白亞鵬+陳明

摘 要：路橋工程是公路交通的重要樞紐，其對(duì)公路交通的正常運(yùn)行具有重要的意義，但是在路橋設(shè)計(jì)中對(duì)安全性和耐久性的重視不足，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性能不足、承載能力較低。本文主要針對(duì)路橋設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性問題進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：路橋設(shè)計(jì)；安全性；耐久性

路橋是道路運(yùn)輸體系中至關(guān)重要的組成部分，它起到了區(qū)域跨越的作用，因此，在路橋設(shè)計(jì)中需要專業(yè)的工作人員能夠進(jìn)行多方因素的考慮，并需要對(duì)具體的情況予以具體的分析，加強(qiáng)對(duì)于現(xiàn)代路橋設(shè)計(jì)當(dāng)中耐久性的分析，找出問題的原因并研究出改進(jìn)措施。只有路橋設(shè)計(jì)的耐久性達(dá)標(biāo)，才能夠保證路橋使用安全。

1 路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性問題

1.路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低等級(jí)

在路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)荷載等級(jí)偏低，不符合現(xiàn)代路橋設(shè)計(jì)規(guī)范的基本要求。同時(shí)，路橋交通中超載車輛數(shù)量逐年增多，導(dǎo)致現(xiàn)代道路和橋梁的安全性降低。

2.抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不足

在路橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要重點(diǎn)關(guān)注結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。由于我國大部分地區(qū)處于地震區(qū)，不符合抗震規(guī)范要求的橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)，可能在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)，無法承受地震對(duì)路橋結(jié)構(gòu)造成的破壞。同時(shí)，對(duì)路橋工程的重要結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)研究所，特別是中小橋梁不進(jìn)行橋梁抗震設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)有一定的偏差，結(jié)果在抗震設(shè)計(jì)和實(shí)際模型抗震性能差異較大。

3.缺乏耐久性設(shè)計(jì)

在路橋工程中，混凝土碳化、凍融破壞、氯離子侵蝕和防腐蝕設(shè)計(jì)等考慮不完善。例如，在道路和橋梁結(jié)構(gòu)受凍融循環(huán)破壞的影響，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，其結(jié)構(gòu)受到凍融循環(huán)破壞后出現(xiàn)累積損傷和脫落現(xiàn)象。在混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土的彈性模量和結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大幅降低?；炷撂蓟赡芷茐幕炷帘Ｗo(hù)層，破壞鋼筋的保護(hù)層導(dǎo)致鋼筋發(fā)生生銹的，鋼筋表面積減小。由于大部分混凝土結(jié)構(gòu)暴露于空氣中，而空氣CO2通過混凝土表面的孔隙擴(kuò)散到結(jié)構(gòu)中，和堿性物質(zhì)中的孔隙溶液（Ca（OH）2）發(fā)生酸堿中和反應(yīng)。此外，CO2氣體和硅酸鈣水合物、硅酸鈣、硅酸鈣等碳化反應(yīng)材料，并生產(chǎn)碳酸鈣。碳酸鈣主要產(chǎn)品碳酸鹽化反應(yīng)屬于不溶物，碳化反應(yīng)產(chǎn)生的材料體積增加10%，碳化反應(yīng)時(shí)間長會(huì)導(dǎo)致混凝土蓋的腐蝕開裂。氯離子侵蝕是鋼筋耐久性下降的重要原因。

4.施工安全管理有漏洞

在路橋工程施工中，安全問題是路橋工程施工中的首先需要重視的問題。而在路橋工程實(shí)際施工中，安全管理環(huán)節(jié)上存在一定的疏忽之處，導(dǎo)致在市政設(shè)備施工過程中發(fā)生安全事故，不僅影響工程的正常開展，且給施工人員安全造成人身傷亡。同時(shí)，路橋工程施工中的安全監(jiān)管體制不完善。在路橋工程施工過程中，對(duì)安全施工的重視程度不足，使得安全施工監(jiān)管不到位，一些安全施工的管理體制僅僅局限于形式，不能很好地解決、克服，而導(dǎo)致市政施工中出現(xiàn)的安全問題。

2 解決路橋設(shè)計(jì)中耐久性與安全性相關(guān)問題的方法

1.提高設(shè)計(jì)水平，改善方案設(shè)計(jì)思路

針對(duì)公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范中存在的不足之處，組織設(shè)計(jì)專家、施工經(jīng)驗(yàn)豐富的人員、監(jiān)理工程師進(jìn)行公路橋梁規(guī)范的修訂，完善設(shè)計(jì)規(guī)范，提高公路橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為公路橋梁的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營做基本依據(jù)。路橋設(shè)計(jì)單位需要定期對(duì)參與、從事公路橋梁設(shè)計(jì)的人員進(jìn)行教育培訓(xùn)，以提高設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)知識(shí)，對(duì)橋梁施工過程中的材料、施工機(jī)械有一個(gè)全新的理解和全方位的感受，提高設(shè)計(jì)人員對(duì)于城市路橋所處環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化設(shè)計(jì)水平。

2.更新設(shè)計(jì)理念

2.1高度重視路橋載荷

路橋的超載問題是較為普遍的問題之一，其主要是由于長期遭受行車碾壓，甚至出現(xiàn)超載等狀況造成的。如果路橋通行量超過了當(dāng)初的設(shè)計(jì)預(yù)期，加上路橋使用過程中，運(yùn)行車輛本身的超載行為，或路橋自身使用壽命已經(jīng)達(dá)到預(yù)期年限，都將會(huì)導(dǎo)致路橋載荷超出的問題，進(jìn)而嚴(yán)重?fù)p害路橋質(zhì)量，縮短其使用壽命。在設(shè)計(jì)過程中就可以進(jìn)行充分的考慮，根據(jù)實(shí)際的超載情況進(jìn)行科學(xué)性的設(shè)計(jì)或者是解決方案。

2.2重視路橋的疲勞損傷

設(shè)計(jì)中還需要重視路橋未來使用過程中，可能會(huì)出現(xiàn)的疲勞損傷程度，因此，要求不僅在設(shè)計(jì)階段，需要全面考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，還應(yīng)當(dāng)重視路橋的一些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部位，考慮其實(shí)際承受力影響。同時(shí)，可以通過提升路橋的承載能力，來降低疲勞損傷可能帶來的損害，例如在設(shè)計(jì)中，預(yù)測路橋今后的使用情況，加強(qiáng)相應(yīng)部分的設(shè)計(jì)，提升其堅(jiān)實(shí)度與穩(wěn)固性。

3.優(yōu)化路橋工程的安全性、耐久性設(shè)計(jì)

3.1增加混凝土保護(hù)層厚度

混凝土保護(hù)層的設(shè)置，旨在保護(hù)路橋工程鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)還可以保障鋼筋本身的使用質(zhì)量，發(fā)揮保護(hù)屏障的作用，預(yù)防有害介質(zhì)的入侵，影響鋼筋混凝土的質(zhì)量。實(shí)際研究發(fā)現(xiàn)，如果有氯離子擴(kuò)散于鋼筋的表面，其擴(kuò)散時(shí)間和保護(hù)層厚度之間，通常呈現(xiàn)平方成正比的關(guān)系；而二氧化碳的擴(kuò)散速度，則也會(huì)與保護(hù)層厚度呈現(xiàn)密切的關(guān)系。通常情況下，混凝土的保護(hù)層厚度越厚，則能夠保護(hù)鋼筋免受侵蝕的時(shí)間也就越長，可見，增加混凝土保護(hù)層的厚度將有助于提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性。

3.2優(yōu)化原材料的選擇

采用具備高性能的鋼筋結(jié)構(gòu)，可以有效改善工程整體的可焊性與耐腐蝕性能。運(yùn)用環(huán)氧樹脂來包裹鋼筋與鋼絞線，同樣可以達(dá)到保護(hù)鋼筋材料，避免腐蝕的作用。而對(duì)于工程施工的混凝土材料，建議選用具備高性能的混凝土，同時(shí)可以在路面上，設(shè)計(jì)運(yùn)用環(huán)氧瀝青混凝土，該材料能夠起到增強(qiáng)路面混凝土強(qiáng)度、提高耐磨性和整體密實(shí)度的效果。就當(dāng)前的市政路橋中，此類材料的實(shí)際運(yùn)用情況，預(yù)計(jì)在未來工程中，將會(huì)采用耐堿玻璃纖維，以增強(qiáng)瀝青混凝土的韌性，從而提高工程質(zhì)量。因?yàn)闉r青材料在接觸水之后，會(huì)立刻發(fā)生水化反應(yīng)，其反應(yīng)的初期會(huì)導(dǎo)致混凝土pH值的迅速升高，因此，如果市政路橋工程采用了瀝青為原材料，則要求采用具有較強(qiáng)耐堿性能的纖維，用以抵抗堿度環(huán)境，加強(qiáng)工程的耐久性能。

3.3重視結(jié)構(gòu)、構(gòu)件的合理選型

在市政路橋的設(shè)計(jì)中，建議盡可能多地運(yùn)用箱形截面，這種截面形式能夠有效地提高整體結(jié)構(gòu)的剛度，降低路橋的疲勞振動(dòng)。另外，為了防止路橋出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫問題，可以在主橋結(jié)構(gòu)的垂直、水平構(gòu)件上，分別施加一定的預(yù)應(yīng)力，形成一個(gè)全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到控制結(jié)構(gòu)形變，防止裂縫的作用。而對(duì)于構(gòu)件的斷面設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加強(qiáng)混凝土棱角外觀斷面的密度與強(qiáng)度，同時(shí)控制混凝土骨料粒度的分布、密度以及強(qiáng)度，合理安排鋼筋設(shè)置間距。另外，針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)，還可以通過設(shè)置具有防滲透、抗剪切與拉伸作用的防水層來實(shí)現(xiàn)。需要注意的是，防水涂層與瀝青混凝土的鋪裝層之間，其附著力應(yīng)當(dāng)高于瀝青混凝土路面與鋼筋混凝土橋之間存在的附著力，在橋面的頂面、連續(xù)梁負(fù)彎矩界面上，都可以適當(dāng)設(shè)置該防水層，以達(dá)到防治水分滲透的作用，從而避免影響工程質(zhì)量。

3 結(jié)語

完善路橋設(shè)計(jì)中的安全性與耐久性，應(yīng)當(dāng)從實(shí)際角度出發(fā)，提升道路橋梁使用期限，嚴(yán)格監(jiān)督設(shè)計(jì)階段的細(xì)節(jié)問題。不能盲目追求道路橋梁工程的施工速度，進(jìn)而忽視對(duì)路橋耐久性和安全性的相關(guān)測試，不能對(duì)配套檢測維護(hù)很好的落實(shí)。

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