论文部分内容阅读
摘要：公路桥梁工程是国家发展的重点工程项目之一,其设计与建设有利于实现国民经济的可持续发展,推动交通事业的健康发展。本文主要对公路桥梁设计的安全性和耐久性相关问题进行了简要分析。
关键词：公路桥梁；安全性；耐久性
中图分类号：TU997文献标识码： A
引言
近年来，我国的交通基础设施建设得到了迅猛发展，公路桥梁建设工程作为交通设施的一个重要组成部分也得到了空前的快速发展。公路桥梁的健康运营情况和安全耐久性问题也越来越受到人们的关注和重视。
一、我国路桥工程设计中的安全性与耐久性分析
近年来,虽然桥梁工程的建设规模不断扩大,但是随之而来的安全事故也越来越多,威胁到了人们的生命财产安全,造成巨大的损失,例如坍塌事故等。通过相关调查显示,桥梁工程之所以在施工以及使用过程中出现坍塌现象,主要是由于桥梁设计不合理或者施工中没有严格按照规定要求施工而导致的。其中主要体现在以下几个方面:首先,在对桥梁工程设计过程中,由于设计者态度不端正,没有将所有因素进行综合考虑,在实际计算过程中出现数据错误等,这些都对桥梁工程的设计以及后期施工产生严重的影响,缩短了桥梁工程的使用寿命,甚至出现坍塌事故,威胁到人们的生命财产安全；其次,在桥梁工程实际施工过程中,部分施工单位为了获取更多经济利益而选用劣质、低价的施工材料,这就导致工程在施工中出现各种质量问题,影响到路桥工程使用功能的正常发挥。目前,随着路桥工程安全事故的多发,桥梁结构的设计受到了人们的高度重视,其中安全性与耐久性已成为设计者设计过程中不容忽视的两个部分。
二、影响桥梁设计中安全性和耐久性的因素
1、预应力损失
引起预应力损失的因素主要有:（1）预应力钢筋与管道壁之间的摩擦；（2）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩；（3）预应力钢筋与台座之间的温差；（4）混凝土的弹性压缩；（5）预应力钢筋的应力松弛；（6）混凝土的收缩徐变；计算过程中，必须根据实际施工情况，合理确定预应力钢筋的分批张拉次序，对于时间间隔较大的批次，需要在不同的施工阶段进行张拉，并对施工阶段时间长度给予控制，充分考虑施工阶段温度变化对预应力钢筋的影响，以确保设计与实际施工尽量相符，避免不必要的安全隐患。
2、截面抗裂性
确定结构的抗裂性应该根据结构的不同级别来确定，预应力混凝土受弯构件分为全预应力构件和部分预应力构件。全预应力构件在短期效应组合下不允许出现正截面拉应力，而部分预应力构件短期效应组合下允许出现正截面拉应力，但对应力值有一定限制。对于跨径较大的桥梁或较重要结构，均要求按全预应力构件进行设计，以保证结构的耐久。
3、结构挠度以及其他安全性指标
预应力混凝土结构的挠度一部分是由于所承受的荷载而产生的，另一部分是由结构内部的预应力作用而产生的，在设计过程中要综合考虑这两种作用下的挠度。有的桥梁设计师为了追求应力计算结果的美观，对结构设置了过多了预应力，使得一些预应力混凝土梁在施工阶段产生了过多向上的反拱，而施工单位为了保证桥面线性的平顺，减薄了混凝土桥面铺装的厚度，为结构安全埋下了隐患。所以，合理控制预应力钢筋含筋量和对施工阶段结构竖向位移的关注，也是对桥梁设计师需要认真考虑的部分。
4、车辆超载问题及处理办法
在我国公路运输中经常出现超载的问题，市政桥梁中也是屡见不鲜。荷载超出设计要求范围后，结构的受力情况会发生较大变化，甚至危害桥梁安全。结构设计中应对此现象有足够的重视，并在设计中给予结构更大的包容度。在纵向设计中除了保证预应力结构的安全，也要合理设置普通钢筋，保证结构不会突然出现过大的损坏，保障人员的安全。横向设计中，尽量将支座间距拉大，减少梁体倾覆的可能。对于立交桥中较高层的匝道桥，可以将部分横梁进行墩梁固结设计，形成连续刚构体系，提高结构的整体稳定性。
三、桥梁设计中安全性和耐久性问题需要改进和努力的方向
1、完善规章制度，规范管理和施工过程
为了使路桥建设在整个过程中，能够有明确的规章可以参考，使中国的路桥能够更加美好的发展。国家应出台较规范的政策和规章制度，如果路桥设计的各个环节都能遵照国家的规定来，就能减少一些路桥事故的发生，使我国路桥建设事业良好发展。在路桥设计的各个阶段，管理者应该严格管理，严防一些腐败事件的发生，保证设计方案能够客观全面，材料质量达标，施工过程严格控制，使其路桥建设的整个过程能够达标完成质量。
2、加强路桥设计中的耐久性问题研究
对于路桥来讲，所谓的耐久性问题也就是路桥的使用寿命，路桥使用寿命的长短直接影响到国家的经济性问题。对于路桥的施工，施工过程中所使用的材料质量问题和施工的工艺问题都会对路桥的耐久性有很大的影响。大量的事实研究证明，除了材料和施工对路桥结构的耐久性有影响之外，设计环节对路桥结构的耐久性也有非常重要的影响。
一直以来，对于路桥的设计方面较重视整体结构的设计，却往往欠缺对细节方面的考虑，更加没有把路桥的后期使用和维护问题考虑进来。在设计环节，设计人员要全方位的考虑问题，多从施工和维护的角度出發，这样更加有利于路桥的耐久性。除了要加强结构设计和施工阶段的安全性、耐久性以及整体牢固性的要求外，还应利用在使用过程中的检测、维修和加固的新技术，对不同工程结构的物体遇到的灾害、可接受的危险水平和评估进行研究，并提出了路桥设计耐久性的概念。路桥结构耐久性设计要解决路桥的经济和合理使用年限的问题。要解决路桥设计中的耐久性问题是需要路桥设计、施工、管理和维护各个环节共同努力协作完成的。
3、加大混凝土保护层的厚度
保护层是钢筋与混凝土之间粘结力的保障，同时对钢筋也能起到保护作用，防止有害介质侵入到混凝土内部腐蚀钢筋。有关研究表明氯离子扩散至钢筋表面的时间与保护层厚度的平方成正比，而在碳化现象中，二氧化碳的扩散速度也与保护层厚度密切相关。一般来讲保护层越厚钢筋表面免于侵蚀的时间就越长，钢筋锈蚀的速度也就越慢，结构就越耐久。由此可见，加大混凝土保护层的厚度有助于提高混凝土结构的耐久性。
4、重视对路桥设计疲劳损伤的研究
一直以来，疲劳损伤被视为桥梁设计中的核心问题，因为钢结构疲劳会逐步导致钢材的开裂，从而引发路桥的坍塌事件。近年来，我国关于路桥设计中疲劳损伤的研究正在逐步发展，取得了一定的成效。由于混凝土技术的发展，路桥设计中的疲劳损伤问题得到了很好的控制，但是由于钢筋混凝土结构的构件在使用的过程中受到腐蚀和人为的影响，其动态性能和疲劳性研究的难度仍然存在很多问题，这方面的许多问题的研究迫切需要我们去解决，我们应该加强路桥设计中疲劳损伤方面的研究。
5、加强路桥的超载问题管理
公路桥梁出现超载情况主要有三种:（1）超过使用年限的路桥负载运营；（2）路桥上通行的车流量超过了原有的设计；（3）车辆违规超载行驶。前两种情况产生的原因主要是设计中荷载的变化和交通量的增多；后一种情况是车辆的使用车违法超载所致，后两种超载现象是我们公路交通运输中最为常见的路桥超载问题。超载问题可能引发路桥疲劳问题。超载会使路桥疲劳应力幅度增加、损伤加剧，更有甚者会引发结构性破坏事故问题。超载问题造成路桥内部不能恢复的损伤，使得路桥在正常承载下的工作状态发生变化，由此可能危害路桥的安全性和耐久性。
结束语
综上所述,目前桥梁设计中的耐久性和安全性已经成为桥梁设计中的重中之重,除了积极借鉴国内外成功的桥梁设计案例的经验外,还需要提高桥梁施工过程中的管理水平,不断更新桥梁设计理念和创新桥梁设计方法,以保证桥梁设计中的安全性和耐久性。
参考文献
[1]路晓东．桥梁设计中的安全性和耐久性[J].交通世界(建养·机械)，2010.
[2]邱树才．桥梁安全性、耐久性差的主要原因及改进措施[J].中国新技术新产品，2009.
[3]杨先义．浅析路桥设计中的安全性和耐久性[J].科技创新与应用，2013.
关键词：公路桥梁；安全性；耐久性
中图分类号：TU997文献标识码： A
引言
近年来，我国的交通基础设施建设得到了迅猛发展，公路桥梁建设工程作为交通设施的一个重要组成部分也得到了空前的快速发展。公路桥梁的健康运营情况和安全耐久性问题也越来越受到人们的关注和重视。
一、我国路桥工程设计中的安全性与耐久性分析
近年来,虽然桥梁工程的建设规模不断扩大,但是随之而来的安全事故也越来越多,威胁到了人们的生命财产安全,造成巨大的损失,例如坍塌事故等。通过相关调查显示,桥梁工程之所以在施工以及使用过程中出现坍塌现象,主要是由于桥梁设计不合理或者施工中没有严格按照规定要求施工而导致的。其中主要体现在以下几个方面:首先,在对桥梁工程设计过程中,由于设计者态度不端正,没有将所有因素进行综合考虑,在实际计算过程中出现数据错误等,这些都对桥梁工程的设计以及后期施工产生严重的影响,缩短了桥梁工程的使用寿命,甚至出现坍塌事故,威胁到人们的生命财产安全；其次,在桥梁工程实际施工过程中,部分施工单位为了获取更多经济利益而选用劣质、低价的施工材料,这就导致工程在施工中出现各种质量问题,影响到路桥工程使用功能的正常发挥。目前,随着路桥工程安全事故的多发,桥梁结构的设计受到了人们的高度重视,其中安全性与耐久性已成为设计者设计过程中不容忽视的两个部分。
二、影响桥梁设计中安全性和耐久性的因素
1、预应力损失
引起预应力损失的因素主要有:（1）预应力钢筋与管道壁之间的摩擦；（2）锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩；（3）预应力钢筋与台座之间的温差；（4）混凝土的弹性压缩；（5）预应力钢筋的应力松弛；（6）混凝土的收缩徐变；计算过程中，必须根据实际施工情况，合理确定预应力钢筋的分批张拉次序，对于时间间隔较大的批次，需要在不同的施工阶段进行张拉，并对施工阶段时间长度给予控制，充分考虑施工阶段温度变化对预应力钢筋的影响，以确保设计与实际施工尽量相符，避免不必要的安全隐患。
2、截面抗裂性
确定结构的抗裂性应该根据结构的不同级别来确定，预应力混凝土受弯构件分为全预应力构件和部分预应力构件。全预应力构件在短期效应组合下不允许出现正截面拉应力，而部分预应力构件短期效应组合下允许出现正截面拉应力，但对应力值有一定限制。对于跨径较大的桥梁或较重要结构，均要求按全预应力构件进行设计，以保证结构的耐久。
3、结构挠度以及其他安全性指标
预应力混凝土结构的挠度一部分是由于所承受的荷载而产生的，另一部分是由结构内部的预应力作用而产生的，在设计过程中要综合考虑这两种作用下的挠度。有的桥梁设计师为了追求应力计算结果的美观，对结构设置了过多了预应力，使得一些预应力混凝土梁在施工阶段产生了过多向上的反拱，而施工单位为了保证桥面线性的平顺，减薄了混凝土桥面铺装的厚度，为结构安全埋下了隐患。所以，合理控制预应力钢筋含筋量和对施工阶段结构竖向位移的关注，也是对桥梁设计师需要认真考虑的部分。
4、车辆超载问题及处理办法
在我国公路运输中经常出现超载的问题，市政桥梁中也是屡见不鲜。荷载超出设计要求范围后，结构的受力情况会发生较大变化，甚至危害桥梁安全。结构设计中应对此现象有足够的重视，并在设计中给予结构更大的包容度。在纵向设计中除了保证预应力结构的安全，也要合理设置普通钢筋，保证结构不会突然出现过大的损坏，保障人员的安全。横向设计中，尽量将支座间距拉大，减少梁体倾覆的可能。对于立交桥中较高层的匝道桥，可以将部分横梁进行墩梁固结设计，形成连续刚构体系，提高结构的整体稳定性。
三、桥梁设计中安全性和耐久性问题需要改进和努力的方向
1、完善规章制度，规范管理和施工过程
为了使路桥建设在整个过程中，能够有明确的规章可以参考，使中国的路桥能够更加美好的发展。国家应出台较规范的政策和规章制度，如果路桥设计的各个环节都能遵照国家的规定来，就能减少一些路桥事故的发生，使我国路桥建设事业良好发展。在路桥设计的各个阶段，管理者应该严格管理，严防一些腐败事件的发生，保证设计方案能够客观全面，材料质量达标，施工过程严格控制，使其路桥建设的整个过程能够达标完成质量。
2、加强路桥设计中的耐久性问题研究
对于路桥来讲，所谓的耐久性问题也就是路桥的使用寿命，路桥使用寿命的长短直接影响到国家的经济性问题。对于路桥的施工，施工过程中所使用的材料质量问题和施工的工艺问题都会对路桥的耐久性有很大的影响。大量的事实研究证明，除了材料和施工对路桥结构的耐久性有影响之外，设计环节对路桥结构的耐久性也有非常重要的影响。
一直以来，对于路桥的设计方面较重视整体结构的设计，却往往欠缺对细节方面的考虑，更加没有把路桥的后期使用和维护问题考虑进来。在设计环节，设计人员要全方位的考虑问题，多从施工和维护的角度出發，这样更加有利于路桥的耐久性。除了要加强结构设计和施工阶段的安全性、耐久性以及整体牢固性的要求外，还应利用在使用过程中的检测、维修和加固的新技术，对不同工程结构的物体遇到的灾害、可接受的危险水平和评估进行研究，并提出了路桥设计耐久性的概念。路桥结构耐久性设计要解决路桥的经济和合理使用年限的问题。要解决路桥设计中的耐久性问题是需要路桥设计、施工、管理和维护各个环节共同努力协作完成的。
3、加大混凝土保护层的厚度
保护层是钢筋与混凝土之间粘结力的保障，同时对钢筋也能起到保护作用，防止有害介质侵入到混凝土内部腐蚀钢筋。有关研究表明氯离子扩散至钢筋表面的时间与保护层厚度的平方成正比，而在碳化现象中，二氧化碳的扩散速度也与保护层厚度密切相关。一般来讲保护层越厚钢筋表面免于侵蚀的时间就越长，钢筋锈蚀的速度也就越慢，结构就越耐久。由此可见，加大混凝土保护层的厚度有助于提高混凝土结构的耐久性。
4、重视对路桥设计疲劳损伤的研究
一直以来，疲劳损伤被视为桥梁设计中的核心问题，因为钢结构疲劳会逐步导致钢材的开裂，从而引发路桥的坍塌事件。近年来，我国关于路桥设计中疲劳损伤的研究正在逐步发展，取得了一定的成效。由于混凝土技术的发展，路桥设计中的疲劳损伤问题得到了很好的控制，但是由于钢筋混凝土结构的构件在使用的过程中受到腐蚀和人为的影响，其动态性能和疲劳性研究的难度仍然存在很多问题，这方面的许多问题的研究迫切需要我们去解决，我们应该加强路桥设计中疲劳损伤方面的研究。
5、加强路桥的超载问题管理
公路桥梁出现超载情况主要有三种:（1）超过使用年限的路桥负载运营；（2）路桥上通行的车流量超过了原有的设计；（3）车辆违规超载行驶。前两种情况产生的原因主要是设计中荷载的变化和交通量的增多；后一种情况是车辆的使用车违法超载所致，后两种超载现象是我们公路交通运输中最为常见的路桥超载问题。超载问题可能引发路桥疲劳问题。超载会使路桥疲劳应力幅度增加、损伤加剧，更有甚者会引发结构性破坏事故问题。超载问题造成路桥内部不能恢复的损伤，使得路桥在正常承载下的工作状态发生变化，由此可能危害路桥的安全性和耐久性。
结束语
综上所述,目前桥梁设计中的耐久性和安全性已经成为桥梁设计中的重中之重,除了积极借鉴国内外成功的桥梁设计案例的经验外,还需要提高桥梁施工过程中的管理水平,不断更新桥梁设计理念和创新桥梁设计方法,以保证桥梁设计中的安全性和耐久性。
参考文献
[1]路晓东．桥梁设计中的安全性和耐久性[J].交通世界(建养·机械)，2010.
[2]邱树才．桥梁安全性、耐久性差的主要原因及改进措施[J].中国新技术新产品，2009.
[3]杨先义．浅析路桥设计中的安全性和耐久性[J].科技创新与应用，2013.