桥梁结构设计问题探讨

2013-04-16甘庆丽

交通运输研究 2013年20期

甘庆丽

（新疆交通规划勘察设计研究院，新疆乌鲁木齐 830006）

0 引言

桥梁结构设计不仅要求设计者具备丰富、扎实的理论基础，还需要有一定的工程经验，任何主观经验上的偏差都可能影响设计的准确性。目前，国内桥梁设计实践中，结构强度问题一般都受到了重视，但结构的耐久性问题却往往被忽视。耐久性与时间因素相关，短时间内是无法观察到的，而耐久性一旦出现问题就难以解决，这就造成了耐久性问题在桥梁结构设计中比较突出。一旦出现问题，后期需要花费大量的资金进行结构维护，反而得不偿失。结构使用性能偏差、寿命较短、工程事故接连出现等问题违背了工程界中普遍要求的耐久、适用、安全的原则，也不符合结构动态设计的理念。

1 桥梁结构设计现状

前文所述问题的出现主要是因为我国的桥梁结构设计原理还不够完善，设计重点偏向于桥梁施工过程中的安全性，对使用时的安全问题考虑不够。人们在结构设计中往往会追求经济、合理的结构形式，但却忽略了更为重要的结构的连接，结构构造和维护，材料的耐久性等问题，同时施工过程中的人为错误也影响到了结构的安全，但是这些问题都没能引起足够的重视。结构设计中的各个因素都应符合规范的要求，并遵守安全制度，以保证结构的安全，这对于桥梁设计有着十分重要的意义。

2 桥梁设计中的注意事项

2.1 重视结构的耐久性问题

国内的设计人员经过多年的理论研究和工程实践，在结构设计方面取得了一定的成果。但这些研究更多的是从材料和统计分析的角度出发，忽略了结构设计的改善对提高耐久性的作用。在实际工程中，由于受到环境等因素影响，耐久性已成为桥梁设计中需要重点考虑的问题，并且耐久性也时常因为施工工程中操作不当而降低。长期以来，设计人员更加重视计算方法的研究，却忽视了从结构构造的细节上加以改善。常规的设计是一蹴而就地解决强度问题，但耐久性设计涉及到时间因素，需要动态地考虑，本质上与常规设计大相径庭。耐久性问题关系到桥梁的长久使用和后期维护，需要引起足够的重视。耐久性问题虽然在短时间内无法观察到，但它是存在的，若等到问题出现后再补救，则比较困难。因此桥梁结构的耐久性设计对桥梁的长期安全和使用寿命具有重大的意义。

2.2 重视桥梁的疲劳损伤问题

桥梁结构由于其用途和工作场所的不同，主要承受车辆荷载和风荷载，这两种荷载都是动荷载。在动荷载作用下桥梁结构内部会产生循环应力，这会使结构在循环反复的振动中不断积累疲劳损伤。桥梁结构在施工工程中由于各种因素的影响而无法做到内部材料的均匀和连续，这其中隐藏着许多微小的缺陷。这些小缺陷在动荷载作用下会不断发展成为大的损伤，当损伤积累到一定程度时会产生肉眼可视的裂纹。随着裂纹的产生，很有可能在未来某个时间突然灾难性地发生结构的脆性断裂，其后果非常严重。因此为了避免灾难的发生，要提前做好疲劳损伤的防治工作，对疲劳损伤的研究要给予足够的重视，防患于未然。

2.3 重视桥梁的超载问题

桥梁的结构设计通常都是在符合正常使用要求的基础上进行的，但在桥梁的实际运营中，桥梁荷载并非都是在设计的允许范围内。因此选取桥梁荷载时，应考虑超载的防治措施。超载会使动荷载应力幅值增大，从而加剧损伤的产生和发展。由于超载造成的损伤超出正常设计要求，因而损伤的产生即使在超载消失后仍然无法恢复。更严重的是超载的突然出现可能会破坏桥梁的结构，引发严重的事故。超载会危害到桥梁结构的安全性和耐久性，因此需要加强对桥梁超载问题的研究。

2.4 重视桥梁结构的抗震性能

桥梁结构经常应用在地震区，地震作用会对桥梁产生损坏，并且桥梁结构设计中已经考虑到了动荷载的作用，因此可以在巩固动荷载措施的基础上，考虑桥梁结构的抗震性能，将两者合二为一。对桥梁结构的抗震性能要求非常严格，必须保证桥梁的施工质量，任何细节方面的疏忽都可能成为隐患，比如：要在改进操作工艺的基础上加强结构内部材料的整体连续性；要加强桥梁支座的锚固，并且墩台和基础结构的连接强度要有所提高；通过合理增加配筋，使结构有更好的延性；如果桥梁结构基础中存在着不良土层时，必须采取措施替换或者加强；当桥梁结构中存在对抗震不利的薄弱环节时，需要采取结构构造措施进行处理。桥梁结构设计中考虑抗震性能，不仅能使桥梁的动荷载抵抗能力有所加强，而且面对地震灾害时具备一定的防护作用。

2.5 重视环境保护和可持续发展

桥梁结构通常会在一定程度上对周边环境造成破坏，包括水、空气、植被、地形地貌等。随着文明的发展，人们对环境越来越重视，因此在桥梁结构设计中要重视环境保护和可持续发展。设计中应对桥梁位置的选择、桥梁跨度、基础选型、施工方法等多因素做全方位考虑，追求对环境破坏的最小化。施工过程中尽量减少对植被的破坏，避免水土流失，做好防污染处理等，采取各种可行的措施最大程度地保护好环境，并将可持续发展理念应用到桥梁结构设计和施工中。