袁 智 （中國公路工程咨詢集團有限公司，湖北 武漢 430040）

在橋梁的建設(shè)當中，耐久性是評價其建設(shè)質(zhì)量的一個重要指標，所以從橋梁建設(shè)的設(shè)計階段開始，我們就必須要全面、深入的考慮到耐久性問題，因為這決定著后期的建設(shè)施工。為此我們必須要對橋梁設(shè)計加強研究、探討與實踐，不斷提高橋梁設(shè)計的耐久性。

1 提高橋梁設(shè)計耐久性的必要性分析

橋梁設(shè)計，是對橋梁建設(shè)施工的一個整體、全面、細致規(guī)劃，從科學、技術(shù)的層面，對施工給出了明確的標準、指導(dǎo)和組織，所以橋梁設(shè)計對橋梁的最終建設(shè)質(zhì)量影響是非常大的。在橋梁建設(shè)質(zhì)量的評價指標當中，耐久性是非常關(guān)鍵的一項，其原因在于以下幾點：第一，橋梁的建設(shè)周期通常較長，且經(jīng)濟、物質(zhì)、人力的投入非常大，所以整體成本是相當高的，如果橋梁建成之后，其耐久性較低，就必然會縮短其有效、安全使用年限，增加橋梁的管理、維護成本，這會使得橋梁的整體投入成本進一步增加，降低其建設(shè)效益[1]；第二，橋梁作為交通道路體系當中的一個重要組成部分，安全是其必須要提供和滿足的通行條件，但這同樣需要橋梁的耐久性作為基礎(chǔ)，如果橋梁的耐久性較低，時常發(fā)生路面或是其他損壞，就會嚴重影響通行安全，非常容易引起交通事故，造成生命、安全受損；第三，橋梁的建設(shè)屬于基礎(chǔ)設(shè)施工程，是為社會整體服務(wù)的，關(guān)系著市場、經(jīng)濟、文化的建設(shè)與發(fā)展，如果橋梁的耐久性過低，經(jīng)常出現(xiàn)損壞或是其他方面的問題，便會造成極其不良的社會影響，阻礙市場、經(jīng)濟、文化的建設(shè)與發(fā)展。

所以，在橋梁的設(shè)計過程當中，我們必須要全面、深入的考慮到其耐久性問題，切實的提高橋梁設(shè)計耐久性，這樣才能延長橋梁的使用年限，降低其管理、維護成本，保障交通安全，促進地方市場、經(jīng)濟、文化發(fā)展，使橋梁的建設(shè)能夠發(fā)揮出更大的綜合效益。

2 提高橋梁設(shè)計耐久性的策略

2.1 綜合考慮各方設(shè)計意見

橋梁的設(shè)計和普通的藝術(shù)設(shè)計之間，存在很大的差異和不同，普通的藝術(shù)設(shè)計，更多的關(guān)注的是設(shè)計師個人思想、情感的表達，但是橋梁的設(shè)計卻需要以實用、安全、耐久為主，為了達到這樣的設(shè)計目標，作為橋梁的設(shè)計人員必須要綜合考慮各方設(shè)計意見，這一點是非常重要的[2]。例如，除了道路橋梁設(shè)計專家的意見之外，還應(yīng)當與施工單位、監(jiān)理單位等加強溝通和討論，他們的現(xiàn)場經(jīng)驗豐富，對如何提高橋梁設(shè)計的耐久性具有自己的一些實際看法，這些看法都是值得考慮的，例如材料的應(yīng)用、防腐技術(shù)的選擇等等，這些意見對于提高橋梁設(shè)計的耐久性來說都是具有參考價值的。

2.2 科學設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)

如今的橋梁絕大多數(shù)都為混凝土結(jié)構(gòu)，其自身本身就具有非常多的性能優(yōu)勢，在耐久性方面尤為突出。不過從實際的情況來看，如果對混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計不合理的話，即使是鋼筋混凝土也會受到加速的老化和破壞，出現(xiàn)裂縫，使得混凝土結(jié)構(gòu)非常容易受到內(nèi)部滲透與侵蝕，這就會使得混凝土結(jié)構(gòu)的受損速度進一步加快，這樣的情況如果出現(xiàn)在橋梁的設(shè)計當中，就必然會使得橋梁設(shè)計的耐久性大大的降低。所以，我們必須要提高對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視，科學設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，在使用水平防縮箍筋和鋼筋方面多加注意，盡量防范、減少裂縫。

2.3 更新橋梁設(shè)計理念

其實在很早的時候，我國便對橋梁設(shè)計當中的耐久性問題展開了研究，并且研究成果也是較為突出的，對橋梁設(shè)計乃至施工的實踐都起到了有價值的指導(dǎo)作用。不過，當前的設(shè)計理念以及材料、技術(shù)等都在不斷的發(fā)展和進步，此前所應(yīng)用的一些設(shè)計理論、設(shè)計方法，隨時都可能被新出現(xiàn)的技術(shù)所替代，并體現(xiàn)出更強的耐久性。所以作為設(shè)計人員，在潛心設(shè)計實踐的同時，還要加強相關(guān)的學習、了解，不斷的更新自身的思想、理念，提高自身對新方法、新技術(shù)的把握和實踐應(yīng)用能力。而且，在設(shè)計橋梁的過程中需要站在創(chuàng)新的角度，在研究橋梁耐久性問題的時候結(jié)合維修、運營、施工以及設(shè)計等環(huán)節(jié)，從而不斷推動橋梁事

車輛初始速度取值0 m/s，根據(jù)式（2）計算得a=0.3 m/s2，故計算溜車最大時速v=12.2 m/s。

利用動量平衡原理和動量守恒定律的基本原理，充分利用橡膠空心輪胎和砂袋墻碰撞消能方式，推算防撞設(shè)施的安全性，汽車質(zhì)量取20t，撞擊前速度經(jīng)計算為12.2m/s。根據(jù)模擬試驗可先進行如下假設(shè)：

①碰撞時間非常短 (通常約為 0.1～0.2 5s)，沖力很大，即 t→0，F(xiàn)→∞；

②沖量存在，即I=∫Fdt；

③在碰撞過程中，汽車的運動學結(jié)構(gòu)特征保持不變，汽車變形產(chǎn)生的幾何尺寸變化可不予考慮，即汽車為剛體[6]。

④作用在碰撞系統(tǒng)上外力（如摩擦力）同沖力相比很小，可忽略不計。

在以上假設(shè)條件下，根據(jù)因碰撞的動量原理方程式（不考慮摩擦力）[7]：

式中，m1和m2分別為參與碰撞汽車和防撞設(shè)施的質(zhì)量（kg）；

v1和v1’分別為汽車碰撞前后的速度（m/s）；

v2和v2’分別為防撞設(shè)施碰撞前后的速度（m/s），顯然v2=0。

則由式（5）可導(dǎo)出：

下面關(guān)鍵是求得v1’，參考我國規(guī)范規(guī)定船舶靠岸時有效撞擊能量損失公式[8]：

=（0.25/2）×10000×12.2×12.2

=372100J

則根據(jù) E2=（1/2）m1(v1’)2=372100，可計算出：v1’=6.1m/s，砂堆按 80t計，將其代入（6）式可計算得：v2’=1.22 m/s。即沖撞完成后汽車和砂堆理論上共同以1.22m/s的速度前行，實際上在砂堆強大摩擦力的阻礙下，汽車完全可以停止。

經(jīng)驗算，采用砂袋筑墻+廢棄輪胎緩沖防護的方案可行。

5 結(jié)語

緊急避險防撞設(shè)施的設(shè)計關(guān)鍵是在斜井中出現(xiàn)溜車時，車輛與防撞設(shè)施碰撞后能夠停止，達到緊急避險的目的，減少施工運輸中的安全隱患。本文根據(jù)以往大坡度斜井施工過程中各類交通運輸風險管理方面的經(jīng)驗，結(jié)合天臺山隧道3#斜井工程實際情況，通過力學模型計算，使設(shè)置的防撞設(shè)施結(jié)構(gòu)及布置型式做到防護安全、經(jīng)濟有效。本設(shè)計的成功實踐，也為其它斜井安全運輸提供了有益參考。