管清波 濰坊昌通工程設計有限公司

公路橋梁結(jié)構(gòu)也是整個公路運輸系統(tǒng)工程建設中，另一個非常重要的結(jié)構(gòu)組成部分和結(jié)構(gòu)組成部分。近年來，隨著我國城區(qū)現(xiàn)代城市經(jīng)濟發(fā)展和城市建設產(chǎn)業(yè)化步伐的不斷加快，公路橋梁體系結(jié)構(gòu)的建設形式逐步發(fā)展，并取得了一系列顯著成果。目前，在公路橋梁的設計、施工和養(yǎng)護活動中，普遍對公路安全性能指標和設計耐久性提出了安全技術管理要求。

一、我國公路橋梁設計的安全性和耐久性現(xiàn)狀

目前，橋梁工程的橋梁設計技術和整個橋梁行業(yè)還存在一些技術問題。相關從業(yè)者很難真正全面地考慮整個橋梁設計。在對橋梁抗震設計等問題進行理論分析時，相關從業(yè)者經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，當片面地只考慮橋梁的整體結(jié)構(gòu)安全性，而往往忽視了結(jié)構(gòu)設計及其橋梁整體耐久性時，往往會出現(xiàn)一些常見問題。當然，相關從業(yè)者可能都知道如何了解特定橋梁結(jié)構(gòu)的強度、耐久性和安全性這一關鍵問題，但事實上，設計師們往往只認真考慮橋梁的強度和耐久性，同時，設計師往往忽視應該認真考慮的耐久性，橋梁的安全和使用壽命是第一位的。如果一個設計師只是簡單地考慮和計算其橋梁強度，而沒有真正開始考慮橋梁的耐久性和安全性，那么很明顯，此時橋梁本身的耐久性設計也將是一個不可能完美實現(xiàn)的設計方案，如果只單方面考慮橋梁結(jié)構(gòu)在其實際使用環(huán)境中的使用壽命，就會出現(xiàn)難以完全避免的問題。

二、公路橋梁設計中安全性及耐久性的影響因素

（一）施工管理水平不高

公路橋梁工程長期以來發(fā)展迅速。目前，該項目的所有細節(jié)在技術上已經(jīng)并正在逐漸成熟。然而，由于橋梁安全缺陷和結(jié)構(gòu)耐久性功能不足，而導致的公路橋梁工程嚴重突發(fā)性損壞和坍塌事故，已受到國內(nèi)外的廣泛關注。通過對各種原因的調(diào)查分析，可以清楚地看到，由于橋梁施工質(zhì)量管理和水平要求較低，在具體的施工過程管理中，可能會出現(xiàn)工程質(zhì)量不符合國家施工技術標準規(guī)定的條件等特殊現(xiàn)象，這是導致這些嚴重事故頻繁發(fā)生的一個非常重要的因素。

（二）設計理念和結(jié)構(gòu)體系較差

目前，國外公路橋梁結(jié)構(gòu)和公路結(jié)構(gòu)體系的設計和應用仍有許多實際應用，不一定十分成熟、完善和有效。一般來說，公路橋梁結(jié)構(gòu)安全性的評估和設計方法并不簡單，但應基于使用各種復雜結(jié)構(gòu)類型的公路橋梁系統(tǒng)的工程經(jīng)濟合理性，綜合考慮即：認真、系統(tǒng)地分析和研究各類公路橋梁的結(jié)構(gòu)體系設計，以及各橋梁構(gòu)件之間的連接，只有通過計算各種典型公路結(jié)構(gòu)的耐久性和可靠性，才能確保公路結(jié)構(gòu)的綜合安全性能，及其安全系數(shù)符合現(xiàn)行設計規(guī)范。

（三）設計的安全性和耐久性意識不足

公路橋隧總體設計方案往往過于注重總體技術方案，而對一些主要專項設計指標的設計因素關注甚少。例如，對其安全要求和耐久性的因素沒有太多關注，這些指標的設計缺乏高度的精確性。業(yè)主公司或土建單位在項目設計中實際評估項目整體效果時，為了趕上項目進度或進一步簡化項目的一些關鍵技術問題，會故意忽略與項目安全性和耐久性有關的內(nèi)容。一個重要原因可能是安全設計和環(huán)境耐久性評估方法的計算更加抽象和繁瑣。需要根據(jù)項目現(xiàn)場情況進行評估和分析，比較繁瑣復雜，工作量較大。另一個主要方面，可能是工程安全性和設備耐久性通常沒有在最短的時間內(nèi)得到充分體現(xiàn)，也沒有那么直觀的感覺。

（四）設計審核過程不嚴

公路橋隧工程項目的所有審查和設計過程都是系統(tǒng)、全面工程管理下的重要基礎工作，其中最關鍵、最重要的是最后一個設計環(huán)節(jié)，也應該是設計審查。評審過程中包含的設計基本內(nèi)容應包括各種主要材料的性能、安全系數(shù)、失效時間、機械強度等許多重要計算，如經(jīng)濟分析和計算，必須計算并對應設計的重要指標參數(shù)，需要與設計有明確的對應關系，并指出至少需要一些專家提前討論、分析或檢查，在其他重大設計問題和錯誤中發(fā)現(xiàn)的一些錯誤應發(fā)回并重新修訂。然而，在實際項目實施前，圖紙審查、設計論證、資料審查等多個過程操作中沒有統(tǒng)一的工藝規(guī)范可以實現(xiàn)，質(zhì)量控制環(huán)節(jié)不夠規(guī)范和嚴格，即使在少數(shù)工程項目中發(fā)現(xiàn)問題，其程度往往遠未在審計評價中得到充分體現(xiàn)。

（五）維護手段不足

公路橋梁工程路橋施工中使用的大部分橋體材料，在施工作業(yè)中都會暴露在惡劣的低溫空氣系統(tǒng)條件下。因此，路橋面板施工中使用的材料，在任何時候都會受到各種條件的影響，如極端降水、長期沖刷和侵蝕下的結(jié)冰，如暴露或其他惡劣或極低溫天氣環(huán)境，當公路橋梁施工和施工過程中經(jīng)常遇到一些極端暴雨時，在公路橋面材料的使用上會逐漸積累大量未凝結(jié)的初始凝結(jié)水，如果夜間路面溫度較低，則更有可能再次凝結(jié)形成霜層水或冰。一旦初凝冷卻到足夠低的路面溫度，就更有可能直接對公路橋梁結(jié)構(gòu)及其使用的部分瀝青混凝土造成嚴重凍害，因此，現(xiàn)在我們需要幫助及時、準確地清除道路上的凍水。

三、公路橋梁設計中的安全性及耐久性的改善方法

（一）做好公路橋梁結(jié)構(gòu)設計的準備工作

在我國公路橋梁建設的早期階段，要做好各項準備工作，使后續(xù)的施工作業(yè)能夠相對順利、穩(wěn)定地進行。在施工前的準備工作中，應盡可能選擇技術水平高、技術能力強的人員，對施工區(qū)域進行深入調(diào)查研究，充分掌握該區(qū)域的地下水儲量和施工區(qū)域的環(huán)境氣候變化。同時，必須全面分析公路橋梁后續(xù)養(yǎng)護中可能出現(xiàn)的各種風險和問題。在橋梁設計過程中，應進行合理的調(diào)查研究，并考慮各種因素。對于可能出現(xiàn)的各種問題，有必要提前制定一套解決方案，以確保這些措施能夠進一步完善橋梁結(jié)構(gòu)設計，提高高速公路橋梁的設計安全性和耐久性，為高速公路橋梁的整體質(zhì)量打下良好的基礎。

（二）充分考慮路橋的疲勞損傷

在我國沿海高速公路橋梁建設和運營過程中，確實存在許多環(huán)境因素，如河流對水中有害物質(zhì)的長期侵蝕影響，以及當?shù)丶竟?jié)性氣候降水和地溫的變化，這些因素也會受到人為因素的干擾。在這些影響因素的共同作用下，公路橋梁系統(tǒng)也會產(chǎn)生循環(huán)應力。除了公路橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的共振外，橋梁也可能存在疲勞損傷。隨著橋梁運營時間的延長，疲勞損傷和橋梁結(jié)構(gòu)振動將緩慢累積。如果不及時解決和處理，往往會破壞整個橋梁結(jié)構(gòu)，降低其耐久性和安全性。因此，在公路橋梁的具體設計中，應加強對公路橋梁疲勞損傷的控制和及時監(jiān)測。針對表面裂縫，采取科學方法，加強管理和控制，避免結(jié)構(gòu)材料斷裂。此外，需要對橋梁混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋構(gòu)件的疲勞損傷和腐蝕進行深入分析，以了解其原因，從而使橋梁設計更有針對性。

（三）加強保護層厚度控制

通過了解國家現(xiàn)行相關工程質(zhì)量法律法規(guī)和相關技術標準，以此了解到，在鋼筋腳手架施工驗收前一個月，設備安裝調(diào)試的質(zhì)量管理、監(jiān)督、檢查和監(jiān)督工作已經(jīng)全面展開。在施工過程中，除嚴格控制合格率外，還應科學控制安裝偏差。在具體公路橋梁試驗設計審查的實施中，應注意充分吸收技術規(guī)范和標準，結(jié)合國家現(xiàn)行有關規(guī)定，在盡可能全面明確各類公路橋梁性能分類和性能特征劃分的理論依據(jù)的前提下，在每次檢驗的設計抽樣分析結(jié)果報告中嚴格規(guī)定各不合格點之間的相對最大允許正負偏差及其限值。如果出現(xiàn)偏差，必須無條件改進。鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)厚度以及結(jié)構(gòu)與混凝土保護層結(jié)構(gòu)之間的關系應嚴格標準化。合理控制梁、板、拱橋之間的偏差。一般情況下，梁板和拱橋間距的偏差系數(shù)應確定為+10mm，-7mm；墩臺之間的偏差一般在+12mm至-5mm之間；樁基上的偏差值可達到允許值，誤差范圍一般為+15mm，-10mm。此外，為了提高公路橋梁設計的合理性和科學性，有必要根據(jù)相關標準規(guī)定設計耐久性和安全參數(shù)，明確各種施工技術要求，加強橋梁設計關鍵技術的研究，從而提高橋梁結(jié)構(gòu)的整體水平，促進公路橋梁安全性和耐久性的提高。

（四）嚴格控制鋼筋配置

為了進一步提高公路橋梁的安全性和耐久性，在公路橋梁的實際設計過程中，除了嚴格控制保護層厚度外，還需要合理配置鋼筋厚度。一般來說，鋼筋銹蝕問題不可避免地會對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生直接影響，甚至導致橋梁承載力的大幅降低。如果整體應力面減小，原有的工程應力將非常集中，造成公路橋梁工程結(jié)構(gòu)的巨大安全隱患。從橋梁工程的角度來看，鋼筋銹蝕對橫截面的強度影響很大，會降低整體結(jié)構(gòu)的耐久性和結(jié)構(gòu)性能，不能滿足公路橋梁建設的標準和要求。因此，在具體的鋼筋設計過程中，必須加強對鋼筋保護層厚度的控制，做好相應的防腐工作，合理應用混凝土施工工藝，加強控制。在設計過程中，應注意施工技術和方法的應用，以確保不會出現(xiàn)蜂窩或麻面問題，從而提高混凝土的整體穩(wěn)定性和耐久性。

（五）制定疲勞養(yǎng)護計劃

所有路橋結(jié)構(gòu)的承載能力都相對有限，結(jié)構(gòu)本身的自由承載能力設計目標具有強調(diào)結(jié)構(gòu)多樣化設計目標的特點。除了這些因素共同受到人類日常車輛慣性駕駛特性和車輛正常駕駛時的各種重力載荷的影響外，風載荷和其他因素（如人載荷）最終將直接傳遞到道路和橋梁結(jié)構(gòu)的一些內(nèi)部建筑系統(tǒng)，最終將形成一個極其復雜多變的結(jié)構(gòu)內(nèi)部壓力，最終，該結(jié)構(gòu)中的壓力將直接傳遞到路橋結(jié)構(gòu)內(nèi)部的許多部位。通過這樣一個長期的逐步積累經(jīng)驗，路橋結(jié)構(gòu)本身的整體結(jié)構(gòu)，也就是說，它往往開始遭受到一定程度的輕微疲勞磨損。如果是疲勞磨損，則疲勞磨損的程度比較嚴重，往往會導致公路橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的裂縫，因此，有必要進行公路工程勘察，設計和管理技術部能夠根據(jù)維修施工期間的環(huán)境要求，以及維修車輛在施工開始時實際駕駛和維修引起的各種應力變化，開展重點和有針對性的工作，并對公路橋梁結(jié)構(gòu)本身的疲勞和磨損制定養(yǎng)護管理方案，避免了在第一次養(yǎng)護時未能妥善處理橋梁結(jié)構(gòu)上的大面積裂縫，當出現(xiàn)這種嚴重問題時，將直接導致結(jié)構(gòu)的疲勞應力和大范圍擴展，甚至可能導致橋梁結(jié)構(gòu)倒塌、橋體嚴重變形斷裂、嚴重變形開裂等情況。

四、結(jié)語

為了不斷系統(tǒng)地更新認識，不斷提高未來公路交通橋梁的安全設計水平，除了積極借鑒國內(nèi)外許多高等級公路橋梁設計成功案例的成功實踐經(jīng)驗外，在公路工程橋梁建設和運營過程中，要更加注重提高設計的現(xiàn)代化管理和應用水平，不斷學習和更新公路工程橋梁安全設計的先進理念，創(chuàng)新公路橋梁設計的新方法，最終使我們需要的現(xiàn)代公路橋梁的安全能力和安全耐久性齊頭并進。