公路桥梁设计中的安全性及耐久性研究

张明

（青海省交通规划设计研究院有限公司，西宁 810000）

1 引言

安全性和耐久性是公路桥梁设计中的重要内容。公路桥梁作为重要的交通设施，其质量关乎人们的出行安全性和便利性，提高公路桥梁的安全性及耐久性可有效降低发生交通事故的概率。为了保证公路桥梁设计的安全性和耐久性，相关设计人员需要提高专业素养，积累理论知识与实践经验，确保设计方案的科学性、合理性和可行性。

2 影响公路桥梁安全性及耐久性的因素

2.1 理念有待更新

影响公路桥梁安全性及耐久性的因素主要在于设计理念有待更新。近年来，随着我国工程领域各项技术的不断发展，公路桥梁建造技术已经有了很大的进步，但是一些先进的公路桥梁建造技术尚未得到广泛应用。例如，在一些偏远地区，公路桥梁在设计、建造方面仍然存在诸多局限。由于理念与技术的制约，致使部分设计人员在设计过程中盲目加大主体结构，钢筋用量、材料标号过于保守，不仅会造成成本叠加，还会因为自重过大影响公路桥梁的安全性和耐久性[1]。

2.2 方案笼统

公路桥梁设计过程中必须遵循因地制宜原则。但是，随着公路桥梁项目数量的与日俱增，部分建筑设计人员疏于勘察调研，选择条件相似的设计方案进行批量化设计。这种套用笼统方案的设计与建造方式会使公路桥梁在材料和结构选择方面存在误差，最终影响公路桥梁的安全性和耐久性，并且使公路桥梁在后期营运中耗费大量人力、财力、物力进行施工维修与养护。

3 强化公路桥梁安全性及耐久性的意义

3.1 有助于提升公路桥梁的经济效益

强化公路桥梁设计的安全性及耐久性，有助于提升公路桥梁的经济效益。通过合理设计，使公路桥梁从结构设计到材料选择都符合实际要求，不仅可以基于合理设计实现顺利施工、缩短建设周期、节约资金、最大程度降低耗损，还可以减少后期养护频次和维修费用，从而提高公路桥梁工程的经济效益。

公路桥梁建成之后承担着交通运输的重担，如果由于安全性与耐久性不足，出现安全事故，不仅会造成不可挽回的经济损失，严重时还会出现人员伤亡，所以必须重视公路桥梁的安全性与耐久性设计，确保公路桥梁的经济效益。

3.2 有助于提升公路桥梁的社会效益

公路桥梁是人们日常生活中必不可缺的出行要道，具有如下社会效益：

1）提高公路桥梁的安全性和耐久性可有效保障地方区域的运输能力，给予人们便捷、舒适的出行体验。

2）公路桥梁的建成通车可以缩短城乡往来时间，便于人们探亲访友、外出旅行、务工就业，增强公路桥梁附近居民的生活幸福指数。

3）公路桥梁可以加快商品流通，帮助附近居民更好地开拓销售渠道。

4）地方沿线的招商引资、文化推广也会基于公路桥梁的建成通车获得重要支持[2]。

4 提高公路桥梁安全性和耐久性的设计要点

4.1 丰富理论知识，转变设计思路

在公路桥梁的设计过程中，从业人员应不断丰富理论知识，剖析国内外的经典设计案例，吸取行业领域中的先进理念，改变日常设计中的固有思路。目前，我国公路桥梁设计已经具有较高水平，但随着交通出行压力的日益增加，公路桥梁的安全性和耐久性也面临着严峻考验，因此，相关从业人员应开拓创新，学习新知识，整合新技能，超越局限，弥补空缺，实现公路桥梁安全性和耐久性的提高。

具体而言，由于不同公路桥梁的建设条件和实际环境存在诸多差异，设计人员应综合考虑每座公路桥梁的结构、材料及工艺，通过广泛选型、甄别类比，确保公路桥梁设计方案的可行性。需要注意的是,设计人员必须贯彻落实公路桥梁设计中安全性及耐久性的设计要点，审慎融入创新点，明确责任，注重实效，保证设计质量，从公路桥梁建设工程的源头保障其安全性和耐久性[3]。

4.2 充分勘察调研，完善设计方案

相关人员在公路桥梁设计中要做好勘察调研工作，对结构、选材、承载力等方面进行分析。

1）关于结构选材，要求设计人员在设计过程中根据施工现场的地形、地质条件、气候等因素，科学选择桥梁结构与施工材料，有效提高结构材料的安全性和耐久性；完成结构选材之后，设计人员还要实时关注后续施工，必要时予以指导；严格限定施工材料的产地、规格以及质量标准，全方位、全过程地保障公路桥梁的建造品质。

2）关于疲劳损伤，公路桥梁经过长年累月的通车营运，会因为疲劳损伤出现裂缝、倾斜甚至坍塌，严重威胁公路桥梁的正常使用，因此，设计人员完成初步设计方案之后，还需应用仿真技术进行设计方案的模拟，以直观地分析公路桥梁运营期间的疲劳损伤情况，并根据模拟结果逐步优化设计方案，进而促使公路桥梁可以最大限度地避免疲劳损伤，确保桥梁通车期间的安全性和耐久性[4]。

3）公路桥梁设计过程中还需要特别注重远景年交通量的计算，以此确保公路桥梁的各项性能能够满足实际需要。设计过程中，设计人员必须根据公路桥梁所在区域的城市规划、经济发展、交通情况以及人口数量做出远景年交通量的计算，合理确定公路桥梁的结构尺寸、荷载吨位以及路面宽度。此外，如果该段公路桥梁需要行驶较多的重载车辆，设计人员还要根据实际情况计算限重、限高，避免长期超载影响公路桥梁的安全性和耐久性。

4.3 优选防腐材料，注重后期养护

要提高桥梁工程的安全性和耐久性，还要在设计中优选防腐材料，优化保护层设计。

通常情况下，可以选择环氧树脂涂层钢筋作为公路桥梁的主要选材。合理运用环氧树脂涂层钢筋，可有效提高公路桥梁的抗腐蚀能力；可有效降低公路桥梁的后期养护成本；还可以更好地保障公路桥梁的耐久性，延长其使用年限。尤其是公路桥梁的锚头区域，相比其他位置更易受到周边环境的腐蚀，实际设计过程中，设计人员应有意识地将环氧树脂材料运用于抗腐蚀能力较弱的锚头区域，以此确保锚头区域可有效抵抗腐蚀。

除优选防腐材料之外，提升公路桥梁的抗腐蚀能力还需加强保护层设计[5]。所谓保护层，就是通过混凝土浇筑的隔离层，可以阻绝大气与钢筋接触，减少钢筋构件碳化现象。通常情况下，为提高公路桥梁的安全性和耐久性，应该适当加大保护层厚度，有效保护公路桥梁的内部钢筋。需要注意的是，加大保护层的厚度应恰当适宜，实际设计过程中，相关设计人员必须针对公路桥梁的不同构件、不同环境、不同区域科学设计保护层厚度[6]。

另外，混凝土的强度也是保护层设计的关键，例如，设计过程中选用的水泥为低强度，但实际配置却选用了高强度水泥，那么混凝土浇筑过程中不仅会耗费大量的水泥，而且所浇筑的保护层也会因为水化热大而出现裂缝，严重威胁公路桥梁的耐久性。因此，设计人员在做公路桥梁保护层的设计时，必须从保护层的厚度和混凝土强度等多方面进行综合考量[7]。

公路桥梁建成后，应注重后期营运过程中的日常维护，阻隔有害物质侵入，延缓外部侵蚀，在隆冬时节必须及时清理融雪，避免融雪积水破坏公路桥梁的内部构件。需要注意的是，除雪剂也会对公路桥梁表面的裂缝造成腐蚀，因此，相关人员在清理融雪的过程中还应喷涂保护材料，有效保护路面。

另外，我国幅员辽阔，气候差异明显，盆地、沿海城市往往常年多雨、闷热潮湿，处于这些区域的公路桥梁极易因为雨水浸泡出现裂缝和坑洼，这就要求相关工作人员必须结合实际情况，做好路面的维修与填补工作，通过及时的养护，减少雨水浸泡侵蚀，确保公路桥梁的安全性和耐久性。

4.4 了解结构震害，优化抗震设计

公路桥梁的上部结构、桥梁墩柱、附属工程等是容易产生震害的结构。上部结构的震害表现为移位震害与结构震害。墩柱是重要的承重构件，当由于地震而出现结构破坏后，会严重影响墩柱结构的承载力和强度，威胁通行安全。桥梁的主梁与下部墩柱以及桥台连接处是结构受力比较脆弱的地方，在地震影响极易产生破坏。因此，要提升公路桥梁的安全性与耐久性，还要优化抗震设计，提升桥梁结构的强度与延性，削弱震害对桥梁结构的影响。

进行公路桥梁上部结构的抗震优化设计，可以将钢板加焊在梁底部，也可以在限制梁部位移时，采用纵横约束装置。梁端至墩台帽或盖梁边缘距离需符合相关规范的移位限制要求。如果桥梁跨度较大，可以采用连续梁减少伸缩缝。

5 结语

综上所述，影响公路桥梁安全性及耐久性的实际因素主要包括理念有待更新、方案笼统。强化公路桥梁安全性及耐久性的重要性有助于提升公路桥梁持续的经济效益及社会效益。因此，公路桥梁设计作为决定公路桥梁安全性及耐久性的决定性开端，相关设计人员必须转变设计思路，做好勘察调研，完善设计方案，优选防腐材料，注重后期养护强化设计要点，以保证实现公路桥梁设计中安全性及耐久性的重大突破。