浅析公路桥梁设计中存在的主要问题及构建

摘要：通过对公路桥梁设计设计的分析研究，找出了存在的主要问题，并对其提出了有效的对策，为更好的公路桥梁设计设计提供理论依据。

关键词：公路桥梁；设计；问题；构建

Abstract: based on the analysis of the design of the highway bridge design research, find out the main existing problems, and puts forward the countermeasures of the effective for better highway bridge design design to provide the theory basis.

Keywords: highway bridge; Design; Problem; building

中图分类号：X734文献标识码：A 文章编号：

随着我国公路工程的建设规模不断发展壮大，各种公路工程施工任务逐渐增多，而公路桥梁工程的建设也随之占据越来越多的分量。桥梁工程的质量好坏评判标准重要性突出。而公路桥梁在建设和运用过程中，除了受环境、有害化学物质的破坏以外，还要承受过往车辆、风、疲劳、超载或人为等因素的影响，同时桥梁本身采用的材料也在不断发生退化现象，其内部结构也产生不同程度的损坏和劣化。因此公路桥梁的设计是决定桥梁的安全性和耐久性的重要因素。

一、公路桥梁设计中存在的主要问题分析

（一）方案设计不合理

在桥梁设计领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题存在不少需要改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案。其次是结构分析与构件和连接的设计，并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。有的结构整体性和延性不足冗余性小；有的计算 图式和受力路线不明确。造成局部受力过大：有的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；这些都削弱了结构耐久性，会严重影响结构的安全性。

（二）施工不规范

国内外多座桥梁出现安全性和耐久性差的现象。一般的看法认为当前的工程事故主要是野蛮施工和管理腐败所导致。对于短期内发生的诸如突然破坏与倒塌，多是由于施工质量没有达到规范和设计要求，典型的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等：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，更是对桥梁安全造成致命的损害。

（三）设计理论不够完善

国内的结构设计过程中，考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态。而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现：重视结构的建造而不重视结构的维护。实际上，目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受 到关注。既没有明确提出使用年限的要求。也没有进行专门的耐久性设计。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发，结构使用性能差，使用寿命短的不良后果。

可以说，目前国内的设计可视为静态的设计。它只定义了设计建成时刻结构具有的工作能力和性能，而对营运期间性能随时间的劣化及其实际的性能表现缺乏足够的认识和考虑； 换言之，从经济性的角度讲是只考虑了建造成本，而忽视了营运期的维护成本和与使用寿命 相对应的成本效益。

二、解决公路桥梁设计中存在主要问题的有效方案

（一）重视桥梁的耐久性方案设计

从结构和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。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设计上的缺陷，结构的耐久性设计与结构设计有着本质的区别，耐久性的研究应可以采用灰色分析法从定性分析向定量分析发展。强调使结果易于检查、维修，以保证桥梁的安全使用、尽可能地减少维修费用，取得较好的综合经济效益。

（二）重视汽车超载问题的研究

汽车超载主要有三种情况：其一是早期修建的老桥超龄负载运营；其二是桥梁通行的车流量超过原设计；另一种是车辆违规超载。前两种产生的原 因主要是设计荷载的变化和交通量的增加：后者是车辆使用者违法超载营运，后两种超载现象在我国公路运输中较为普遍。桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。另一方面，由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。例如：混凝土桥梁一直被认为具有足够的耐久性，但在汽车超载作用下，可能发生开裂；裂缝即使在荷载卸除后能够闭合，但由于混凝土结构内部已经受到损伤。构件的开裂弯距降低，剐度下降；于是在正常使用荷载作用下，本来不该开裂的结构产生裂缝或本来较小的裂缝成为超出规范允许的裂缝或产生较大的变形。除了交管部门要加强管理外，也需要对超载带来的后果进行研究分析。

（三）重视桥梁疲劳损伤问题的研究

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，并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。

参考文献：

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