探讨桥梁设计中的安全性影响因素

2014-08-15胡可

黑龙江交通科技 2014年6期

胡可

(贵州省交通规划勘察设计研究股份有限公司)

1 桥梁安全性设计

桥梁构建的承载性和整体结构的坚固性，是桥梁结构的安全性的两个重要方面。首先，桥梁结构构件必须具备足够的承载性，在各种不同的外来作用下，例如地质灾害、大风、暴雨、车辆超载等，桥梁自身的结构必须具备承受这些外来作用力。作为桥梁结构构件承载力危害因素之一，负荷性超载主要表现在:超负荷或者时间方面的超载，对桥梁产生的损伤增大，增加了桥梁的应力幅度，甚至会造成桥梁结构破坏，有的甚至是永久性的破坏。在桥梁正常荷载情况下，没有办法恢复桥梁内部的各种损伤，在更大程度上，桥梁结构工作的状态因为车辆的超载等造成的一定程度的变化，会影响到桥梁长期运行的安全性能。其次，在桥梁的结构中出现局部的损坏时，能够避免产生更大损坏后果能力，称之为桥梁结构的整体坚固性。在地质灾害、爆炸以及人为造成的一些危害方面，如果一个桥梁结构具有足够的安全性，就能够通过桥梁结构必要的冗余度以及良好的延展性，发挥出桥梁自我规避能力，最大限度的减少桥梁损坏。

2 桥梁设计中的安全性影响因素分析

结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案确保公路设计安全可靠、适用耐久、经济合理，其次是与构件和连接的设计结构以及安全系数分析，以保证结构的安全可靠性。很多设计师忽视结构、材料耐久性，不重视设计、施工、使用等方面问题，一味追求安全规范的结构强度要求。有的混凝土截面钢筋的直径小而且薄，保护层厚度过小，强度等级太低;设计图纸中，一些应力路径和计算模式不清晰，局部受力造成过大;这会严重影响结构的安全，减小了桥梁结构的耐久性。在桥梁安全性设计中，由于影响结构的安全耐久性问题，及时设计规格满足强度要求，使用寿命也只有5至10年的时间。设计应该从多方面采取措施，包括结构计算、建筑材料等，加强对结构的耐久性设计。

在结构系统的布局和结构方面，不同的设计对象、使用条件和使用环境具有不同的需求。即使桥梁施工结构要求规范更新得再快，也适应不了新技术和新材料快速发展的各种新的需求，施工过程各项工艺再规范，如果在设计之初，设计师没有解决好各种问题，还是会带来桥梁结构安全性问题。因此，除了满足标准要求合理可靠，对桥梁结构本性的认识，还要求结构设计师具有更高的经验和判断水准。

3 下部结构的安全设计

3.1 分联墩盖梁

分联墩处上部结构的伸缩缝的设置设计，水往往通过伸缩缝渗漏的薄弱环节到分联墩盖梁上，尤其是除冰盐的使用地区，部分墩长期承受除冰盐的腐蚀。因此，部分墩顶应设置横坡，以方便水从桥面排走，并在盖梁保护层厚度方面进行防腐蚀设计。此外，为了防止腐蚀性盐水顺墩身流下，避免不利桥墩和桩基础的设计影响因素，可以设置盖檐滴水槽。

3.2 桩顶

桥梁桩基的安全性直接决定了桥梁的整体安全，是桥梁设计的重中之重。桩顶与承台或墩身相连，受截面突变的影响，属于应力集中部位。桥梁桩的总体设计，同时也受到地表水、地下水、除冰盐水、表层土壤(尤其是盐碱地、土壤有机质)的一个或几个因素影响，往往在干湿交替腐蚀环境，不利于桥梁使用，也对钢筋混凝土的耐久性造成一定的威胁。因此，桩基础的桩顶设计应根据桩端条件设计水平、土壤条件以及环境水平合理地决策，选择相应的标准的耐久性设计，最终确定保护层厚度。

3.3 加强构造配筋，防止和控制混凝土裂缝

混凝土裂缝的防治，在混凝土结构的耐久性方面具有重要的作用。控制混凝土裂缝控制裂缝，除了按规范要求正常使用极限状态，还有要求从设计上采取结构措施，施工及使用过程中，要能够预防和控制混凝土出现大量非工作裂缝。

3.4 注重桥梁的超载

超载会使桥梁疲劳应力幅值的增加，造成损伤，甚至导致结构破坏。由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，正常负载条件变化下工作的桥梁发生变化，导致桥梁的安全性和可能的危害性。因此，交通管理部门加强对超载运输管理。

4 桥梁路堤和路面结构层的安全设计

在高等级公路软土地基的处理上多采用排水固结法的观点，从提高软土路基的稳定性和强度等角度，结合路桥不均匀沉降引起的桥头跳车现象，从设计阶段和施工阶段，减少软土路基工后沉降。

在设计阶段，尽量考虑楼板的建立，在楼板和转弯处的结构，如果可能的话可以伸缩转弯处移位设计到桥墩上，减少桥台、桥面板的上部结构的变形，连续扩大桥面上部构造到搭板内。同时，仔细分析地基土支承力，以确定如何使桥台路堤更为紧凑的设计方法。相邻板一定长度的路基填土内，用水泥稳定碎石层，一层钢网，路基刚度逐渐过渡。考虑桥梁结构设置地质情况、路堤长度、填方高度、路堤沉降以及填料来源等问题，尽量避免大河面小跨径桥涵，选择好桥位及桥涵跨径和桥台后部防护工程，设计单位要严格执行现行的技术标准及相关设计规范;对桥头堡位置设计提出设计和施工方面意见;并且认真详细地进行设计交底。