论桥梁设计中的安全性与耐久性措施

民营科技２０１３年第３期　建筑・规划・设计　论桥梁设计中的安全性与耐久性措施　张坦　（辽宁奥路通科技有限公司，辽宁沈阳１１０００６）　摘要：桥梁设计的基本原则是经济合理、安全耐久、美观环保，而现在国内的结构设计过程中，考虑经济、强度多而考虑安全性、　耐久性少。现在对桥梁设计的基本原则进行探讨的基础上，分析了桥梁设计安全性、耐久性差的主要原因，并提出了提高桥梁安全性、　耐久性的设计措施。　关键词：桥梁设计；基本原则；安全性；耐久性；问题；措施　１　桥梁设计的基本原则　桥梁是铁路、公路或城市道路的重要组成部分，特别是大、中　桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重要意义。因此，公　各种问题、规范更新得再快也适应不了新认识、新技术、新材料快　速发展对结构提出的各种新的要求。因此，合理可靠的结构设计　除了满足规范的要求外，还要求设计人员具有对结构本性的正确　路桥梁应根据所在公路的作用、性质和将来发展的需要，除应符　合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求外，还应按照　美观和有利环保的原则进行设计，并考虑因地制宜、就地取材、便　于施Ｔ和养护等因素。　首先，从安全耐久来看。所设计的桥梁结构在强度、稳定和耐　久性方面应有足够的安全储备；对于通行大吨位船舶的河道，除　按规定加大桥孑Ｌ跨径外，必要时设置防撞构筑物等；对修建在地　震区的桥梁，应按抗震要求采取防震措施；对于大跨柔性桥梁，尚　应考虑风振效应。桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交　通流量（包括行人通道）；桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大　的变形和过宽的裂缝；桥跨结构的下方要有利于泄洪、通航（跨河　桥）或车辆（立交桥）和行人的通行（早桥）；桥梁的两端要便于车　辆的进入和疏散，而不致产生交通堵塞现象等；考虑综合利用，方　便各种管线（水、电气、通信等）的搭载。　另外，要做到经济合理、技术先进。桥梁　十应遵循因地制宜，就　地取材和方便施工的原则；经济的桥型应该是造价和养护费用综合最　省的桥型。设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可　能不中断交通，或使中断交通的时间最短。桥梁设计应在因地制宜的　前提下，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺。在注意　认真学习国内外的先进技术、充分利用最新科学技术成就的同时，努　力创新，淘汰和摒弃原来落后和不合理的设计思想。　还有，要美观环保。合理的结构布局和轮廓是桥梁美观的主　要因素，一座桥梁应具有优美的外形，而且这种外形从任何角度　看都应该是优美的。结构布置必须简练，并在空间上有和谐的比　例。桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展的要求。从桥位选择、　桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施Ｔ组织设　计等全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境　监测保护体系，将不利影响减至最小。　２桥梁设计中的安全性与耐久性问题分析　结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结　构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠　性指标以保证结构的安全性。而现在国内的结构设计过程中，考　虑经济、强度多而考虑安全性、耐久性少。许多设计人员往往只满　足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、　结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施Ｔ到　使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的　安全性。有的结构整体性和延性不足，冗余性小；有的计算图式和　受力路线不明确，造成局部受力过大；有的混凝土强度等级过低、　保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄；这些都削弱了结　构耐久性，会严重影响结构的安全性。不少桥梁、虽然满足了设计　规范的强度要求，仅用了５～ｌ０年就因为耐久性出了问题影响结　构安全。结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题，设计时　要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性。不同的环境和　使用条件、不同的设计对象都会对结构体系提出不同的布局和构　造等方面的要求。规范再详细也不能包罗本应由设计人员解决的　认识、丰富的经验和准确的判断。　３提高桥梁设计中安全性与耐久－眭的措施　首先，重视提高桥梁的安全、耐久性问题。桥梁在建造和使用　过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、　风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用材料　的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤　和劣化。很多这类问题与没有进行合理的耐久性设计有关，这也　促使人们重新认识桥梁的耐久性问题。不但要重视提高结构物的　耐久性并将其作为重要的设计原则，还要统一考虑合理的结构布　局和构造细节，强调使结构易于检查、维修，以保证桥梁的安全使　用、尽可能地减少维修费用，取得了较好的综合经济效益。　另外，要重视对疲劳损伤的研究。桥梁结构所承受的车辆荷　载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但　会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。由于桥梁所　采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，　在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐　步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹不得到有效控制，极有　可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检　测到，但其带来的后果往往是灾难性的。还要重视桥梁的超载引　发疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，甚至会　出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面，由于超载造成的　桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的Ｔ作状态发　生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。　还有，积极借鉴先进的经验和成果。桥梁设计存在的主要问　题是结构正常使用性能差、耐久性和安全性差。这些问题的产生　固然与目前国内施工质量和管理水平较低有关，但平心而论，既　然这种现状不能在短期内得到解决，那么作为Ｔ程设计人员就应　该在正视这一问题的前提，充分考虑到现阶段的施Ｔ和管理水平　和材料丁艺水平，采用适当的安全度、适当的设计方法来保证桥　梁使用性能的达到，这才是更为主动和有效的方法。特别是桥梁　存在的耐久性和安全性问题很多与结构体系或使用材料选择不　合理及结构细节处理不当有关。　结束语：总之，桥梁安全性和耐久性不足已成为迫切需要解　决的问题，要积极借鉴成功的经验和做法，除了加强施丁质量管　理外，还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，提高安全系数，促进桥梁事业的快速发展。　参考文献　［１］吕立坤，金丹．试论桥梁设计的安全性与耐久性『Ｊ１．民营科技，　２０ｌ０（４）．　［２】曾应祝．浅析公路桥梁设计中的安全性和耐久性『Ｊ１＿中国高新技　术企业，２００７（３）．　【３］陈志亮．浅谈桥梁设计存在的问题及相关对策ＩＪ１．科技资讯，　２００８（２）．　１４】张美丽，毛登峰，杨伟林，等．桥梁安全性和耐久性的思考ＩＪ１．科　技信息，２００８（２７）．