市政公路桥梁设计中安全性和耐久性分析

武领军

摘要：伴随着我国经济快速发展，交通运输业也得到了飞速进步，桥梁作为交通运输的主要道路，建设与运营期间的安全性尤为重要，长期使用过后的耐久性也引人关注。本文将简述市政公路桥梁设计中安全性与耐久性的意义与现状，分析影响桥梁安全性与耐久性的材料、设计、施工、维护相关因素，期望为市政公路桥梁建设提供参考。

关键词：市政公路;桥梁设计;安全性;耐久性

引言：为适应现代高速发展的交通行业，满足其他交通需要而架设的市政公路桥梁将会使通行更加便捷。与公路工程的桥梁需要跨越山涧、崎岖地形不同，市政工程桥梁主要作用是承载城市内车流量。

1市政公路桥梁设计中安全性与耐久性的意义与现状

市政公路桥梁是国家公共设施建设，关系着城市经济发展和人民群众的交通出行质量^[1]。桥梁设计中的品质如何，将直接影响到未来的城市发展，安全性与耐久性则是市政公路桥梁设计的关键之处。目前为满足经济需求，我国投资大量资金建设桥梁工程，但一些桥梁在开放通车后的表现不尽人意，预期寿命及结构安全都不理想，甚至有些桥梁被迫拆除，浪费了資源投入。此外城市中运营的大多数桥梁都有一定“年龄”了，城市车辆的增多，超负荷的交通压力，可能会加快损害这些桥梁的安全性与耐久性，随着时间推移，“千里之提毁于蚁穴”的事故也可能发生，急需及时进行维修和防护，以避免造成交通事故。

2市政公路桥梁安全性与耐久性的分析

2.1材料因素

现在城市是由钢筋水泥组成，市政公路桥梁的主要材料是钢筋水泥，也是桥梁安全性与耐久性保障的基石。现阶段桥梁建设中的钢筋混凝土构件数量越来越多，施工和规范性也要越来越严格，在运输过程要避免被锈蚀，于工地存放的时间不应超过半年，并且要将不同种类的钢筋分门别类也要防止水侵或雨淋，长期堆放的钢筋不可避免会被外界因素所影响，最为重要的就是构件碳化，因此要给钢筋施加钝化膜，防止碳化。钢筋被侵蚀就会使混凝土构件体积膨胀，引起混凝土保护层的开裂，最终导致桥梁混凝土构件位置出现裂缝，严重时构件脱落，桥梁承重力降低。水泥可选择比较稳定的硅酸盐水泥，注重其耐久性，若环境较为恶劣可选用低热水泥。在施工过程中，由于水泥受潮结硬会丧失原有强度，因此堆放或使用超过三个月的水泥必须立即停止使用，及时进行复检试验，确保水泥能继续投入使用。

除了钢筋水泥外，混凝土的质量也必须达标，其中的集料都要符合规范要求，不论是细集料还是粗集料都应确保所选用的碎石、卵石、砂的级配合理、质地坚硬、颗粒洁净，同时还要保证选用的集料吸水率较小，这样才能作为桥梁混凝土使用，使用细集料最好不要采用海砂，因为受到海水影响，砂含有的氯离子较高，不进行冲洗会产生有害物质。施工中还会有外加剂的选择，通常情况下应选用减水率高，同时能改善混凝土性能的外加剂，桥梁施工所采用的外加剂还要与水泥具有良好的相容性。

2.2设计因素

对任何一个项目来说勘察、设计、施工、投入使用及维护管理都是必不可少的环节，施工前的设计则是整个市政公路桥梁工程的骨架，设计人员应该具备桥梁工程的专业技能和专业经验，还要有一定的组织管理能力。在设计过程中没有足够的经验即便保证了桥梁的安全性，也很难确保桥梁的耐久性，相符有些设计人员过于依赖自己的经验，没有遵守设计规范，忽视了桥梁的安全问题。在进行设计时制定计划和施工图纸，良好的设计说明能将施工过程中需要注意的大小事项传递给施工人员，因此设计图纸要参照相关的规范、实际的施工环境和该桥梁建成后的使用情况进行制定，将桥梁概况，桥梁设计依据，规范标准，资金技术、材料构造、施工注意事项以及防水管理规定方面进行描述。

保护层设计主要针对的是钢筋构件，避免与大气直接接触造成上文提及的碳化现象，一般将构件内部到构件表面的距离就是保护层的厚度，厚度越大外界侵入构件内部的概率就越小，间接提高了钢筋混凝土构件的耐久性，但要注意保护层厚度太大也会起到反作用，受到外来压力时，所产生的裂缝也会变大，安全性反而会降低，所以必须合理设计构件保护层厚度，以二类正常露天雨水或土壤直接接触环境为例，纵向受力钢筋梁柱保护层最小厚度为30mm。另外为了加强构件的耐久性，混凝土强度的设计也尤为关键，如果施工时选用的低强度的水泥，配置的混凝土却是高强度的，那么水泥用量就会大幅增加，不仅耗费资源，而且水化热大浇筑的混凝土构件极容易产生裂缝，相反情况也会产生弊端，因此混凝土配置的强度设计也要进行规范。

2.3施工因素

由于市政公路桥梁建设多为露天环境，施工过程中受天气影响较大，不仅仅是气候温度对施工材料的耐久性影响，还有周围地质环境隐患问题。在勘察阶段对于环境方面的考察尤为关键，通过勘察报告可以大概预测施工现场的环境是什么情况，对混凝土强度，混凝土构件的耐久性影响。施工人员也是桥梁施工过程中的重要因素，有些施工人员安全意识薄弱，也没重视桥梁的安全问题，有些桥梁建设过程中出现烟头，杂物混入水泥，混凝土构件之中，给桥梁的安全性带来隐患。施工人员要严格遵守施工图纸或技术人员的指导进行施工，不能凭借自身施工经验随意更改设计图纸，早期积累下的经验已经不适合快速发展交通运输情况。监管人员是施工因素中最为关键的一环，在整个施工过程中起着非常关键的作用，不论是对勘察环境的再次考察，还是对施工过程中的监管，都是保障市政公路桥梁安全性和耐久性的关键。在施工过程中，很多企业和人员都有偷工减料、使用过期或不符合规定的材料的行为，监管人员必须及时责令整改，严格要求质量检查。质检员和监理员必须以身作则，像是隐蔽工程必须检查验收后才能继续进行施工，阻止任何为赶工期，乱用设备和材料的行为。在施工完成后要针对桥梁不同结构部位进行测量和取值，确保其抗压抗震数据的客观性和有效性，保证桥梁的安全性^[2]。

2.4维护因素

市政公路桥梁在建成投入使用后，需要进行表面防护，来延缓有害物质对钢筋混凝土的侵蚀，提高结构物的耐久性。目前有两个方面需要较多的表面维护，一方面是北方进入冬季下雪后表面会出现冻融破坏，积水可能渗入混凝土内部，温度过低结冰导致混凝土构件膨胀，另外在使用除雪剂后其中含有的腐蚀物质可能进行裂缝，进一步侵蚀桥梁内部结构，为桥梁安全带来隐患，需要及时进行融雪清理，并在桥梁表面和出现裂缝处喷涂保护材料。另一方面，我国气候变化较大，沿海或盆地等城市时常会有多雨潮湿天气，由于雨季漫长，桥梁路面长时间处在湿润状态，无法得到干燥，裂缝浸泡后会逐渐开裂，形成坑洼。所以要及时进行填补和维修，减少雨水对裂缝的侵蚀。

汽车荷载是影响桥梁耐久性的关键因素，与施工前的材料不同，交通运输会在后续对桥梁造成影响，伴随着交通运输发达，大型運货车辆也逐渐增多，一些早期设计的桥梁已经不能满足当前交通发展情况。而汽车荷载造成桥梁安全性和耐久性降低有主要有三个原因，首先其中问题最大的就是超载问题，因为驾驶员没有意识到超载的危害性或是为了追求经济利益，所以运输过程中车辆违规超载的现象时有发生，无形中损害了桥梁的使用寿命;其次是一些早期建造的桥梁的承载量正在直线下降，道路桥梁在运营时通过超出自己承载能力的行为，一些在超载边缘的车辆其实已经超过了这些桥梁的承载能力，都会导致桥梁耐久性降低^[3];最后，是车辆本身产生的摩擦，轮胎中夹有的砂石，不规范的交通行为，都会让桥梁受到一定损伤。

结论：综上所述，市政公路桥梁设计中的安全性和耐久性会受到材料、设计、施工、维护四方面的因素所影响。社会工程快速发展，其中也涉及到各种各样的桥梁建设，影响安全性与耐久性有许多复杂原因，在设计过程中要全方位考虑市政公路桥梁情况，采取有针对性的措施，及时进行调整和改进，确保桥梁使用过程中的安全与寿命。

参考文献：

[1]崔克让.市政公路桥梁设计中的安全性和耐久性探讨[J].天津建设科技，2019，29（S1）：42-43.

[2]陈永辉，王锡斌.市政公路桥梁设计中的安全性和耐久性探讨[J].中国房地产业，2020，（9）：218.

[3]刘静.市政道路桥梁设计中的安全性与耐久性设计[J].绿色环保建材，2019（10）：109-110.