桥梁结构设计的优化

2014-10-21王安波

科技创新与应用 2014年31期

王安波

摘要：公路建设的发展为我国的经济创造了丰富的物质保障，桥梁是公路建设中最主要的一个部分，但是最近几年桥梁的安全事故频频发生，桥梁结构设计的优化问题已经受到人们的广泛关注。文章对现如今桥梁结构设计的现状进行了分析，阐述了设计中需要注意的几个问题，指出了桥梁结构设计优化的主要研究方向，希望能对我国的桥梁工程起到一定的参考价值。

关键词：桥梁设计；结构设计；耐久性

桥梁结构设计的基本要求是要保证安全性、适用性以及经济性，不仅要求设计者要具备丰富的理论知识，还要具一定的工程经验，如果有经验上的偏差就会严重影响设计的准确性。桥梁结构设计要坚持因地制宜的基本原则，要充分结合建设单位公布的桥梁设计方案，积极学习国外的先进技术，引进一些新设备、新材料，严格依照施工设计的总则、荷载以及每种材料技术条件要求等施工设计标准，采取适当的设计方法，能最大限度地规避主管因素对桥梁结构设计造成的影响。

1 我国桥梁结构设计现状分析

桥梁结构的设计覆盖范围非常广，属于一种比较复杂的系统工程，只有将理论知识充分的融入进去才能有效的预防主观经验因素给设计带来的不利影响，在桥梁结构的设计中会出现很多问题，其中最主要的问题分为下面几种：（1）桥梁结构设计中考虑强度的因素要多于耐久性；（2）设计时重视强度的极限状态，而忽视使用的极限状态，然而桥梁结构属于整个生命周期里最为重要的使用性能表现；（3）桥梁结构设计中过于重视结构建造而忽视结构维护。

在实际的桥梁施工中，对桥梁的耐久性只是处于表面设计，一方面缺少明确的使用要求，另一方面还缺少专门关于耐久性的设计，这些问题是导致桥梁事故发生的主要因素，这些因素同桥梁结构设计的要求相背离，也不能满足当前桥梁结构设计在经济性方面的要求。

目前我国桥梁结构设计理论与构造体系不够完善，桥梁的设计特别是桥梁施工和安全的问题上还有很多需要改善的地方。结构设计的第一要务便是选择一套经济、适用的结构设计方案，然后对方案及连接方面进行设计，并选出施工规范允许的安全系数和指标来确保结构的安全性。

2 桥梁结构设计中需要注意的问题

2.1 桥梁结构的耐久性

目前我国在桥梁的结构设计方面已经取得了一定的成绩，但是这些研究都是针对材料和统计的，对结构设计的耐久性研究还是较为薄弱，因为在桥梁的使用过程中，环境对桥梁的影响是非常大的，桥梁设计中耐久性的问题是一个重点内容。

长期以来，桥梁设计人员最重视的研究就是计算方法，而忽视了结构构造方面的改善，其中耐久性对桥梁的使用和维护关系是非常大的，对桥梁的安全和使用寿命也是息息相关的，设计人员应该重视起来，如果等出现问题之后再进行补救就已经为时已晚。

2.2 桥梁的疲劳损伤

桥梁结构根据使用的场所不同，能够分为风荷载和车辆负载两种因素，这两种因素统称为动荷载，动荷载会导致桥梁结构的内部产生循环应力，进而桥梁在反复的振动中产生疲劳损伤。

桥梁结构会因为很多因素的影响，内部材料不能均匀的分布，这其中就会隐藏着很多微小的缺陷，而这些小缺陷在动荷载的作用下会演变成大的缺陷，当缺陷达到一定程度时就会出现裂缝，严重了就会发生结构的脆性断裂，产生的后果是非常严重的。因此为了更好的消除危險发生的可能性，一定要做好疲劳损伤的防范工作，要将这个问题重视起来，防患于未然。

2.3 桥梁的超载

桥梁的结构设计都要达到正常的使用标准，可是在实际的桥梁运行阶段，桥梁荷载并不能都达到在设计的允许范围之内，超载会导致动荷载的应力幅值增加，同时损伤出现的几率也会增加。因为超载所造成的损伤是巨大的，这些损伤是很难修复的，超载甚至会破坏桥梁的结构，导致事故的发生。设计人员要加强对桥梁超载问题的研究力度，保证桥梁结构的耐久性以及安全性。

2.4 桥梁结构的抗震性

有些桥梁会应用在经常发生地震的区域，地震会对桥梁产生严重的破坏，因为在桥梁结构设计中已经考虑到了动荷载的作用，所以要在巩固动荷载的基础上，加强桥梁结构的抗震性能，将动荷载和抗震性能合二为一的进行综合考虑。

对桥梁结构的抗震性能一定要加强，保证桥梁的施工质量，每一个环节都要进行充分的考虑：

（1）在完善操作工艺的同时还要加强结构内部材料的整体连续性。

（2）强化桥梁支座的锚固，提高墩台与结构的连接强度。

（3）为了使结构具有更强的延性，可以适当的增加配筋。

（4）桥梁结构中存在不良土层时要强化或替换。

（5）桥梁结构中一些薄弱的地方要采取结构构造措施进行处理。

加强桥梁结构中的抗震性能，一方面能够使桥梁的抵抗动荷载能力加强，另一方面还能够在地震发生时发挥出防护作用。

2.5 环境保护的重要性

在建造桥梁的过程中往往会对周围的环境造成破坏，对空气和植被也会产生一定影响，目前人们对环境的重视程度大大提高，所以在桥梁结构设计中要高度重视环境的保护，在设计桥梁结构之前要充分考虑桥梁位置的选择、桥梁的跨度以及施工的方法，要将施工对环境的影响降到最低；要减少对植被的破坏，减少水土流失，避免污染，最大程度的保护好环境，还要把可持续发展的思想融入到桥梁结构的设计中去。

3 桥梁结构设计的优化方向

3.1 桥梁结构的可靠性

目前设计人员从很多角度对桥梁结构的可靠性进行了研究，也取得了一定成果，另外还研究了系统可靠性界定的方法，总之，桥梁结构的可靠性是一个比较复杂的研究内容，其中蕴含了很多种知识，研究具有一定的难度，需要设计人员深入的进行探索。

3.2 人为差错

在桥梁结构中出现的问题，大多数都是因为施工人员或技术人员的专业知识或经验缺乏导致的，很多工程中的事故都是因此而发生，所以人为差错的优化已经成为桥梁结构设计中的工作重点。

3.3 在役结构的评估问题

在役结构的可靠性评估所覆盖的学科范围很广，包括了工程地质学、断裂力学以及结构力学等学科，在这些学科的基础上，这个问题更关系到施工工艺、检验手段和后期维护等因素。

3.4 模糊随机的可靠度

随着我国对模糊数学研究力度的加大，工程结构模糊随机可靠度理论不断的得到完善，先进的理论基础对桥梁结构的设计起到非常大的促进作用。

4 结束语

通过上述分析能够看出，随着交通建设的飞速发展，桥梁建设日益增多，优化桥梁结构的设计也变得非常重要，但是我国桥梁结构设计中出现的问题还是很多，设计人员要在设计时要充分考虑结构中具有影响力的因素，整体提升桥梁结构的可靠性。

参考文献