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摘 要 随着高速公路在我国的快速发展, 人们对公路桥涵结构的标准化技术研究和设计的热情也日益高涨, 但也出现了各自为政、以我为标的局面, 这不仅造成了大量的人力资源浪费, 也给行业的技术管理、公路桥梁的系统性养护管理造成了困难。因此, 讨论公路桥梁设计和施工问题就显得特别重要。
关键词: 公路桥梁; 设计; 问题; 措施
中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：
从上个世纪50年代开始, 我国公路桥梁设计标准(通用)就在经历着各个时期的检阅而不断演变, 即经过多次的清理和编制, 但是标准(通用)依然不适应交通发展的需要, 存在的问题有：技术标准低, 涵盖面不够, 汽车荷载等级低,使用的建筑材料过时, 对混凝土结构耐久性的认识程度不够到位, 对超载现象产生的后果估计不足而病害严重等。因此我们分析了现行公路桥梁设计存在的问题及其产生的主要原因, 提出了相关的措施。
1 现行公路桥梁设计存在的问题分析
1.1 存在的主要问题
目前, 国内的公路桥梁设计过程中存在的倾向与问题有: 设计中考虑强度多而考虑耐久性少; 重视强度极限状态而不重视使用极限状态; 重视结构的眼前建设而不重视结构的后期维护。实际上, 目前的公路桥梁设计中, 对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注, 既没有明确提出使用年限的要求, 也没有进行专门的耐久性设计(从材料、结构措施及设计程序上保证耐久性, 并明确声明在何种维护和使用条件下, 桥梁具有哪种程度的耐久性)。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果; 也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背; 也不符合结构动态和综合经济性(考虑结构建设、使用、维护等整个周期的费用)的要求。
1.2 在设计过程中重视建设而忽视后期维护
也许我国设计方法中这种计算理论与控制方程并不是完全的合理，不过这种设计从定量和定性的方面保证了适用性与安全性的要求，不过对于美观经济就没有衡量的设计标准了。其实，在设计过程中是考虑到这两点要求的，但是该阶段的评估着重于建设成本上，而忽略了后期维护的综合成本，评估并不全面。举个例子，不到1000m的桥型竞争下，悬索桥在建设成本上考虑它远比不上斜拉桥经济性高，但是斜拉桥后期需要换拉索，这笔投入也是相当大的，这样考虑下来，它们经济性的差距就没有那么大了。再比如说，我国的路面结构设计采用的是弹性层状体系，方法虽然很先进，但是参数较落后，设计参数有部分是自由取值，不根据实际情况，只是单纯地凭想象来计算，忽略后期维护需要的一些参数。
1.3 在设计过程中重视强度而忽视耐久性
我国公路的质量堪忧，虽然京津塘高速公路十余年使用过程中情况不错，但是在此以后的工程素质就有所下降了，很多地方都在对高速公路进行大修，对交通和社会都有恶劣的影响，究其原因主要是在对待耐久性的问题上。设计过程中大家只是呼吁耐久性这个概念，而并没有因此进行设计和提出使用年限，设计方面的不全面造成了公路工程寿命短、时有事故发生以及结构性能差的后果。工程事故的发生多是由于施工质量达不到公路橋梁设计的技术规范和具体要求，比如说材料强度不够、工艺不精、偷工减料等施工和管理方面的问题。
1.4 设计人员的失职
一些设计人员可能只通过计算结构强度来推算出结构安全度的需求，完全不重视从结构的材料、构造、耐久性、维护以及结构建设、结构设计中的人为错误去加强结构的安全性，从而造成了有些混凝土的强度不高、保护层厚度过小、钢筋直径太细，有些结构的整体性和延性不足，有些路线不够明确导致局部压力太大等各式各样的问题，这些问题对结构的耐久性都有减弱的影响，以至于结构的安全系数变低。比如说一些高速公路或者是桥梁的使用年限只有5～10年，就是因为耐久性不高影响了公路桥梁结构的安全性，最后导致其寿命不长。
2 加强现行公路桥梁设计思路
2.1 从思想上强化责任, 落实责任机制
进一步按照安全生产/ 三项行动0部署, 落实好安全生产/一岗双责0要求, 建立、完善公路桥梁设计责任体系, 落实安全生产责任机制, 强化责任意识, 层层落实责任, 确保桥梁设计责任到岗、责任到人。逐级签订桥梁设计责任书, 将公路桥梁设计任务层次分解下达。按属地管理原则加强安全监管, 敦促公路桥梁的建设、改造、养护等相关单位履行好企业主体职责, 确保桥梁安全。
2.2 应将现代信息技术与传统施工技术相结合
随着交通运输量大幅度提高, 行车密度及车辆载重越来越大, 跨河桥梁和高架桥梁在交通工程中的重要性与日俱增。桥梁是公路的重要组成部分, 桥梁的质量直接影响着行车安全和公路的畅通。公路桥梁工程的质量, 关键在于施工技术的提高。只有把现代信息技术与传统的桥梁施工技术有机结合起来, 做好工程的前期设计, 才能提高我国公路桥梁建设的质量。
2.3 按承载能力和正常使用两种极限状态来进行设计
前者是控制结构在丧失服务能力临界状态时的承载能力, 可以认为是对安全性要求的保证。后者控制结构在正常使用状态时应力、裂缝和变形小于一定的限值, 对应于适用性的要求。而对于经济、美观的要求则没有具体的指标进行衡量。
2.4 应该更加重视结构的耐久性问题
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、疲惫、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。在大跨桥梁领域, 我国从20世纪80年代以来修建了大量的斜拉桥。虽然迄今为止出现倒塌或严重损害的例子很少, 但已经有多座桥梁(如上海新五桥、广东九江大桥、济南黄河公路桥等)因为拉索的问题而不得不提前换索, 这既影响了使用又增大了经济损失。这类问题就与没有进行合理的耐久性设计密切有关。大量的病害实例也证实, 除了施工和材料方面的原因, 影响结构耐久性的决定性因素是来自构造上的缺陷。
2.5 设计时应充分考虑桥梁的超载问题
超载问题在我国相当普遍。平心而论, 这种现状不能在短期内得到解决, 工程设计人员在设计初期就会面临这一问题, 因此应该在公路桥梁前期设计时充分考虑到公路桥梁在建成付使用后所面临的超载问题。
2.6 应积极借鉴欧美等先进国家的做法
欧美等西方发达国家在其经济社会发展进程中非常重视公路建设, 他们在公路桥梁的设计方面积累了丰富的经验, 取得了相当多的成功实例, 但也有很多失败的深刻教训。我们的工程设计人员应该博采众长,取长补短, 积极借鉴国外的经验和成果, 避免走弯路,从而提高我国公路桥梁建设的成效。
结束语
我国的公路桥梁虽然前景不错，但是它的新建、改建和加固等任务还需要我们加大力度去完善。公路桥梁的建设是一个复杂和系统的工程，极其需要具有相当丰富理论知识的设计人员，不要因为一些主观方面的原因对设计造成不良影响。我国在公路桥梁设计方面还有很长的路要走，只有达到一个相对完善的局面才能使交通事业节节高升。
关键词: 公路桥梁; 设计; 问题; 措施
中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：
从上个世纪50年代开始, 我国公路桥梁设计标准(通用)就在经历着各个时期的检阅而不断演变, 即经过多次的清理和编制, 但是标准(通用)依然不适应交通发展的需要, 存在的问题有：技术标准低, 涵盖面不够, 汽车荷载等级低,使用的建筑材料过时, 对混凝土结构耐久性的认识程度不够到位, 对超载现象产生的后果估计不足而病害严重等。因此我们分析了现行公路桥梁设计存在的问题及其产生的主要原因, 提出了相关的措施。
1 现行公路桥梁设计存在的问题分析
1.1 存在的主要问题
目前, 国内的公路桥梁设计过程中存在的倾向与问题有: 设计中考虑强度多而考虑耐久性少; 重视强度极限状态而不重视使用极限状态; 重视结构的眼前建设而不重视结构的后期维护。实际上, 目前的公路桥梁设计中, 对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注, 既没有明确提出使用年限的要求, 也没有进行专门的耐久性设计(从材料、结构措施及设计程序上保证耐久性, 并明确声明在何种维护和使用条件下, 桥梁具有哪种程度的耐久性)。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果; 也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背; 也不符合结构动态和综合经济性(考虑结构建设、使用、维护等整个周期的费用)的要求。
1.2 在设计过程中重视建设而忽视后期维护
也许我国设计方法中这种计算理论与控制方程并不是完全的合理，不过这种设计从定量和定性的方面保证了适用性与安全性的要求，不过对于美观经济就没有衡量的设计标准了。其实，在设计过程中是考虑到这两点要求的，但是该阶段的评估着重于建设成本上，而忽略了后期维护的综合成本，评估并不全面。举个例子，不到1000m的桥型竞争下，悬索桥在建设成本上考虑它远比不上斜拉桥经济性高，但是斜拉桥后期需要换拉索，这笔投入也是相当大的，这样考虑下来，它们经济性的差距就没有那么大了。再比如说，我国的路面结构设计采用的是弹性层状体系，方法虽然很先进，但是参数较落后，设计参数有部分是自由取值，不根据实际情况，只是单纯地凭想象来计算，忽略后期维护需要的一些参数。
1.3 在设计过程中重视强度而忽视耐久性
我国公路的质量堪忧，虽然京津塘高速公路十余年使用过程中情况不错，但是在此以后的工程素质就有所下降了，很多地方都在对高速公路进行大修，对交通和社会都有恶劣的影响，究其原因主要是在对待耐久性的问题上。设计过程中大家只是呼吁耐久性这个概念，而并没有因此进行设计和提出使用年限，设计方面的不全面造成了公路工程寿命短、时有事故发生以及结构性能差的后果。工程事故的发生多是由于施工质量达不到公路橋梁设计的技术规范和具体要求，比如说材料强度不够、工艺不精、偷工减料等施工和管理方面的问题。
1.4 设计人员的失职
一些设计人员可能只通过计算结构强度来推算出结构安全度的需求，完全不重视从结构的材料、构造、耐久性、维护以及结构建设、结构设计中的人为错误去加强结构的安全性，从而造成了有些混凝土的强度不高、保护层厚度过小、钢筋直径太细，有些结构的整体性和延性不足，有些路线不够明确导致局部压力太大等各式各样的问题，这些问题对结构的耐久性都有减弱的影响，以至于结构的安全系数变低。比如说一些高速公路或者是桥梁的使用年限只有5～10年，就是因为耐久性不高影响了公路桥梁结构的安全性，最后导致其寿命不长。
2 加强现行公路桥梁设计思路
2.1 从思想上强化责任, 落实责任机制
进一步按照安全生产/ 三项行动0部署, 落实好安全生产/一岗双责0要求, 建立、完善公路桥梁设计责任体系, 落实安全生产责任机制, 强化责任意识, 层层落实责任, 确保桥梁设计责任到岗、责任到人。逐级签订桥梁设计责任书, 将公路桥梁设计任务层次分解下达。按属地管理原则加强安全监管, 敦促公路桥梁的建设、改造、养护等相关单位履行好企业主体职责, 确保桥梁安全。
2.2 应将现代信息技术与传统施工技术相结合
随着交通运输量大幅度提高, 行车密度及车辆载重越来越大, 跨河桥梁和高架桥梁在交通工程中的重要性与日俱增。桥梁是公路的重要组成部分, 桥梁的质量直接影响着行车安全和公路的畅通。公路桥梁工程的质量, 关键在于施工技术的提高。只有把现代信息技术与传统的桥梁施工技术有机结合起来, 做好工程的前期设计, 才能提高我国公路桥梁建设的质量。
2.3 按承载能力和正常使用两种极限状态来进行设计
前者是控制结构在丧失服务能力临界状态时的承载能力, 可以认为是对安全性要求的保证。后者控制结构在正常使用状态时应力、裂缝和变形小于一定的限值, 对应于适用性的要求。而对于经济、美观的要求则没有具体的指标进行衡量。
2.4 应该更加重视结构的耐久性问题
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、疲惫、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。在大跨桥梁领域, 我国从20世纪80年代以来修建了大量的斜拉桥。虽然迄今为止出现倒塌或严重损害的例子很少, 但已经有多座桥梁(如上海新五桥、广东九江大桥、济南黄河公路桥等)因为拉索的问题而不得不提前换索, 这既影响了使用又增大了经济损失。这类问题就与没有进行合理的耐久性设计密切有关。大量的病害实例也证实, 除了施工和材料方面的原因, 影响结构耐久性的决定性因素是来自构造上的缺陷。
2.5 设计时应充分考虑桥梁的超载问题
超载问题在我国相当普遍。平心而论, 这种现状不能在短期内得到解决, 工程设计人员在设计初期就会面临这一问题, 因此应该在公路桥梁前期设计时充分考虑到公路桥梁在建成付使用后所面临的超载问题。
2.6 应积极借鉴欧美等先进国家的做法
欧美等西方发达国家在其经济社会发展进程中非常重视公路建设, 他们在公路桥梁的设计方面积累了丰富的经验, 取得了相当多的成功实例, 但也有很多失败的深刻教训。我们的工程设计人员应该博采众长,取长补短, 积极借鉴国外的经验和成果, 避免走弯路,从而提高我国公路桥梁建设的成效。
结束语
我国的公路桥梁虽然前景不错，但是它的新建、改建和加固等任务还需要我们加大力度去完善。公路桥梁的建设是一个复杂和系统的工程，极其需要具有相当丰富理论知识的设计人员，不要因为一些主观方面的原因对设计造成不良影响。我国在公路桥梁设计方面还有很长的路要走，只有达到一个相对完善的局面才能使交通事业节节高升。