（北京市市政專業(yè)設(shè)計院股份公司山西分公司，山西 太原 030000）

路橋設(shè)計中的安全性及耐久性研究

楊甜甜

（北京市市政專業(yè)設(shè)計院股份公司山西分公司，山西 太原 030000）

路橋已經(jīng)成為城市發(fā)展和建設(shè)中必不可少的一種交通運輸路徑，其可以使城市交通擁堵問題得到優(yōu)化改善，并使交通運輸壓力得到緩解。在對路橋項目進行設(shè)計時，需要注重其耐久性和安全性的提升，以使路橋項目的使用壽命和安全程度均得到提升。本文就此論述了在進行路橋項目設(shè)計時，提升其耐久性以及安全性的有效途徑。

路橋設(shè)計；安全性；耐久性

1 、前言

路橋工程已經(jīng)成為了道路運輸體系中非常重要的一部分，其可以產(chǎn)生區(qū)域跨越的功能。由于路橋工程設(shè)計活動關(guān)系因素眾多，所以設(shè)計人員需要對多方面展開考慮分析，針對各個問題進行實際、具體的探討，通過有效的途徑來提升路橋項目的耐久性和安全程度。

2 、路橋設(shè)計環(huán)節(jié)，提升其安全性及耐久性的有效途徑

2.1提升路橋設(shè)計安全性的辦法

預(yù)應(yīng)力混凝土路橋是當(dāng)前非常常見的路橋形式，下就預(yù)應(yīng)力混凝土路橋的設(shè)計要點展開論述，從而促使其安全性增強。

等效荷載。一般在對預(yù)應(yīng)力混凝土來開展結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要應(yīng)用等效荷載。一般混凝土結(jié)構(gòu)會受到預(yù)應(yīng)力鋼筋的負載作用，而在設(shè)計環(huán)節(jié)可以通過等效荷載來替代這一荷載形式。等效荷載是設(shè)計過程中必不可少的一種安全性參數(shù)，其通?？梢苑譃閮刹糠?，首先是在結(jié)構(gòu)錨固區(qū)會導(dǎo)致彎矩以及壓力出現(xiàn)，其次是在預(yù)應(yīng)力鋼筋曲率作用之下，會導(dǎo)致垂直束中心線逐步向橫向分布力，也可以因為預(yù)應(yīng)力鋼筋折轉(zhuǎn)而造成集中力受到影響。但是通常來說除了需確定等效荷載之外，也應(yīng)當(dāng)對其內(nèi)力展開測試，具體方式如下所示，順序依次為：以裂縫控制等級為基礎(chǔ)來對預(yù)應(yīng)力鋼筋根數(shù)加以確定；在對跨中截面以及跨支座結(jié)構(gòu)中所出現(xiàn)的預(yù)應(yīng)力損失進行計算時，除了需要考慮到預(yù)應(yīng)力鋼筋根數(shù)之外，也需要結(jié)合非預(yù)應(yīng)力面積；之后需要對預(yù)應(yīng)力損失平均值展開計算；需將各跨預(yù)應(yīng)力損失相加求其平均值，并基于此來確定有效預(yù)加應(yīng)力；在確定等效荷載時，需要利用有效預(yù)加應(yīng)力以及線性數(shù)值；然后需要基于等效荷載作用下來開展內(nèi)力分析 ；在確定各截面的主彎矩值時，需要通過線型加以計算；最后需要利用綜合彎矩以及主彎矩這兩種數(shù)值來確定出次彎矩。

預(yù)應(yīng)力損失。一般在預(yù)應(yīng)力混凝土路橋結(jié)構(gòu)之中，以下幾種情況的出現(xiàn)會導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失情況發(fā)生：混凝土材料在對預(yù)應(yīng)力鋼筋環(huán)進行過度擠壓之后，會造成鋼筋環(huán)的直徑縮小，進而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力損失發(fā)生；因為預(yù)應(yīng)力鋼筋材料和孔道之間存在溫差進而造成預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn)；因為預(yù)應(yīng)力鋼筋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)松弛問題，也就是預(yù)應(yīng)力鋼筋發(fā)生了預(yù)應(yīng)力減等情況，進而造成預(yù)應(yīng)力損失；因為預(yù)應(yīng)力鋼筋材料以及孔道壁之間發(fā)生摩擦，從而出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失問題；因為預(yù)應(yīng)力鋼筋材料發(fā)生內(nèi)縮問題，或者是錨具變形，造成預(yù)應(yīng)力損失出現(xiàn)；最后是因為混凝土出現(xiàn)收縮或者是徐變等情況而發(fā)生預(yù)應(yīng)力損失問題?；炷列熳兗礊榛炷猎趹?yīng)力不改變的情況下出現(xiàn)形態(tài)變化。預(yù)應(yīng)力損失并非一次性發(fā)生，二是分批出現(xiàn)的，預(yù)壓前以及預(yù)壓后均會出現(xiàn)一批預(yù)應(yīng)力損失，因此在計算環(huán)節(jié)需要對預(yù)應(yīng)力損失加以分批計算。

2.2增強路橋設(shè)計耐久性的途徑

截面抗裂性。在對此方面展開計算時，需要按照各個級別結(jié)構(gòu)分別展開計算。通常在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)之中，其裂縫等級一般可以可以劃分為三層，其中屬于一級結(jié)構(gòu)的不可存在裂縫；屬于二級結(jié)構(gòu)的一般情況下不能夠存在裂縫；屬于三級結(jié)構(gòu)的可以出現(xiàn)裂縫問題。在計算確定截面抗裂性的過程中，除了需注意以上幾種情況之外，還應(yīng)當(dāng)對受彎結(jié)構(gòu)以及軸心受拉結(jié)構(gòu)來進行裂縫寬度驗算。通過實驗分析可以得知，若是鋼筋材料的表面存在氯離子，并且氯離子呈現(xiàn)出擴散趨勢，那么其擴散時間以及保護層厚度之間往往會呈現(xiàn)平方成正比；另外保護層厚度同時也影響到CO2的擴散速度。一般來說在保護層厚度不斷提升的情況表，鋼筋材料會受到更好的保護，耐腐蝕能力會更強，為此保護層厚度不斷增加，則混凝土結(jié)構(gòu)會有更強的耐久性。

科學(xué)選擇和使用原材料。在選擇鋼筋材料時，一定要保證其質(zhì)量，從而使鋼筋結(jié)構(gòu)具有較強的性能，從而使路橋項目的整體耐腐蝕性能以及可焊性得到優(yōu)化。為了更好的保護鋼筋以及鋼絞線材料，需要通過環(huán)氧樹脂將其牢牢包裹住，避免鋼筋材料和鋼絞線受到腐蝕。在選擇混凝土材料時，應(yīng)當(dāng)多加考慮高性能的混凝土，并在設(shè)計路面的過程中考慮投入環(huán)氧瀝青混凝土材料，這種材料可以使路面混凝土強度更強，并且路面的迷失效果以及耐磨性更高。隨著時代的發(fā)展和新技術(shù)的產(chǎn)生，未來可以考慮投入耐堿玻璃纖維，從而使瀝青混凝土材料具有更高的韌性。但需要注意的是，瀝青在和水相互混合之后，會出現(xiàn)水化反應(yīng)，并且在反應(yīng)初期會造成混凝土材料的pH值在短時間之內(nèi)升高，所以選擇高強耐堿性能纖維材料是非常有必要的，這種 材料可以抵抗堿度環(huán)境，同時使路橋結(jié)構(gòu)具有更高的耐久性。

科學(xué)確定結(jié)構(gòu)以及各個構(gòu)件的型號。在開展路橋設(shè)計過程中，應(yīng)首先考慮箱形截面，這是因為這種截面形式可以增強整體結(jié)構(gòu)的剛度，并且使路橋的疲勞振動得以減弱。同時為了避免路橋結(jié)構(gòu)發(fā)生結(jié)構(gòu)性裂縫，需要將適當(dāng)?shù)念A(yù)應(yīng)力施加到主橋結(jié)構(gòu)當(dāng)中的垂自以及水平構(gòu)件中，使結(jié)構(gòu)變形情況得到很好的控制，并降低開裂問題的發(fā)生幾率。在對構(gòu)件斷面展開設(shè)計時，需要提升混凝土結(jié)構(gòu)棱角外觀斷面區(qū)域的強度以及密度，并對混凝土材料之中所用骨料的強度、粒度分布情況以及密度進行分析，并對鋼筋的間距展開合理的設(shè)置。防水層是很多路橋項目會使用的材料之一，應(yīng)當(dāng)意識到的是，瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)以及鋼筋混凝土橋之間具有一定的附著力，而瀝青混凝土以及防水涂層間所具有的鋪裝層附著力需要超過這一附著力，防水層也可以用到橋面的頂面以及連續(xù)梁負彎矩界面之中，從而起到防治水分滲透的功能。

2.3其他注意要點

對路橋的載荷情況加以重視。現(xiàn)在我國很多的路橋項目均存在超載情況，這一問題一部分由于路橋項目自身的承載能力所導(dǎo)致的，但大部分使因為路橋結(jié)構(gòu)在受到外部的壓力之后而出現(xiàn)超載情況，像是路橋上的通車輛過大，路橋項目的使用年限已經(jīng)到期等等。超載問題的存在會造成路橋的使用年限大大縮短，并且也會導(dǎo)致路橋受到很大的損傷。由于路橋超載問題在我國普遍存在，為此設(shè)計人員需要充分的考慮到這一點，基于實際的超載情況來開展設(shè)計工作。

重視路橋項目的疲勞損傷情況。路橋項目在長時間的投入使用之后，可能會發(fā)生疲勞損傷情況，若是這種情況非常嚴(yán)重，則會造成財力以及人員方面的雙重損失，造成路面的使用質(zhì)量大打折扣。因此設(shè)計人員需要不斷的提升對路橋項目疲勞損傷情況的重視力度，除了需要做好各個主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計之外，同時還應(yīng)當(dāng)科學(xué)的設(shè)計路橋項目中的各個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位，并探討這些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)對路橋項目承受力的影響。同時還需要考慮到路橋項目投入使用之后的具體情況，像是車輛的通行情況，所受周圍環(huán)境的影響等，并以此為基礎(chǔ)來開展加強設(shè)計。

結(jié)語：

總體而言，耐久性和安全性已經(jīng)成為了考衡路橋設(shè)計質(zhì)量的關(guān)鍵要素。在設(shè)計過程中需要考慮到路橋的載荷情況，同時分析路橋疲勞損傷情況，在進行安全性以及耐久性設(shè)計時需要對多方展開設(shè)計分析，另外還應(yīng)當(dāng)積極學(xué)習(xí)新的設(shè)計理念方法，以使設(shè)計具有先進性。

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