桥梁设计中的安全性和耐久性

孙宝君，苏龙海

(黑龙江省龙建路桥第三工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150009)



桥梁设计中的安全性和耐久性

孙宝君，苏龙海

(黑龙江省龙建路桥第三工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150009)

分析了桥梁安全性、耐久性差的主要原因，提出了改进措施。

桥梁；安全性；耐久性

1 桥梁安全性、耐久性差的主要原因

1.1 施工和管理水平低

结合近几年有关桥梁事故的报道情况来看，国内外多座桥梁的突然破坏与倒塌的现象屡见不鲜，不仅造成了巨大的经济财产损失，更对人民群众的生命安全构成威胁，这促使了工程界进一步重视桥梁安全性问题。通过对当前桥梁施工的现状进行分析后可以发现，野蛮施工、管理腐败是导致工程项目事故频发的主要原因；而对于短期内桥梁突然倒塌，可以认为是施工质量未达到标准，其中常见的问题就是原材料质量不达标或施工工艺存在问题等，也有些工程项目在桥梁施工中存在偷工减料的问题，最终对桥梁整体结构质量产生不良影响。

而通过对大量桥梁案例进行研究后发现，很多桥梁的使用寿命没有达到预期，在运行过程中出现了严重的病害现象，甚至少部分桥梁的建成时间较短，就已经存在耐久性不足的问题。通过对上述现象进行研究后发现，施工质量低下，是导致上述问题发生的重要问题。例如相关学者研究发现，钢筋保护层不足是桥梁工程项目中普遍存在的一种问题，导致在施工现场出现构建开裂。这些施工中存在的缺陷钝器内不会对工程项目质量造成影响，但会对其结构的长久性产生不良影响。

1.2 设计理论和结构构造体系不够完善

除工程项目施工外，桥梁工程项目设计存在问题也会导致桥梁在运行过程中出现问题。在桥梁结构谁中，其主要任务就是保证桥梁结构方案的经济性，同时需要开展结构分析，通过安全可靠的系数对整个桥梁结构进行优化，保证桥梁的相关参数能满足工程项目对结构稳定性的研究。

而从当前桥梁结构设计的实际情况来看，很多人员在工作中过于重视对结构强度的计算，一定程度上忽视了对桥梁结构体系、结构施工材料、结构耐久性问题的研究，导致所设计的桥梁结构存在多方面问题。例如，有的桥梁结构的延性、整体性明显不足，冗余性小；有的桥梁所确定的受力路线不科学，导致桥梁在建成之后，局部的受力过大，进而加快了桥梁的损坏；有的桥梁在施工中缺乏对工程项目施工材料的有效控制，在施工中所使用的混凝土强度等级不达标，最终影响桥梁结构性能。同时，也有很多桥梁在施工与建成初期，其各项参数均满足标准，但在运行一段时间后，就开始出现耐久性问题，这就提示相关人员在当前工作中，需要重视对设计阶段的控制，能从构造、材料扥多个方面进行控制，最终提高结构耐久性。

2 需要改进和努力的方向

2.1 应该更加重视结构的耐久性问题

桥梁在施工与运行过程中，经常会受到外部环境的影响，包括恶劣自然天气、车辆行驶、化学物品侵蚀等；同时，随着桥梁使用年限的增加，桥梁结构自身性能也会相应的退化，最终会导致结构各部分出现不同程度的损伤。而需要注意的是，上述此类问题与没有进行耐久性设计存在密切关系，这也会促使相关人员开始关注桥梁的耐久性问题。从大量工程项目项目的实际情况来看，除了工程项目材料与施工技术外，结构设计也会影响结构耐久性的决定性因素。而长期以来，相关人员在桥梁结构设计中重视对结构设计方法的研究，而忽视了对结构细节处理的讨论。在实际上，结构耐久性设计与常规设计之间存在十分明显的区别，因此在当前工作中，还需要努力研究桥梁结构耐久性的问题，从原本的定性分析逐步向定量分析发展，以更好的满足桥梁施工的要求。

2.2 重视对疲劳损伤的研究

一般认为，桥梁结构所承受的很在主要为风荷载与车辆荷载等，在这些荷载的长期影响下，桥梁结构内部出现循环变化的应力，引起结构皮料损伤。同时桥梁所使用的材料主要为非连续性材料，在应用中经常会出现微小的缺陷。在次基础上，受循环荷载作用的影响，这些细小的缺陷会被逐步的放大，并在后期引起结构断裂等十分严重的问题。

总体而言，对疲劳损伤的研究不仅仅局限在整个结构上，桥梁结构上还经常某些关键部位的疲劳，这种疲劳现象也会导致桥梁结构失效，最终引发一系列问题。

2.3 充分重视桥梁的超载问题

常见的桥梁超载现象主要分为老桥超龄负载运营、桥梁实际通行量大于预期、车辆超载行驶等。其中前两种是因为荷载变化而交通量增加，后者属于车辆使用者违规操作。其中，后两种现象在我国普遍存在，应该得到相关人员的重视。

通过对桥梁整体结构进行研究后发现，桥梁超载会引发桥梁疲劳问题，导致桥梁疲劳应力幅度加大，进而急剧桥梁结构的损伤情况，严重时会导致结构破坏。同时，超载对桥梁结构造成的损害时无法修复的，这将会导致桥梁在正常运行条件下荷载发生变化，最终对桥梁结构稳定性产生影响。例如，混凝土桥梁是当前公认的耐久性好桥梁，但在超载作用下，混凝土桥梁也会出现开裂，在这种情况下对裂缝进行处理后可以发现，荷载结束后桥梁裂缝会闭合，从表面上未发现损伤现象，但在实际上，桥梁混凝土内部结构就已经发生破坏，导致刚度下降；而在正常使用荷载的前提下，本来不应该出现混凝土裂缝的位置开始出现裂缝，或者出现较大的变形。这些现象的存在，将以对桥梁结构的长期使用造成不良影响。这就提示交通部门在未来工作中要重视管理，并对超载或造成的后果进行研究，进而对桥梁的超载问题有一个更加明确的认识。

2.4 积极借鉴国外的经验和成果

就当前实际情况来看，国内在桥梁结构设计中主要存在的结构问题就是桥梁结构的使用性能差，包括接头跳车、严重变形等，这些问题的发生，与我国相关单位的管理水平、施工水平等存在密切关系。同时，上述问题难以在短时间内得到解决，因此作为工程项目的设计人员，需要高度重视这一问题，能在充分考虑现阶段施工水平、原材料工艺方法的基础上，进一步优化工程项目设计理念，为全面提高工程项目施工主梁奠定基础。

桥梁安全性和耐久性不足已成为迫切需要解决的问题，要积极借鉴国外成功的经验和做法，除了加强施工质量管理外，要从桥梁设计理念和结构体系和构造的角度做好耐久性的设计。同时需要研究疲劳和超载对于桥梁结构耐久性的影响。

[1] 建筑施工手册[M].中国建筑工业出版社，2005：253-258，565-575.

[2] 公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)[S].2006：76-114.

[3] 江祖铭，王崇礼.公路桥涵设计手册[M].北京交通出版社，1996：82-98.

2016-01-11

孙宝君(1973-)，男，工程师，研究方向：桥梁设计。

U442

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1008-3383(2016)12-0144-02