浅析公路桥梁设计的安全性和耐久性

陈杰超

义乌市交通设计有限公司 浙江省义乌市 322000

摘要：进入21新世纪以来，我国社会经济的发展在稳步发展的背景下，逐步开始对基础建设工程给予了足够的重视。比如公路、桥梁工程的建设，我国在人力、物力、财力等多方面都加大了投入。对于公路桥梁建设工程来说，要想顺利开展，需要做好多方面的工作。其中，公路桥梁的设计便显得尤为重要。然而，还有很多因素会对公路桥梁的安全性及耐久性造成影响，比如设计理念较为落后、施工管理水平普遍较低等。鉴于此，本文对桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性进行分析。

关键词：公路桥梁；安全性；耐久性；设计；问题；探讨

一、公路桥梁设计安全性与耐久性现状分析

公路桥梁结构是不不同于步行桥，它仅用于行人和非机动车。其承担的荷载要考虑机动车辆超载和冲击的影响，而近几年我国汽车使用量呈直线上升趋势，机车使用高速公路运输率有所提升，公路桥梁设计和施工建设出现问题，就会导致严重后果。

因此，必须在公路桥梁设计上下功夫，完善公路桥梁结构设计，增强公路桥使用的安全性和耐久性。现阶段，在我国桥梁的设计工作中，主要存在着两大问题。

其一是安全性和耐久性较差的问题，主要包括维修费用高、使用寿命短以及易出现安全事故等内容；

其二是桥梁结构的正常使用性能差的问题，主要包括变形程度大、线形不平顺、结构易开裂以及经常出现振动等内容，导致此类问题经常出现的根本原因就是我国施工单位的施工质量管控水平较差。

因此，设计人员必须高度重视此类问题，为保证桥梁结构获得最佳的使用性能，应准确的掌握施工的材料工艺水平和管理水平，选用最具适应性的设计方法和安全度。

二、桥梁设计安全性和耐久性设计

2.1问题原因分析

桥梁结构设计方案选择不恰当，应首选经济、合理的设计方案，通过分析结构和设计构件连接方式，并根据符合要求的指标来保证桥梁整体结构具有良好的安全性和耐久性。

桥梁设计普遍存在结构構造、材料、维护、耐久性多方面出现人为错误操作，难以保证结构设计上的安全。

2.2设计改进方法

（1）重视耐久性设计，使用耐久性好的混凝土结构。

混凝土结构是构造桥梁的主要基本设施，其耐久性的差异是桥梁耐久性好坏的体现，选择耐久性良好的混凝土结构是做好桥梁结构耐久性设计的必要环节。对此，要设计好混凝土级配、用材和合理安排施工人员，构造混凝土结构良好的耐久性，从根本上提升桥梁耐久性。

（2）加强钢筋混凝土配筋，控制好混凝土建设质量。

遵从于混凝土优质的结构和施工设计，增厚钢筋混凝土保护层，加强结构内部配筋，防治锈蚀侵害和内力破坏，减少施工前后人为破坏，控制施工阶段和使用阶段出现大量的外力危害，提高混凝土结构耐久性。

（3）优化桥面铺装层防水设计。

桥面铺装层防水设计关系到箱梁铺装保护施工质量，特别是在连续梁和悬臂梁的架设施工中，更应做好防水层设计，应采用良好密实性的钢筋混凝土或者复合纤维混凝土，增强防水效果。与此同时，加强泄水设施设计，在泄水管周围构造、加强伸缩缝排水设计，以防水分渗入箱梁内部，腐蚀钢材。

（4）注重桥梁超载防治。

桥梁超载会加大疲劳内应力幅度进而加剧损伤，极易造成疲劳和内部损坏，造成梁体破裂、断裂和塌落，破坏桥体结构，诱发行车安全事故。桥梁超载引起的内部损伤无法恢复，改变桥梁正常荷载状态，大幅度削减桥梁内部的承载力。因而，防治桥梁超载破坏非常重要。

2.3措施

2.3.1加固设计

为力保桥梁安全性，应选择经久耐用的桥梁结构，比如选用刚构混合梁体。刚构混合梁体具有较大的墩高差，必须调整桥墩线刚度，改变桥墩内部受力分布结构，这样会增大桥墩体型，降低美观度，增加施工难度。全连续梁体有过大的长度，给墩台施加过大的水平力，增大了墩台疲劳和内部损坏。

应根据桥梁建设地点的地形，固接较高的中间高墩和与之同刚度的临近桥墩，增强梁体弹性，有利于提升桥墩对各种水平力的承受能力。在矮边墩上部加设橡胶支座，建设连续梁体，增强高墩和矮墩的受力性能。

2.3.2上部设计

选择桥梁上部结构，应结合桥梁受力特点、施工技术和经济效应。架设在地势平缓、填土低地基中小型公路桥，应选用简支空心板结构。该桥型结构施工技术简单，跨度小，梁体高，适用于平原地带水流小的地域，经济实用。

该桥型结构不适用于海拔较高的山区公路桥的架设施工，不但跨径太小而不能协调深沟高跨比，上部构造不符合路线半径小、超高线形大的山区高速公路特点，而且高墩数量多，行车条件不符合山区高速公路建设特点。

山区高速公路建设应选用预制T梁，其跨径中等，造价低，施工方便，经济效益由于整体式箱梁。但开Ⅵ断面的T梁作为曲线梁，梁体平衡受力能力和抗扭能力都比较差，其弯矩向下部结构施加较大的不平衡力。因此，弯矩较小的曲线桥，应选用直梁设计，增减翼缘板宽度，调整曲线桥平面线形，减少曲线T梁桥弯扭作用，弥补T梁受力能力不均衡的缺陷。同时，加强曲线T梁的横向连接效力，增强桥梁结构整体性。

2.3.3下部设计

桥梁下部结构具有支撑上部结构的能力，在外形上协调上部结构。下部结构设计主要在桥墩设计上，要根据上部结构和所需墩高选用柱式墩、双薄壁墩等多种墩型。柱式墩是公路桥梁常用墩型，质轻且稳定性好，施工快捷，外形美观。

采用柱式墩的连续刚构桥要采取加重措施，在墩低加大墩座的接地面积并增厚墩座建设，增强柱式墩承受上部梁体施加的纵向重力和负载能力，增加质重和刚度，减少上下部结构刚度比，减小整体负弯矩、桥墩弯矩。同时保证桥墩一定刚性和稳定性，避免结构变形。

三、设计规范控制

3.1完善设计规范，引人耐久性设计新概念

目前我国现行规范理念的侧重点仍在于继续强调结构设计和施工的安全性，这种基于承载能力的设计方法可以保证结构的安全性，但是却忽略了耐久性，在桥梁运营期间，因结构耐久性引起安全性问题的现象已不容忽视，因此必须转变设计理念，引人结构耐久性设计，完善设计规范。

所谓结构耐久性设计，其核心内容是桥梁的安全、经济、合理的使用年限问题，也即寿命期问题。欧美等国家已经开始着手制定基于性能的设计规范，这是一种基于耐久性要求、全寿命设计和可持续理念的設计规范。

3.2保证结构的冗余设计、整体性、连续性

桥梁大多属于杆系结构，在设计过程中应保证结构整体性和连续性，使构件截面变化均匀、平顺，这既符合美观性的要求，也可以提高结构的强度、刚度、稳定性。

在设计过程中采用兀余设计可以桥梁更好的面对那些可能发生的问题，结构拥有了安全储备，就对局部损伤和变形有了较好的抵抗能力，这一点尤其适合我国超载现象严重的情况。此外，冗余设计还可以在某些偶然荷载如地震、爆炸等情况下给于结构抗倒塌的能力。

3.3加强桥梁的细节设计

由于桥梁结构直接暴露于自然环境下，在设计过程中细节设计至关重要。细节设计到位，可以有效防止外界腐蚀性因素对桥梁结构的浸蚀。加强桥梁的细节设计可以有效地提高桥梁结构的安全性和耐久性。如提高构件的保护层厚度，可以有效保护钢筋不受浸蚀；加强桥面排水和防水层设计，可以有效防止水对结构的破坏；对钢筋进行环氧涂层，钢筋阴极保护，渗透模板等措施，以保障钢筋不被腐蚀。

结束语：

总之，桥梁结构的安全性和耐久性是目前世界研究的热点项目，也是工程界期待解决的问题。除在施工过程中合理的选择方法和加强管理外，设计工作在桥梁安全与耐久性使用过程中扮演着非常重要的角色，因此设计人员要在设计理念、结构体系以及构造措施等方面着手，积极学习借鉴国内外的经验和成果，提高我国公路桥梁安全性与耐久性设计水平。

参考文献：

[1]陈冲.桥梁设计中存在耐久性问题及相关对策[J].城市建设，2010，（36）：917.

[2]李青云.桥梁设计中耐久性的几点思考[J].中国新技术新产品，2010，（18）：88