基于安全性与耐久性的市政路桥设计研究

基于安全性与耐久性的市政路桥设计研究

邱文城

东设规划设计（广东）有限公司，528300，广东省

摘要：市政路桥作为我国一项民生工程，承担着重大社会责任和人民生命财产安慰的重任，因此对市政路桥的安全性和耐久性有着极高要求。基于此，本文以市政路桥的设计阶段出发，基于安全性和耐久性的角度先简要介绍了市政路桥的设计原则，然后从六个不同方面对市政路桥的安全性设计进行研究分析。目的是为相关工作人员提供理论借鉴与参考，助推我国市政路桥施工效率和质量的提升。

关键词：市政路桥；安全性；耐久性；设计研究

引言：随着时代的发展和经济水平的不断提高，人们的出行需求也逐渐呈现出多元化的特征，而市政路桥作为城市交通中重要的组成部分之一，其对城市整体交通环境起着至关重要的作用。在我国现阶段城市化进程加快以及人民生活质量日益提升的情况下，市政道路建设对于缓解交通堵塞问题有着非常大的帮助。因此如何优化设计施工过程，保证工程质量成为了目前亟待解决的问题。

1市政路桥的设计原则

市政路桥工程质量是城市的形象和经济发展水平的重要体现，因此必须要加强对其质量管理，并在设计阶段充分保障施工方案的合理性与科学性。市政路桥的设计要遵循以下几个原则：

一是安全性原则。安全是一切建设工作中最基本的要求之一，所以需要保证道路桥梁能够稳定运行，并且具有良好的耐久性，从而避免安全事故发生，确保人民群众的生命财产不受损害。

二是经济性原则。市政路桥工程作为一种特殊的建筑类型，造价较高，同时也受到很多因素影响，这就使得市政路桥工程建设存在着较大风险，而做好这些风险管理工作则可以降低工程造价，提高经济效益，促进我国建筑行业可持续发展[1]。

三是美观性原则。为了更好地满足人们日常出行需求以及美化生活环境，相关人员应当加大对市政路桥工程施工技术及材料应用等方面研究力度，通过创新工艺来提升市政路桥整体效果，以实现预期目的。

2市政路桥安全性与耐久性设计

2.1市政路桥的抗震结构设计

抗震设计是指对市政路桥结构进行加固处理，使之达到一定程度上抵抗地震力的作用，以此增加整个市政路桥的稳定性与坚固度，进而减少灾害事故发生的可能性，为广大居民提供更舒适、便捷的服务。设计人员需首先从宏观角度出发，全面分析不同地区地质条件差异所造成的不利影响，结合当地实际情况制定出合理有效的设计方案，然后再根据具体使用功能确定适宜的施工工艺，同时还要充分考虑到各种环境因素的综合影响，科学选择相应的减震措施。

具体来说，设计人员可以使用现代化信息技术手段来对目标市政路桥进行三维立体模型的创建，如有限元模型，以此来对整个市政路桥结构进行检查和评判，找到结构中的抗震弱点和薄弱之处。在实际工作中，设计人员要将市政路桥的各项数据信息，包括建设材料、横截面属性、工程进度等全部输入到建模系统中，然后通过计算机编程技术生成一个完整而直观的虚拟场景。该环境能够真实反映建筑所处的位置以及周围环境，从而更加准确地掌握各个区域内地震波传播过程及其产生的震害规律，并据此提出具有针对性的抗震对策，最终实现对城市市政桥梁整体抗震性能的提高[2]。

2.2路桥防腐设计

路桥防腐施工作为保证市政桥梁质量安全的重要环节，其主要目的在于确保公路路面不受腐蚀破坏，延长使用寿命。由于市政路桥在受到雨水长时间侵蚀和自身运行损耗的影响，会在路桥表面和其他结构上发生腐蚀，因此设计人员在设计阶段要对路桥所在的地理位置和当地长期天气情况进行综合考量，并在防腐设计过程中选择恰当的防腐涂料。通常情况下，要想实现市政路桥安全性和耐久性的有效提升，尽可能延长路桥的使用寿命，可以选择以长效防腐涂装为主的防腐材料。这种材料能够有效对路桥钢结构进行防护，不仅耐候性较强，而且能够在保证路桥结构稳定性的同时削弱其他因素对路桥的腐蚀作用，在一定程度上为后续的运维工作提供了方便。

2.3混凝土保护层设计

混凝土材料是市政路桥建设施工中使用量最大的一种施工用材，因此要想进一步提升市政路桥的安全性和耐久性，设计人员可以从混凝土材料入手，通过适当加宽混凝土厚度的方式来实现路桥硬度和刚性的有效增强。

具体来说，设计人员要在允许范围内对水灰比进行调整，比如通过适当增加水量的方式来对施工混合材料的孔隙率进行提高。同时还可以利用灰粉来增加混合材料中的有益成分占比，减少混合混凝土材料中的杂质，提升混凝土纯度以及耐久性。另外，灰粉的增加还会伴随着混凝土自身毛细孔的缩小，因此混凝土保护层的厚度也会明显增加，市政路桥的安全稳定性能和使用耐久性能也会因此而得到提升。

2.4载荷能力设计

载荷能力是衡量市政路桥路基强度及刚度大小的重要指标之一，也是决定道路是否满足车辆正常行驶需求的关键要素，若路桥载荷能力不足、路基沉降过大或变形过大及地基土质不良都会导致桥面出现裂缝或者破损现象，极大地降低了交通安全性，严重时会给人们带来巨大的财产损失。因此，加强对市政路桥载荷能力的研究至关重要。设计人员必须明确荷载能力的主要内容，了解其重要性，然后针对各类典型工况分别建立计算分析模型，以保证计算结果的准确性和合理性，避免因计算方法不恰当而引起的错误结果。另外，还需要对路面结构层各组成单元的受力特点做详细深入的剖析，找出它们之间相互影响的关系，这样才能得出更为精确可靠的结论，并由此制定好改市政路桥的高度限制与重量限制。

2.5疲劳损伤程度

疲劳损伤是市政路桥投入使用后不可避免会产生的现象，为了尽可能减少市政路桥的动态负载量，设计人员需要从多个方面对该市政路桥进行评估，并以此来进行抗疲劳设计。抗疲劳设计是指利用现有的技术手段对施工用材或相关结构构件可能承受的最大应力值加以限制，以延长整个市政路桥使用寿命的一种设计方法。它是确保路桥安全运行的重要环节之一[3]。

在实际设计过程中，设计人员要针对该市政路桥施工中所用到的结构材料，如混凝土、钢筋等进行质量、性能等全面检测，必要时还可以对运用在市政路桥不同结构上的不同混凝土进行冲击试验，在明确当前市政路桥自身钢材的脆性指数的同时，尽可能对原有混凝土材料进行更换，如选择以环氧沥青混凝土为主的高性能施工用混凝土，从而是市政路桥的路面耐久度和耐磨性得到有效提高。另外，设计人员还应与施工人员等相关施工参与者进行协调合作，必须要确保设计合理且满足市政路桥施工的有关规定。

2.6防落梁设计

为了搭配市政路桥的高抗震性以及其在运行中所遇到的复杂交通情况，还要对市政路桥进行防落梁设计。设计人员首先要根据市政路桥的整体结构框架来对位移控制方式进行设计，比如在路桥的相应节点位置增设挡块等。这样一来，若发生地震，增设的挡块就能将作用力进行传递，使作用力在路桥结构中形成一个较为稳定的通路。另外，设计人员还可以在两侧位置和衡量结构位置分别增设不同数量不同材质的挡块，由此形成挡块系统，使整体路桥的强度等级能够满足抗震需求。

结束语：综上所述，安全性和耐久性已经成为设计人员在市政路桥实际设计工作中的重要关注点，并已经开始在实际设计过程中加强施工细节和路桥性能的再设计，但还存在结构体系设计不够、疲劳损伤重视程度不够等问题。因此设计人员应尽快转变原有工作理念，借助现代化技术手段来对市政路桥的安全稳定性和耐久实用性进行强化，从而为社会带来更多经济效益与社会效益。

参考文献：

[1]张延.基于“BIM+无人机”技术的市政路桥正向设计方法[J].广州航海学院学报,2023,31(02):58-63.

[2]黎婧.安全性与耐久性在市政路桥设计中的重要性分析[J].中华建设,2022,(12):89-91.

[3]郑捷敏.市政路桥建设中的沉降段路基路面施工工艺[J].中国新技术新产品,2022,(18):105-107.