桥梁的耐久性问题。大量的病害实例也证明, 除了施工和材料方面的原因, 影响结构耐久性的决定性因素是来自构造上( 也即设计上) 的缺陷。

2、重视对疲劳损伤的研究

桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载, 会在结构内产生循环变化的应力, 不但会引起结构的振动, 还会引起结构的累积疲劳损伤。由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的, 实际上存在许多微小的缺陷, 在循环荷载作用下, 这些微小缺陷会逐渐发展、合并形成损伤, 逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹得不到有效控制, 极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到, 但其带来的后果是灾难性的。对疲劳损伤的研究不仅仅指对整个结构而言, 事实上桥梁结构常常由于某些关键部位的局部疲劳失效而导致整个结构的失效, 例如斜拉桥拉索锚固端的疲劳损害。

3、充分重视桥梁的超载问题

根据相关部门的统计显示：当前状况下汽车超载的形成原因主要包含有以下三个方面：第一方面指的是早期修建的老桥正在面临着超龄负载运营的发展现状；第二方面指的是桥梁在实际荷载的通行车流量方面远远地超过原设计而没有引起相关部门的重视和控制；第三方面指的是越来越多的车辆违规超载现象的存在。从形成原因层面进行分析可以了解到：桥梁的超载在很大程度上也会最终导致疲劳问题的形成。而从另外一个角度上讲，桥梁的超载现象的存在也会使得桥梁在设计方面所对应的疲劳应力幅度变得更加巨大，甚至于最终还会导致出现一些因为超载而引发的一系列结构破坏事故。

结语

综上所述，当前状况下桥梁的安全性以及耐久性已经成为桥梁在设计方面所需要重点考虑的问题，所以在针对桥梁进行设计的时候应当要积极地借鉴国内外相对较为成功的经验以及做法。在目前现有的条件下，国内在针对桥梁方面的设计除一方面要考虑整个桥梁设计在建造成本方面的投入,另外一方面还着重考虑到整个的桥梁设计在建成时刻所应当具备的性能和能力，除此之外还应当要积极地重视桥梁设计在营运时期所需要付出的维护成本以及相应情况下使用寿命所对应的整体成本效益，只有这样才能从根本上保证其在设计方面的耐久性和安全性的实现。

参考文献

[1] 苗成涛. 从设计角度增强公路桥梁安全性的探讨[J]. 中华民居. 2011(03)

[2] 刘建梅. 关于公路桥梁设计施工中的安全性思考[J]. 科技风. 2008(05)

[3] 严慧忠,娄政. 关于公路桥梁设计施工中的安全性思考[J]. 科技信息. 2009(09)

作者简介：张海涛，男，1985年8月，汉族，助理工程师，本科学历