市政桥梁设计的安全性与耐久性探讨蔡超

市政桥梁设计的安全性与耐久性探讨蔡超

蔡超

济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司山东省济南市266100

摘要：随着我国社会和经济的迅速发展，城市化道路进程加快，国内桥梁建设的数量和规模都在迅猛的扩大；桥梁工程已经成为我国基础建设的重要组成部分，作为现代交通建设的“咽喉”，桥梁对整个社会的经济发展和文化交流都有着重大的意义。但是，在大力发展桥梁建设的同时，桥梁的安全性和耐久性不能忽视，特别是近几年多起桥梁坍塌事故的报道，为桥梁建设敲响警钟。本文就市政桥梁设计的安全性与耐久性进行分析探讨。

关键词：市政桥梁设计；安全性；耐久性

由于交通需求的急剧增加，桥梁建设速度也随之不断加快，造成了不合理的设计周期和施工工期，以至于桥梁设计质量不能够得到很好的保障，施工也潜在很多安全隐患，特别是施工的层层分包造成了施工质量低下，甚至存在施工中偷工减料的情况，严重损害了桥梁工程的安全性和耐久性。

1影响桥梁安全性、耐久性的主要原因

1.1桥梁设计和结构体系设计不合理

科学合理的桥梁设计是保证桥梁安全性和耐久性的基础，近些年桥梁设计工作增长过快，设计人员数量激增，很多刚刚参加工作的毕业生就开始负责一些大桥的设计任务，由于缺乏经验，存在设计计算错误，荷载考虑不全，结构体系设计不合理和施工图纸表达不清楚等现象；还有些业主过分追求桥梁造型的新颖，追求新材料新技术的运用，使得很多桥梁在设计中没有先例可循，加上设计周期又紧张，以至于很多新桥型和新技术在没有充分论证之前，就应用到实际工程中，这些都会造成桥梁的安全隐患。

1.2对于安全性和耐久性意识的缺乏

在设计师进行市政道路桥梁的设计时，设计师首先考虑到的是经济因素，设计师在进行设计的过程中，多为企业的经济效益思考，多为企业节省资源，降低能源消耗，进而降低资金投入。设计师这样的考虑在一定程度上就会降低对安全性和耐久性的思量，而这也就导致设计师安全性和耐久性意识的缺乏。设计师设计好方案后，由于安全性和耐久性意识的短缺，就会导致后期施工中出现很多的问题，比如混凝土的开裂、侵蚀以及破碎和磨损等，钢筋也可能会出现催化和生锈的现象，而诸多的现象，都使得市政道路桥梁在投入使用后，质量不过关，

1.3对桥梁的疲劳破坏重视不足

桥梁结构承受的车辆荷载、人群荷载、风荷载和雪荷载等均为动荷载，这些会在结构内部产生循环变化的应力，由于桥梁所采用的材料并非完全均匀和连续的，实际上存在很多微小的缺陷，这些微小的缺陷会在循环荷载的作用下逐渐发展和累积，并最终形成宏观的破坏。在桥梁设计中，设计人员一般对结构承载能力极限状态和正常使用极限状态比较关心，对结构的疲劳损伤和破坏重视不足，甚至很多设计缺少结构的疲劳计算；而且这些微观裂纹平时不易被检测出来，人们也就因不易察觉而忽视其影响，这必然会对桥梁的安全性和耐久性造成影响。

1.4对施工质量的控制不足

中国桥梁的施工标准偏低，定额偏低，业主还想尽量压低标价，使得承建的施工单位缺少利润空间来进行研发和更新先进设备，而只能使用和添置低效的落后设备或者直接使用人工，且中国的人工低廉，许多桥梁工地都是大量没有施工经验的农民在施工，有些施工单位还通过层层分包以降低资质来节约成本，施工质量没有达到规范和设计要求；很多桥梁在远没有达到预期使用寿命时，出现了影响正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的安全问题，这也与施工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不足及目前广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题（主要原因包括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等）。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的危害。

1.5桥梁缺乏后期维护及保养

我国市政桥梁建设往往存在着过于重视前期建设，而忽视后期运营和维护的现象。桥梁的设计基准期为一百年，主要针对桥梁的主要受力构件而言，而一些次要构件，比如：支座、拉索、栏杆、伸缩缝、泄水孔、桥面铺装以及钢桥的防腐涂装等都需要定期的检修或更换，桥梁局部的破坏可能短期对主梁结构不会有太大的安全隐患，但是长期得不得维护和更换势必对结构整体的耐久性产生影响。

2提高桥梁安全性与耐久性的对策与措施

2.1完善桥梁设计的规范

完善桥梁设计规范是提高道路桥梁安全性和耐久性的重要措施；目前我国的设计规范还存在着更新滞缓的现象，我们要不断完善桥梁设计所需要遵循的规范和标准，让设计有依据可循，能够从源头有效地规避桥梁设计过程中由于人为原因而导致的错误，从而能够提高桥梁设计的安全性和耐久性。

2.2采用先进耐久的新材料

与国外发达国家相比，中国在材料工业方面的差距比较明显，桥梁材料等级相对落后。例如钢箱梁的设计，欧美各国主要采用HPS460（欧洲）、HPS480（美国）、BHS500（日本）的高性能钢材，甚至在局部的高应力区还用少量HPS560、HPS690。中国都是采用唯一的一种Q345钢材，而且不同厚度钢板的焊接工艺又十分不便，也很不经济。在混凝土结构方面，中国大都用C50级及以下的标号，而国外的高性能HPC80已商品化。中国的混凝土桥梁往往显得相对粗笨和肥胖，而国外的混凝土桥梁就纤细轻巧得多（外形尺寸较小，壁厚也较薄），混凝土用量大大减少，桥梁自重也较轻。而这些新型的材料在强度、抗侵蚀和耐久方面都具有很大的优势。

2.3重视对桥梁细节问题的设计

为了有效避免外界因素对市政桥梁的腐蚀影响，要高度重视对桥梁细节的设计工作，例如，重视水和土对结构的腐蚀作用，混凝土添加防腐阻锈剂，提高混凝土标号，增加构件保护层厚度，采用环氧树脂钢筋等等，这样做的目的是有效保护钢筋，避免侵蚀现象的发生，增加结构的耐久性。注重桥面防水和排水的设计，避免因为积水而引发结构受损，在细节建设的前提下，能够为安全性和耐久性的实现提供全方位的保护。

2.4加强施工的管理

随着科学技术的提高，桥梁施工的自动化程度越来越高，科技含量也不断增加，对专业知识的要求也随之提高，这就要求施工单位不断提高建设队伍的整体素质和专业技术水平。建设单位也应建立完善的监管机制，从施工质量检验到监理，到最终竣工验收，每个环节都要提高重视，建立桥梁安全问责机制，明确施工队伍和管理者的职责；施工单位也应加强与设计单位或设计代表的沟通和交流，领会设计的意图，保证施工和设计的一致性。

2.5加强桥梁后期的运营管理

当桥梁建设完成之后，要定期对桥梁进行检测和维修，加强桥梁使用阶段的运营管理工作，对桥梁出现的病害要及时加固或维修，把病害消除在萌芽阶段。运营单位也要加强检测人员的从业资格和专业素质，建立健全桥梁检测人员的注册制度以及相关从业机构的资质认证。

综上所述，桥梁的安全性和耐久性是一项系统工程，关系着国家的经济和民生，一座桥梁的非正常破坏或倒塌，不仅影响着人民的生命安全，也是造成了资源的极大浪费。我们桥梁从业人员，应综合考虑使得设计真正的合理、经济、安全、耐久，要从桥梁设计理念和结构体系及构造的角度做好耐久性的设计，同时也需要研究疲劳和超载等因素对于桥梁结构耐久性的影响。

参考文献：

[1]市政桥梁设计中的安全性及耐久性[J].李季.科技创新与应用.2016（19）

[2]公路桥梁设计中的安全性和耐久性探讨[J].王永海.民营科技.2016（06）

[3]市政桥梁设计中的安全性与耐久性探讨[J].李邹.建材与装饰.2017（38）

[4]市政桥梁设计的安全性与耐久性探讨[J].邝德明.山西建筑.2016（06）