论文部分内容阅读
摘要:伴随着我国经济社会的迅猛发展,我国交通条件有了极大的改善,这里的改善不仅仅表现在我国交通路程量的剧增,更表现在我国交通方式的多样化。公路桥梁在设计中往往重视强度、刚度、稳定性的计算,却经常忽略结构整体的安全性和耐久性问题。本文就桥梁设计中安全耐久性的问题进行了思考,以有效提高结构的工作性能,保障结构在设计基准期内的正常使用。
关键词:公路桥梁设计;安全性;耐久性;分析
中图分类号:X734文献标识码: A
引言
目前我国的桥梁设计普遍存在着以下几个问题:在设计结构时偏向结构强度,忽略结构耐久性;对强度极限的关注胜于对使用极限的关注;重视结构的建造忽略结构的后期维护。基于以上这些问题,文章从桥梁设计的安全适用、经济耐久指导性原则出发,对于我国现阶段桥梁设计的整体现状进行分析,并针对我国桥梁设计中所忽略的一些问题,提出相应的优化措施。
一、我国桥梁设计中安全性和耐久性现状
我国现行规范规定,桥梁结构的耐久性或使用寿命为100 年。然而由于设计、施工以及外界各种自然因素的影响,实际工程中结构或构件往往存在一定的缺陷,导致桥梁结构不能够按期服役,甚至安全性得不到保障,一些桥梁在规定的使用期内不得不拆除重建,甚至有些新建桥梁在刚进入运营阶段就出现各种安全性和耐久性问题。这些现象与国际上越来越重视安全性和耐久性的趋势相违背,不得不引起我们的重视。
安全性和耐久性不足的桥梁,在设计基准期内首先表现为构件开裂、变形、下挠等耐久性问题,例如混凝土斜拉桥的主梁与横隔板开裂、大跨度预应力混凝土连续刚构桥主梁下挠、正交异性钢桥面板的疲劳裂缝等,这些问题会导致外界腐蚀性因素进一步侵蚀桥梁结构,进而降低结构强度、刚度,形成更大的变形下挠,造成恶性循环,严重威胁结构安全。
二、影响城市公路路桥安全性耐久性的因素
新形势下伴随着城市规模的扩大和城市入住人口的增多,城市的交通往来相比较我国传统时期,交通工具的多样和交通工具的数量都有了极大的变化。当前形势下影响我国城市公路路桥安全性和耐久性的因素有我国各大城市通行车型不断加大,城市路桥负载过高,导致城市路桥的安全性和耐久性不断降低。同比国外公路桥的后期维护养护工作,我国当前城市公路桥设计中,对于公路桥遭遇突加负荷的运载情况欠缺考虑,并且前期设计中没有加入对后期养护维护工作的要素参入,导致我国多数公路桥在实际的运营过程中其受到的高负荷问题没有受到很及时的处理,导致了公路桥安全性和耐久性长期负荷之下不断降低。最重要的因素是我国路桥设计人员在设计的时候缺乏总体设计规范,导致我国主要通过法律规范城市路桥设计规则,现阶段城市路桥结构的不断复杂化,负载要求不断提高,使用年限不断增加,其规范的无法满足安全性和耐久性的新要求。
三、在桥梁结构设计中的指导性原则
(一)、结构安全
在桥梁设计中,最重要的一部分就是结构,结构的安全性直接关系到桥梁的正常使用。在设计结构时:(1)要考虑结构自身的安全性,需要通过可靠的结构结算分析以及合理缜密的构造处理来保证;(2)要将恒载、活载、自然荷载等其他荷载考虑在内;(3)对于突然性的高强度的荷载,例如强风荷载、高强度的冻胀力、水力等因素也需要考虑在内。
(二)、耐久适用
桥梁结构设计常常受到地形条件的限制,因此,对于地形条件较复杂的地区,桥梁布设往往会出现高墩大跨结构,对于这类结构形式的桥梁,在下部结构进行刚度分配时,稳定性、耐久性等因素是结构设计时的关键点。对于难以采用标准跨径结构和互通式立交中弯曲半径较小的桥梁,可以采用钢筋混凝土现浇结构及预应力混凝土现浇结构。对结构形式的选择直接关系到结构的安全和使用。
(三)、经济合理性原则
在桥梁设计时,除了要考虑施工技术、结构形式等因素外,还要考虑桥梁造价问题,这是一个现实的问题,在考虑的时候应遵循基本达标、择优而取、最少污染的原则:(1)必须要达到桥梁的最基本要求,且经济指标是否接近最佳范围;(2)要和其他方案反复比较,确立最佳方案;(3)所选方案要尽量减少对自然环境的破坏,尽量和自然环境相协调,相结合。
四、提高桥梁结构的安全性和耐久性措施
公路桥梁结构不像步行桥,仅供行人和非机动车辆通行,其承担的荷载要考虑机动车辆超载和冲击的影响,加之其在交通运输线中咽喉的作用,当安全性和耐久性功能不能满足要求时会产生严重后果,因此在设计中应考虑以下几个方面。
(一)、完善更新设计理念,重视耐久性设计
必须对设计理念有一个全新的认识。加强对桥梁结构耐久性设计的认识是实现桥梁结构耐久、保证桥梁建设质量,提升建设效率的有效前提。要严格把关桥梁质量管理,从真正意义上保证桥梁质量,促进国家运输产业的发展。在完善更新设计理念方面,桥梁设计单位要加强提高耐久性的学习和研究,可以通过交流学习,与其他单位沟通设计经验,定期派送设计人员外出学习等做法,完善在此方面的不足,为桥梁建设注入新的血液。
(二)、从路桥设计人员角度出发提高路桥的安全性和耐久性
路桥设计人员作为路桥设计的主导体,是最能提高路桥安全性和耐久性的主要因素。因而从提高设计人员水平改善路桥设计思路方面入手,通过提高广大路桥设计人员的理论和实践能力,可以很大程度的提高路桥的安全性和耐久性。在进行相关路桥设计人员再培训的过程中,除了安排设计人员前往别处高级路桥设计中心观摩学习之外,还可以通过这样的措施来提高路桥设计人员的实践和理论水平,具体操作过程可以为组织相关路桥专家学者、资深设计人员、经验丰富的施工人员对该路桥项目的设计人员进行城市路桥规范和路桥设计注意事项的专业讲座,甚至可以协助路桥设计人员进行一次完整的、彻底的路桥设计方案制定,完善其总体结构的科学性,并在进行合作的过程中实现对设计人员的培训目的。在接下来的设计中,路桥设计人员要着眼于路桥疲劳损伤等新形势下出现的路桥问题,在城市路桥的设计中重视疲劳损伤并且在设计之初及时的加入损伤因素的考虑,通过对疲劳损伤形成原因的再探究,结合具体影响的因素制定科学、合理的设计对策解决损伤问题,在新的形势下路桥设计人员还应该做到从指挥设计方位走下来,走到现实的路桥实施工程活动中,并且积极的将自己在高等院校中学习到的路桥知识和现实路桥实践活动进行有机的结合,彻底将传统旧有的办公室“纸上谈兵”工作习惯抛弃,从自身的角度的提高自己路桥技术的实践和理论水平。
(三)、加强桥梁的细节设计
由于桥梁结构直接暴露于自然环境下,在设计过程中细节设计至关重要。细节设计到位,可以有效防止外界腐蚀性因素对桥梁结构的侵蚀。加强桥梁的细节设计可以有效地提高桥梁结构的安全性和耐久性。如提高构件的保护层厚度,可以有效保护钢筋不受侵蚀;加强桥面排水和防水层设计,可以有效防止水对结构的破坏;对钢筋进行环氧涂层,钢筋阴极保护,渗透模板等措施,以保障钢筋不被腐蚀。
(四)、保证结构的冗余设计、整体性、连续性
桥梁大多属于杆系结构,在设计过程中应保证结构整体性和连续性,使构件截面变化均匀、平顺,这既符合美观性的要求,也可以提高结构的强度、刚度、稳定性。在设计过程中采用冗余设计可以桥梁更好的面对那些可能发生的问题,结构拥有了安全储备,就对局部损伤和变形有了较好的抵抗能力,这一点尤其适合我国超载现象严重的情况,此外,冗余设计还可以在某些偶然荷载如地震、爆炸等情况下给予结构抗倒塌的能力。
(五)、积极的借鉴国外的先进经验和建设成果
现阶段,在我国桥梁的设计工作中,主要存在着两大问题,其一是安全性和耐久性较差的问题,主要包括维修费用高、使用寿命短以及易出现安全事故等内容,其二是桥梁结构的正常使用性能差的問题,主要包括变形程度大、线形不平顺、结构易开裂以及经常出现振动等内容,导致此类问题经常出现的根本原因就是我国施工单位的施工质量管控水平较差,因此,设计人员必须高度重视此类问题,为保证桥梁结构获得最佳的使用性能,应准确的掌握施工的材料工艺水平和管理水平,选用最具适应性的设计方法和安全度。
结束语
总而言之,伴随着我国当前交通业的发展,交通便捷的同时广大人民更多的考虑的是交通安全,现阶段路桥安全性和耐久性日益降低的现象已经给我国广大的人民生活交通带来安全隐患,要解决此类安全隐患不仅仅需要我国路桥工作人员的努力,更需要广大社会方面的参与参入,只有国家制定更加符合当前交通现状的路桥法律法规,广大人民根据路桥行车标准不超负荷行车,才能从根本上提高我国路桥的安全性和长久性,在新的形势下我们要真正的认识到问题出现的各个因素,从问题的根源解决问题才能真正的保证广大人民的生活交通安全,才能真正的让路桥成为城市的一条安全美丽的风景线。
参考文献
[1] 穆俊伟.关于路桥设计中的安全性和耐久性研究[J].山西建筑,2014(3).
[2] 李敏,吴坚彬,李燕. 公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性的分析探讨[J]. 中国水运,2013(11).
关键词:公路桥梁设计;安全性;耐久性;分析
中图分类号:X734文献标识码: A
引言
目前我国的桥梁设计普遍存在着以下几个问题:在设计结构时偏向结构强度,忽略结构耐久性;对强度极限的关注胜于对使用极限的关注;重视结构的建造忽略结构的后期维护。基于以上这些问题,文章从桥梁设计的安全适用、经济耐久指导性原则出发,对于我国现阶段桥梁设计的整体现状进行分析,并针对我国桥梁设计中所忽略的一些问题,提出相应的优化措施。
一、我国桥梁设计中安全性和耐久性现状
我国现行规范规定,桥梁结构的耐久性或使用寿命为100 年。然而由于设计、施工以及外界各种自然因素的影响,实际工程中结构或构件往往存在一定的缺陷,导致桥梁结构不能够按期服役,甚至安全性得不到保障,一些桥梁在规定的使用期内不得不拆除重建,甚至有些新建桥梁在刚进入运营阶段就出现各种安全性和耐久性问题。这些现象与国际上越来越重视安全性和耐久性的趋势相违背,不得不引起我们的重视。
安全性和耐久性不足的桥梁,在设计基准期内首先表现为构件开裂、变形、下挠等耐久性问题,例如混凝土斜拉桥的主梁与横隔板开裂、大跨度预应力混凝土连续刚构桥主梁下挠、正交异性钢桥面板的疲劳裂缝等,这些问题会导致外界腐蚀性因素进一步侵蚀桥梁结构,进而降低结构强度、刚度,形成更大的变形下挠,造成恶性循环,严重威胁结构安全。
二、影响城市公路路桥安全性耐久性的因素
新形势下伴随着城市规模的扩大和城市入住人口的增多,城市的交通往来相比较我国传统时期,交通工具的多样和交通工具的数量都有了极大的变化。当前形势下影响我国城市公路路桥安全性和耐久性的因素有我国各大城市通行车型不断加大,城市路桥负载过高,导致城市路桥的安全性和耐久性不断降低。同比国外公路桥的后期维护养护工作,我国当前城市公路桥设计中,对于公路桥遭遇突加负荷的运载情况欠缺考虑,并且前期设计中没有加入对后期养护维护工作的要素参入,导致我国多数公路桥在实际的运营过程中其受到的高负荷问题没有受到很及时的处理,导致了公路桥安全性和耐久性长期负荷之下不断降低。最重要的因素是我国路桥设计人员在设计的时候缺乏总体设计规范,导致我国主要通过法律规范城市路桥设计规则,现阶段城市路桥结构的不断复杂化,负载要求不断提高,使用年限不断增加,其规范的无法满足安全性和耐久性的新要求。
三、在桥梁结构设计中的指导性原则
(一)、结构安全
在桥梁设计中,最重要的一部分就是结构,结构的安全性直接关系到桥梁的正常使用。在设计结构时:(1)要考虑结构自身的安全性,需要通过可靠的结构结算分析以及合理缜密的构造处理来保证;(2)要将恒载、活载、自然荷载等其他荷载考虑在内;(3)对于突然性的高强度的荷载,例如强风荷载、高强度的冻胀力、水力等因素也需要考虑在内。
(二)、耐久适用
桥梁结构设计常常受到地形条件的限制,因此,对于地形条件较复杂的地区,桥梁布设往往会出现高墩大跨结构,对于这类结构形式的桥梁,在下部结构进行刚度分配时,稳定性、耐久性等因素是结构设计时的关键点。对于难以采用标准跨径结构和互通式立交中弯曲半径较小的桥梁,可以采用钢筋混凝土现浇结构及预应力混凝土现浇结构。对结构形式的选择直接关系到结构的安全和使用。
(三)、经济合理性原则
在桥梁设计时,除了要考虑施工技术、结构形式等因素外,还要考虑桥梁造价问题,这是一个现实的问题,在考虑的时候应遵循基本达标、择优而取、最少污染的原则:(1)必须要达到桥梁的最基本要求,且经济指标是否接近最佳范围;(2)要和其他方案反复比较,确立最佳方案;(3)所选方案要尽量减少对自然环境的破坏,尽量和自然环境相协调,相结合。
四、提高桥梁结构的安全性和耐久性措施
公路桥梁结构不像步行桥,仅供行人和非机动车辆通行,其承担的荷载要考虑机动车辆超载和冲击的影响,加之其在交通运输线中咽喉的作用,当安全性和耐久性功能不能满足要求时会产生严重后果,因此在设计中应考虑以下几个方面。
(一)、完善更新设计理念,重视耐久性设计
必须对设计理念有一个全新的认识。加强对桥梁结构耐久性设计的认识是实现桥梁结构耐久、保证桥梁建设质量,提升建设效率的有效前提。要严格把关桥梁质量管理,从真正意义上保证桥梁质量,促进国家运输产业的发展。在完善更新设计理念方面,桥梁设计单位要加强提高耐久性的学习和研究,可以通过交流学习,与其他单位沟通设计经验,定期派送设计人员外出学习等做法,完善在此方面的不足,为桥梁建设注入新的血液。
(二)、从路桥设计人员角度出发提高路桥的安全性和耐久性
路桥设计人员作为路桥设计的主导体,是最能提高路桥安全性和耐久性的主要因素。因而从提高设计人员水平改善路桥设计思路方面入手,通过提高广大路桥设计人员的理论和实践能力,可以很大程度的提高路桥的安全性和耐久性。在进行相关路桥设计人员再培训的过程中,除了安排设计人员前往别处高级路桥设计中心观摩学习之外,还可以通过这样的措施来提高路桥设计人员的实践和理论水平,具体操作过程可以为组织相关路桥专家学者、资深设计人员、经验丰富的施工人员对该路桥项目的设计人员进行城市路桥规范和路桥设计注意事项的专业讲座,甚至可以协助路桥设计人员进行一次完整的、彻底的路桥设计方案制定,完善其总体结构的科学性,并在进行合作的过程中实现对设计人员的培训目的。在接下来的设计中,路桥设计人员要着眼于路桥疲劳损伤等新形势下出现的路桥问题,在城市路桥的设计中重视疲劳损伤并且在设计之初及时的加入损伤因素的考虑,通过对疲劳损伤形成原因的再探究,结合具体影响的因素制定科学、合理的设计对策解决损伤问题,在新的形势下路桥设计人员还应该做到从指挥设计方位走下来,走到现实的路桥实施工程活动中,并且积极的将自己在高等院校中学习到的路桥知识和现实路桥实践活动进行有机的结合,彻底将传统旧有的办公室“纸上谈兵”工作习惯抛弃,从自身的角度的提高自己路桥技术的实践和理论水平。
(三)、加强桥梁的细节设计
由于桥梁结构直接暴露于自然环境下,在设计过程中细节设计至关重要。细节设计到位,可以有效防止外界腐蚀性因素对桥梁结构的侵蚀。加强桥梁的细节设计可以有效地提高桥梁结构的安全性和耐久性。如提高构件的保护层厚度,可以有效保护钢筋不受侵蚀;加强桥面排水和防水层设计,可以有效防止水对结构的破坏;对钢筋进行环氧涂层,钢筋阴极保护,渗透模板等措施,以保障钢筋不被腐蚀。
(四)、保证结构的冗余设计、整体性、连续性
桥梁大多属于杆系结构,在设计过程中应保证结构整体性和连续性,使构件截面变化均匀、平顺,这既符合美观性的要求,也可以提高结构的强度、刚度、稳定性。在设计过程中采用冗余设计可以桥梁更好的面对那些可能发生的问题,结构拥有了安全储备,就对局部损伤和变形有了较好的抵抗能力,这一点尤其适合我国超载现象严重的情况,此外,冗余设计还可以在某些偶然荷载如地震、爆炸等情况下给予结构抗倒塌的能力。
(五)、积极的借鉴国外的先进经验和建设成果
现阶段,在我国桥梁的设计工作中,主要存在着两大问题,其一是安全性和耐久性较差的问题,主要包括维修费用高、使用寿命短以及易出现安全事故等内容,其二是桥梁结构的正常使用性能差的問题,主要包括变形程度大、线形不平顺、结构易开裂以及经常出现振动等内容,导致此类问题经常出现的根本原因就是我国施工单位的施工质量管控水平较差,因此,设计人员必须高度重视此类问题,为保证桥梁结构获得最佳的使用性能,应准确的掌握施工的材料工艺水平和管理水平,选用最具适应性的设计方法和安全度。
结束语
总而言之,伴随着我国当前交通业的发展,交通便捷的同时广大人民更多的考虑的是交通安全,现阶段路桥安全性和耐久性日益降低的现象已经给我国广大的人民生活交通带来安全隐患,要解决此类安全隐患不仅仅需要我国路桥工作人员的努力,更需要广大社会方面的参与参入,只有国家制定更加符合当前交通现状的路桥法律法规,广大人民根据路桥行车标准不超负荷行车,才能从根本上提高我国路桥的安全性和长久性,在新的形势下我们要真正的认识到问题出现的各个因素,从问题的根源解决问题才能真正的保证广大人民的生活交通安全,才能真正的让路桥成为城市的一条安全美丽的风景线。
参考文献
[1] 穆俊伟.关于路桥设计中的安全性和耐久性研究[J].山西建筑,2014(3).
[2] 李敏,吴坚彬,李燕. 公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性的分析探讨[J]. 中国水运,2013(11).