谈桥梁设计中的安全耐久性问题及对策

2023-03-06

正文:

1 我国桥梁工程安全性和耐久性的现状

当前, 我国在桥梁设计的过程中, 虽然对桥梁的强度考虑比较周全, 但是桥梁的耐久性却经常被忽视, 这在很大程度上影响了桥梁的使用寿命, 同时也成为安全事故发生的主要原因。据不完全统计, 我国在2007-2012年之间, 因为桥梁安全性和耐久性比较差, 造成的桥梁坍塌事故将近40起, 在这些事故当中不幸遇难的约有182人。也就是说, 这种桥梁坍塌夺命事件平均2个月就会发生1次, 频率如此之高, 已经引起人们的广泛关注。因此, 在设计桥梁的时候, 必须严格遵循相关标准, 包括施工材料、施工方式、施工流程、验收流程等, 同时, 在桥梁设计的过程中, 需要将其强度极限考虑在内, 而在其投入使用之后, 需要将其极限强度标示出来, 避免超载现象发生。此外, 相关部门也应该增强对桥梁设计的重视程度, 从多个方面进行监督管理, 并且要加强对桥梁的维修养护力度, 确保桥梁在其寿命周期内的安全性。

2 桥梁设计安全耐久性存在的问题

2.1 设计理论和桥梁构造体系不够完善

在我国, 桥梁的构造方面尚没有建立完善的体系, 而且桥梁的设计理论也不健全, 造成很多桥梁的设计者在设计桥梁的结构时, 过分强调桥梁的强度, 而忽视了其耐久性问题, 促使桥梁在强度和耐久性方面没有达到一定的均衡点。桥梁设计中存在的这种问题, 不仅降低了桥梁的整体设计水平, 而且由于设计中缺少严格的安全系数标准, 也在很大程度上影响了桥梁的安全性。此外, 很多桥梁在设计时没有对其使用年限做出明确规定, 因此, 导致的安全事故频繁发生。

2.2 设计过程不规范

在设计的过程中, 由于对桥梁设计中安全性和耐久性的认识不足, 导致不能在每一个设计环节中对设计过程严格按照相关的流程进行操作。在设计过程中, 每一个环节都需要背后相应的理论体系作为支持, 而且应该考虑到他们相应的质量保障体系。严格按照所规定的流程执行每一个在设计过程中需要注意的东西。在设计时, 通过业主单位对于桥梁设计的要求进行设计, 按照他们的规范进行标准流程设计。同时, 在设计的过程中, 没有重视对设计细节对于整个桥梁的影响。如果在设计中不注重这些问题, 而是对于这些问题没有进行规范设计, 很有可能造成在施工以后桥梁的不足, 造成例如对钢筋的考虑不足, 造成对钢筋的磨损, 导致桥梁的安全性和耐久性缺乏, 最终造成桥梁倒塌或者损坏的情况。

2.3 施工管理水平不足

一是在于对早点完工的渴望, 造成工期压缩, 在施工中未达到标准要求就开始下一步的施工。造成桥梁的不稳固。二是因为为了节约成本而造成的倒塌。在对桥梁的建设过程中, 施工质量没有达到规范要求和设计要求。主要的问题在于材料强度不足和施工工艺未达标。同时, 也有个别桥梁存在的问题是偷工减料、以次充好等严重的管理问题, 这些问题都是造成桥梁安全存在问题的原因。

3 对桥梁安全耐久性设计中存在问题的改进措施

3.1 提升设计规范性

在设计的过程中, 要学习国外的先进理念、知识体系。例如, 欧洲国家在设计桥梁时, 他们所注重的结构性能方面的设计, 这些主要包括结构的变形、振动、裂缝、疲劳性能等。充分考虑在实际使用过程中存在的问题, 例如出现桥梁超荷载的情况。长期桥梁超荷载会严重影响桥梁的安全性和耐久性。社会经济的发展必然导致对道路交通要求的提高, 对桥梁的承重要求也显著提高, 如果在桥梁设计时没有充分考虑到桥梁超负荷承重的问题, 导致桥梁在长久的超负荷的使用下, 造成桥梁的耐久性降低, 同时, 安全性也会降低, 对于在桥梁上行车是非常危险的。所以, 在设计的过程中, 就应该充分考虑到这些问题, 增加桥梁的承载力, 提高桥梁的安全性。

3.2 合理选择结构设计方案

只有科学合理且适合的结构设计方案才能够保证桥梁的安全性和耐久性达到要求, 所以如何合理选择结构设计方案是极其重要的。大跨度桥梁和标准跨径桥是桥梁结构设计的主要形式, 其中大跨径桥梁的控制因素各不相同, 所以在选择方案时也是不同的, 个性特征较强;而对于标准跨径桥而言则有很多共性的特征。在实际的方案选择过程中由于标准跨径桥梁施工较为方便简单, 且经济实惠, 基于这些优点所以应用较为广泛, 而大跨径桥梁的设计方案则很少采用。因此, 在实际桥梁设计施工过程中根据实际情况选择最佳的结构设计方案是桥梁质量得到保障的重要内容。

3.3 加强对桥梁施工中施工质量的管理

在对桥梁施工过程中桥梁的施工质量的管理中, 要使施工质量达到标准, 应该做到施工团队的施工水平达到应有的标准。施工单位应该对施工水平做一个标准要求, 使所有的施工工艺都达到标准要求, 同时在施工过程中, 建立一个专业有效的施工管理单位, 对桥梁施工中每一个具体的环节都进行监督检测。

4 桥梁设计中的安全性和耐久性实例分析

4.1 工程概况

某大桥上部结构的箱梁为三跨变截面连续箱梁, 主跨三跨的跨径为40m+65m+40m, 边跨的设计采用装配式预应力混凝土简支T梁。箱梁顶宽为11.5m, 箱梁两侧悬臂宽度为2.4m, 箱梁底板宽度超过6.7m。

该大桥的桥面纵坡双向可以达到2.7%, 桥面横坡双向可以达到2.0%。桥梁的桥台结构为重力式U型桥台, 桥台与桩基础衔接, 桥墩为双柱墩, 桥墩基础利用钻孔灌注桩技术进行施工, 并在桥墩的顶部设置3m的等截面段, 梁高4.5m, 在边跨段的梁端设计7.5m等截面段。中跨跨中不设等截面段, 梁高2m, 其余为变截面段, 梁底按抛物线渐变。箱梁共设4道横隔板, 其中墩顶各设一道为3m的横隔板, 梁端各设一道为1.5m的横隔板, 该公路桥梁的荷载等级为Ⅰ级。

4.2 提高桥梁设计安全性与耐久性的措施

4.2.1 科学使用材料

在提高桥梁安全性方面钢筋混凝土的质量与合理使用都是极其重要的, 桥梁结构的适用性、安全性、耐久性都与钢筋混凝土的质量息息相关, 混凝土材料的组成是影响其耐久性的主要因素, 混凝土水泥的用量、水和灰的比例以及强度的等级都是影响耐久性的因素。混凝土的耐久性主要应该做到以下两点: (1) 为了防止钢筋锈蚀的现象发生, 应该加大混凝土保护层; (2) 控制或者是防止混凝土出现裂缝。通过保证施工材料质量, 提高桥梁安全性和耐久性。

4.2.2 设计中增加耐久性分析

耐久性分析时, 通常仅考虑材料因素, 忽视了对于桥梁结构、桥梁设计等方面的因素。关于桥梁的耐久性设计, 应当努力改变传统的耐久性设计观念, 转而向定量的耐久性分析前进, 对此应该多学习并吸收国外的设计经验, 将耐久性分析放在公路桥梁建设的重要位置, 并结合结构布局等方面来进行详细的考量, 消除传统的耐久性观念, 保证桥梁的使用周期, 降低后期的维修费用。

4.2.3 强化对耐久性关键技术的分析

在强化对耐久性关键技术的分析中, 应做好以下几方面内容的处理: (1) 桥梁耐久性的参数选择与具体施工方法; (2) 耐久性处理下的桥梁结构问题; (3) 桥梁结构整体合理性的问题; (4) 桥梁混凝土结构质量控制问题。在技术分析中, 要重视进一步提高桥梁耐久性指标, 并考虑采用新的质检方法下的施工质量控制问题, 事先做好具体技术分析工作, 确定后期质量控制的监测线路, 为后期公路建设提供数据支撑。

4.2.4 掌握桥梁疲劳损伤的规律

桥梁使用过程中, 通行的车辆荷载、风荷载都在不断变化, 而这些不断变化的荷载会给桥梁带来动荷载, 并造成桥梁内部应力发生循环变化, 促使桥梁的疲劳损伤进一步加快, 从而对桥梁使用周期造成影响。加强对公路桥梁疲劳损伤的研究, 充分了解其变化规律, 在此基础之上, 进行科学的桥梁结构设计、选用性能优越的原材料, 将有助于进一步延长桥梁的使用周期, 提高桥梁的安全性和耐久性。

结束语

影响桥梁安全性和耐久性的原因是多种多样的, 因此, 必须加强对桥梁设计的重视, 建立完善的桥梁设计结构标准体系, 更新相关设计人员的设计理念, 并加强对桥梁工程建设材料的监督检查力度, 提高施工人员的施工技术水平, 从而提高桥梁设计水平。

摘要：作为我国的基础设施, 桥梁的安全性和耐久性越来越受到人们的普遍关注, 现在的桥梁设计水平已经有很大提高, 但随着经济的快速提高, 对桥梁的要求也越来越高。设计质量直接影响桥梁质量, 若在设计环节中有效解决安全性与耐久性问题, 能够进一步提高桥梁质量, 具有较高的实际意义。基于此, 文章就桥梁设计中的安全耐久性问题及对策进行分析。

关键词：桥梁设计,安全耐久性,问题,对策