对桥梁设计中安全性和耐久性的研究.docx

对桥梁设计中安全性和耐久性的研究 荆世繁摘要：公路桥梁工程在其设计过程中，不但要对其工程造价层层把关，而且也要对整个公路桥梁结构的工作性能和使用功能格外重视，同时还要密切关注在其运营过程中的维修与日常维护的费用以及对应于其使用寿命的相应的经济效益。本文探讨了公路桥梁设计中的安全性和耐久性。关键词：公路桥梁；桥梁设计；安全性；耐久性：U448： A引言：公路桥梁安全性和耐久性不足已成为迫切需要解决的问题，要积极借鉴国外成功的经验和做法，除了加强施工质量管理外，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。同时需要研究疲劳和超载对于桥梁结构耐久性的影响。一、桥梁安全性与耐久性的重要意义改革开放以来，伴随着我国社会经济的飞速发展，我国的交通建筑也取得了长足的进步，作为交通建筑的重要组成部分，桥梁建设承担着十分重要的责任。桥梁建筑在一定程度上减轻了的桥梁运输负担，为使用者提供了一个更加方便、快捷的通道。同时，桥梁工程为促进我国社会主义各项事业的发展以及人民生活的满意度都具有深远的影响。桥梁设计和施工以及使用时的缺陷和管理不足等问题严重时会导致发生重大工程事故，世界范围内的桥梁事故多数是人为因素而造成的，具体涉及到结构设计的安全性及耐久性考虑，质量控制以及工作和运营管理等方面，而后期检修和加固工作不及时的话，就容易导致重大工程事故的发生。工程事故的发生常常也伴随着巨额的经济损失和重大人员伤亡事故，如果在设计施工过程中考虑不周到，也会增加桥梁建设成本以及增加后期的运行和管理不便。我们发现不断立项新建、改建桥梁的同时，给我们周围的环境会造成一定的污染，有些城镇中小型桥梁的拆除和重建甚至会影响人们的出行和人身安全。二、影响路桥设计中安全性与耐久性的因素1、总体设计规范不完善在对路桥进行设计时，必须遵循国家对路桥设计的要求与规范，但是我国的相关规范还不完善。我国对路桥建设是通过法律手段来约束的，这种方式的使用对路桥建设的安全性与耐久性起到了一定的作用。如果路桥建设出现更新变化，就会出现无章可依的现象，给路桥工程建设的整个过程带来不便。比如，近几年来数量逐渐增加的跨海大桥，目前并并没有与之相适应的文件来指导其施工。某地爆出跨海大桥出现问题的原因就是施工者没有按照设计方案进行施工，这样就存在着严重的安全隐患，出现了问题都没有明文规定进行处罚。这同时也反映了一个问题，就是滞后的规范与先进的路桥工程建设之间的矛盾，让跨海大桥的施工人员有机可乘，严重影响了路桥建设的安全性与耐久性。2、设计方案没有充分考虑到路桥建设的安全性与耐久性路桥施工所依照的设计方案还有很多不全面、不合理的地方，应保证具有重要意义的施工设计图的科学性与完整性。由于部分设计人员为了谋求经济利益，没有在设计时对工程的整体结构进行合理规划，而是想着如何节约建筑资金。这就使路桥结构在设计方面存在着很多问题，为路桥建设的安全性与耐久性埋下了隐患。还有些设计人员只注重结构强度的安全性，却忽视了结构的构造、材料、体系以及耐久性等因素。如几年前发生的某大桥被一艘运沙船撞毁事件，专家分析就是结构原因引起的。如果结构合理且安全性与耐久性合理，是不会经不住一艘运沙船的撞击的。这一例子说明，在对路桥结构进行设计时要通盘考虑，从工程的安全性与耐久性上考虑。3、设计理论和结构构造体系不够完善在承认施工存在问题的同时，也不可否认，在桥梁设计领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。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。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、施工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510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认识、丰富的经验和准确的判断。二、解决措施1、加强对桥梁寿命期的理解我国在建设方面,将逐步从最初的单纯设计满足载荷强度的设计原则转变到既满足载荷强度需求又满足桥梁寿命需要的设计思路。符合国际上造桥对寿命期的要求。加强桥梁使用寿命的理解,应首先要研究确定结构重要性的方法。2、重视对疲劳损伤的研究通常在桥梁上都需要考虑两个荷载，分别是风荷载和车辆荷载，这些都属于动荷载，并且会在桥面上循环变化的动力，引起桥面的轻微震动，同时还会引起桥梁结构的累积疲劳损伤。因为桥梁建设的材料并不具有连续性与均匀性，而且这些材料还具有微小的瑕疵，在桥面上循环力的作用下，这些微小的瑕疵会不断的扩大，发展并形成对桥面有损的裂纹。假设这些裂纹没有引起有关部门的重视，没有得到应有的控制，很有可能引起桥梁材料内部及结构的突然断裂，造成意外安全事件。早期的疲劳损伤不会很轻易的就被人们发现，但是其带来的后果却是非常严重的。局部的疲劳损伤往往会引起整个建筑的崩溃。3、充分重视桥梁的超载问题根据相关部门的统计显示：当前状况下汽车超载的形成原因主要包含有以下三个方面：第一方面指的是早期修建的老桥正在面临着超龄负载运营的发展现状；第二方面指的是桥梁在实际荷载的通行车流量方面远远地超过原设计而没有引起相关部门的重视和控制；第三方面指的是越来越多的车辆违规超载现象的存在。从形成原因层面进行分析可以了解到：桥梁的超载在很大程度上也会最终导致疲劳问题的形成。而从另外一个角度上讲，桥梁的超载现象的存在也会使得桥梁在设计方面所对应的疲劳应力幅度变得更加巨大，甚至于最终还会导致出现一些因为超载而引发的一系列结构破坏事故。4、积极借鉴国外成熟经验国内桥梁普遍存在的问题主要是耐久性和安全性差以及结构正常使用性能差。造成这些问题的主要原因就是国内目前的施工质量以及体制的管理是否优化，但是这种问题在短期内是不可能完全得到改变的。所以作为工程的设计制作人员，就需要充分认识到这一点，整体的考虑施工管理情况和建筑材料的质量，并使用合理的设计方案以提到工程的安全性与耐久性，这才是积极的应对办法。结束语：综上所述，保证桥梁的耐久性与安全性已经成为一个急需解决的问题。我们在施工过程中不仅要加强施工管理还要在设计方案上做好结构与构造的耐久性设计，此外还需要向国外的成功经验学习，同时桥梁的疲劳损伤问题以及超载问题都需要在我们的总体考虑之内。做好桥梁建设工程，使我们向公众要完成的责任，所以我们必须要严加重视。参考文献：1苗成涛.从设计角度增强公路桥梁安全性的探讨J.中华民居.2011(03)2肖斌.对桥梁设计中安全性和耐久性的研究J.勘察设计与装饰，2012，（8）：44-45.3李青云.桥梁设计中耐久性的几点思考J.中国新技术新产品.2010(18) -全文完-