□張輝 王春曉 李聞濤

公路橋梁設(shè)計(jì)的安全性和耐久性研究

□張輝 王春曉 李聞濤

公路橋梁設(shè)計(jì)；安全性；耐久性；使用性能

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)建筑行業(yè)也隨之得到了很大發(fā)展，公路橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目逐漸增多。然而，公路橋梁在使用過程中存在的問題也逐漸顯現(xiàn)出來，主要是在橋梁設(shè)計(jì)過程中存在的問題。筆者主要分析我國(guó)公路橋梁現(xiàn)狀、影響橋梁使用壽命的原因，并提出增加公路橋梁的安全性和耐久性的一些辦法。

一、公路橋梁現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)問題

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活質(zhì)量有了很大提高，越來越多的人有了轎車等交通工具。交通工具數(shù)量的迅速增加，對(duì)公路橋梁來說是一個(gè)極大的考驗(yàn)。近年來，各地相繼發(fā)生了一些橋梁垮塌事件，相關(guān)部門在對(duì)垮塌橋梁的勘察中發(fā)現(xiàn)，公路橋梁在從設(shè)計(jì)、施工到保養(yǎng)的整個(gè)過程中都存在著很多安全隱患。究其原因，主要是在我國(guó)傳統(tǒng)的公路橋梁設(shè)計(jì)中，安全性一直是設(shè)計(jì)者普遍關(guān)注的重點(diǎn)，但橋梁的耐久性卻甚少考慮，因而存在很多安全隱患。設(shè)計(jì)上的缺陷導(dǎo)致橋梁車輛事故頻繁發(fā)生，如何提高公路橋梁的安全性和耐久性越來越受到人們的重視。

二、影響公路橋梁安全性和耐久性的原因

1.公路橋梁設(shè)計(jì)不合理

需要承認(rèn)的是，在公里橋梁的設(shè)計(jì)中，我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)人員仍有很多需要改進(jìn)的地方。部分設(shè)計(jì)人員缺乏實(shí)踐經(jīng)歷，他們雖然有一些理論知識(shí)，但考慮問題時(shí)不夠全面，設(shè)計(jì)的公路橋梁不夠科學(xué)或者缺乏實(shí)用性。很多公路橋梁的設(shè)計(jì)人員雖然普遍都比較重視公路橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的安全性，但往往忽略了公路橋梁設(shè)計(jì)的合理性。這些設(shè)計(jì)上的問題使得公路橋梁的安全性與耐久性在源頭上的安全就得不到保障，自然會(huì)對(duì)后期的施工建設(shè)及使用帶來較為嚴(yán)重的影響。

多數(shù)公路橋梁設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)橋梁時(shí)，基本是根據(jù)理論（如有關(guān)規(guī)定的強(qiáng)度指標(biāo)等）來計(jì)算確定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，很少考慮或根本就不考慮公路橋梁在實(shí)施過程中所用材料、施工方法等因素對(duì)公路橋梁安全性和耐久性造成的影響。有些設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)不考慮公路橋梁的安全性和耐久性，盲目地增加公路橋梁的強(qiáng)度，缺乏公路橋梁整體設(shè)計(jì)的意識(shí)。還有一些設(shè)計(jì)人員很少考慮到橋梁在使用過程中的受力路線，致使橋梁從一開始就有很大的安全隱患；選用的混凝土強(qiáng)度與公路橋梁設(shè)計(jì)的強(qiáng)度不符合，或者是保護(hù)層厚度薄等因素使得橋梁在使用時(shí)安全性和耐久性都得不到保證。

2.施工過程存在的問題

目前，在一些地方橋梁垮塌事件時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重威脅到國(guó)家經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。有關(guān)部門對(duì)橋梁垮塌事件的統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)對(duì)公路橋梁的使用壽命限制一般是100年，但很多公路橋梁在使用不到10年時(shí)間內(nèi)就有很多問題出現(xiàn)。2001—2006年的5年時(shí)間里，我國(guó)有37座橋梁發(fā)生垮塌現(xiàn)象，其中有13座橋梁發(fā)生比較大的事故，致使177人受傷、182人死亡，平均每年都會(huì)有7.4座公路橋梁垮塌。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，施工單位在建設(shè)工程時(shí)操作不規(guī)范是橋梁塌陷的主要原因。

在公路橋梁建設(shè)工程中，一些施工單位不重視公路橋梁的重要性，為獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，私自使用不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料，以次充好，致使公路橋梁嚴(yán)重缺乏機(jī)械強(qiáng)度；部分施工單位缺乏規(guī)范管理意識(shí)，致使在公路橋梁施工過程中沒有專業(yè)人士對(duì)施工進(jìn)行專業(yè)化的管理。當(dāng)然，還有一些是由于施工人員本身不具備一些專業(yè)知識(shí)，缺乏安全和質(zhì)量意識(shí)。這些問題都導(dǎo)致公路橋梁的施工操作規(guī)范不到位，在安全性與耐久性上留下很多安全隱患。

三、提高公路橋梁使用性能的辦法

1.正確理解橋梁壽命含義，增加公路橋梁耐久性在公路橋梁設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)由傳統(tǒng)的增加橋梁強(qiáng)度應(yīng)對(duì)橋梁滿載情況的觀念，逐漸向在滿足載荷強(qiáng)度需求前提下還要滿足橋梁壽命需要的設(shè)計(jì)思路轉(zhuǎn)變。我國(guó)對(duì)公路橋梁使用壽命的規(guī)定是100年的期限如何驗(yàn)證、確定，仍需要設(shè)計(jì)人員經(jīng)過大量模擬實(shí)驗(yàn)來論證，還需要設(shè)計(jì)人員全方位地考察當(dāng)?shù)氐慕煌ǖ纫蛩?，確保在公路橋梁安全性的基礎(chǔ)上增加其使用壽命。

2.重視外在因素對(duì)公路橋梁的損壞問題

在公路橋梁使用過程中，狂風(fēng)、大雨、地震、空氣中的有害物質(zhì)等自然因素都會(huì)對(duì)公路橋梁表面造成損壞，汽車等交通工具在行駛時(shí)造成的震動(dòng)會(huì)輕微地引起橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化。這是因?yàn)樵谑┕み^程中不可能做到材料的均勻性，長(zhǎng)此以往必然會(huì)使橋梁有外部的裂痕。若不及時(shí)處理，公路橋梁在以后的使用過程中會(huì)逐漸損傷混凝土及鋼筋結(jié)構(gòu)，影響公路橋梁的耐久性和安全性。特別是在海邊的公路橋梁，空氣濕潤(rùn)會(huì)對(duì)常規(guī)公路橋梁造成嚴(yán)重侵蝕。這些地方的公路橋梁在設(shè)計(jì)時(shí)，就要考慮到自然因素的影響，給橋梁設(shè)計(jì)較厚的防水層。

3.設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到公路橋梁超載問題

公路橋梁超載現(xiàn)象可以說是普遍存在的，一方面可能因?yàn)闃蛄菏褂脮r(shí)間長(zhǎng)，本身強(qiáng)度下降，致使承載能力下降；另一方面則是設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)低估了當(dāng)?shù)氐慕煌ōh(huán)境，致使公路橋梁在使用時(shí)嚴(yán)重超載，與原設(shè)計(jì)相差甚遠(yuǎn)。

公路橋梁一旦超載使用，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的難以修復(fù)的內(nèi)部損傷，即使嚴(yán)格控制了公路橋梁承載量，橋梁內(nèi)部發(fā)生的變化也是難以恢復(fù)的。如用混凝土制造的公路橋梁在一段時(shí)間內(nèi)的超載后會(huì)發(fā)生開裂現(xiàn)象，在限定車流量、對(duì)裂縫進(jìn)行修復(fù)后，橋梁內(nèi)部的損壞也已經(jīng)減小了彎矩，致使橋梁強(qiáng)度發(fā)生降低，事實(shí)上公路橋梁的承載量已經(jīng)降低了。

4.做好調(diào)查研究?jī)?nèi)容

為了增加公路橋梁的安全性和耐久性，設(shè)計(jì)單位在拿到指標(biāo)后，應(yīng)立即組織隊(duì)伍對(duì)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境、人文環(huán)境等進(jìn)行考察，得到所建公路橋梁的資料，設(shè)計(jì)出符合橋梁要求的參數(shù)和方案，對(duì)路線比較長(zhǎng)的公路橋梁，一定要高度重視橋梁的耐久性，用更科學(xué)、更具有實(shí)用性的方法做出設(shè)計(jì)方案。

公路橋梁的設(shè)計(jì)存在問題會(huì)嚴(yán)重影響人身安全與財(cái)產(chǎn)安全，因此對(duì)公路橋梁的設(shè)計(jì)一定要予以重視，尤其是設(shè)計(jì)者一定要把在施工過程及投入使用后可能出現(xiàn)的狀況考慮完全，設(shè)計(jì)出更具有使用性能的公路橋梁，嚴(yán)格要求施工人員使用符合標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料，為促進(jìn)公路橋梁建筑工程的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

（作者單位：中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.1.021