納小剛

（青海西拓交通工程咨詢有限責(zé)任公司 810000）

0 前言

我國每年因交通事故引發(fā)的人員傷亡數(shù)量是非常驚人的，造成如此多的交通事故除了司機方面的原因，還有因為公路橋梁工程建設(shè)的耐久性以及安全性的原因。因此，在公路橋梁工程的設(shè)計過程中，對于其設(shè)計的耐久性和安全性方面的考慮必須要格外重視，以保證公路橋梁工程更好地為人們服務(wù)，為社會發(fā)展貢獻出應(yīng)有的價值。

1 保證公路橋梁設(shè)計安全性、耐久性的意義

對于公路橋梁來講，公路橋梁是供公路或市政道路跨越河流、山谷或其它交通線使用的具有承載力的專門的人工構(gòu)造物，具有連接不同地面交通的功能。在改革開放以后，隨著我國交通建設(shè)速度的不斷提升，使得其規(guī)模、數(shù)量等方面有了明顯的提升。但是因受到社會快速發(fā)展的影響，對交通質(zhì)量、功能等方面的要求有了明顯的提升。尤其是對于公路橋梁的安全性與耐久性來講，直接影響到了后期的使用。公路橋梁安全性是從橋梁的結(jié)構(gòu)、承載能力等方面的評定，而在對橋梁質(zhì)量進行評定時，則是從結(jié)構(gòu)合理性、結(jié)構(gòu)重要系數(shù)等來提出的，在安全模型、采集數(shù)據(jù)樣本等環(huán)節(jié)中則需要針對應(yīng)力、扭矩等進行分析。公路橋梁的耐久性則是從正常條件下橋梁在正常使用狀態(tài)時的時間長度和頻率、次數(shù)。在理論層面中則是針對材料、工藝含量等來說的?？梢哉f公路橋梁的安全性、穩(wěn)定性屬于同一問題中的兩個層面，不論是哪一個層面，一旦出現(xiàn)問題都會對群眾的生命財產(chǎn)安全產(chǎn)生直接的影響。加之公路橋梁有著投資大、周期長等特點，如果在開展建設(shè)施工前沒有做好全面的規(guī)劃與設(shè)計，那么勢必會在后期施工中出現(xiàn)秩序混亂、交叉施工等問題，甚至還會對經(jīng)濟效益、社會效益等方面產(chǎn)生出一定的影響。因此在公路橋梁設(shè)計中需要從整合文獻資料出發(fā)，做好實踐調(diào)查與研究工作，找出目前公路橋梁設(shè)計中存在的問題，在轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)設(shè)計思想與認知的基礎(chǔ)上做好調(diào)整工作，確保公路橋梁設(shè)計的合理性，滿足施工要求[1]。

2 公路橋梁安全性與耐久性的影響因素

2.1 設(shè)計理念滯后

近年來，雖然我國公路橋梁施工工藝得到了快速發(fā)展，但對于偏遠地區(qū)或自然環(huán)境較差的地區(qū)低等級公路的橋梁，其相對應(yīng)的設(shè)計理念卻未能實現(xiàn)同步發(fā)展，與國際先進水平相比仍存在較大差距。設(shè)計理念的滯后導(dǎo)致設(shè)計工作者在進行公路橋梁設(shè)計時，將公路橋梁的安全系數(shù)取過大值，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸、材料標號、鋼筋用量均偏大。此種情況一方面會導(dǎo)致公路橋梁設(shè)計的經(jīng)濟合理性相對降低，另一方面也會導(dǎo)致設(shè)計方案中對公路橋梁的耐久性存在一定忽視情況，這不利于保障設(shè)計方案中公路橋梁的耐久性[2]。

2.2 設(shè)計方案不合理

通常來說，在進行公路橋梁設(shè)計時應(yīng)對技術(shù)可行性、成本控制等諸多方面的內(nèi)容進行綜合考慮，并依據(jù)相關(guān)行業(yè)規(guī)范及國家標準的要求來合理選擇安全系數(shù)。但結(jié)合實際情況來看，對于偏遠地區(qū)或自然環(huán)境較差的地區(qū)，低等級公路的橋梁設(shè)計方案、結(jié)構(gòu)選擇不靈活。批量化設(shè)計導(dǎo)致很多橋梁結(jié)構(gòu)選型不適應(yīng)本道路或不適應(yīng)跨越本河流結(jié)構(gòu)臃腫。設(shè)計方案都過于側(cè)重安全性設(shè)計，而對于橋梁整體結(jié)構(gòu)體系、使用材料、實際耐久性以及后續(xù)運行過程中的各種干擾因素所造成的影響的考慮則存在一定的不足。如此便導(dǎo)致公路橋梁在運營期間極易受到各種因素的影響，進而導(dǎo)致公路橋梁的安全性和耐久性無法達到設(shè)計預(yù)期[3]。

3 公路橋梁設(shè)計中的安全性和耐久性要點分析

3.1 轉(zhuǎn)變設(shè)計理論

應(yīng)吸收國內(nèi)、國際先進的設(shè)計理念，改變固有的設(shè)計方式和思路。結(jié)合實際情況，針對每座橋梁的實際環(huán)境和建設(shè)條件，從適應(yīng)性和限制條件研究，找到橋梁建設(shè)的工藝、材料、結(jié)構(gòu)選型，保障設(shè)計理論的合理性和有效性。此外，在進行設(shè)計理論轉(zhuǎn)變時還需要以公路橋梁的安全性、耐久性為出發(fā)點，確保新設(shè)計理論能夠滿足橋梁安全性、耐久性設(shè)計的相關(guān)要求，最終保障橋梁的全階段質(zhì)量。

3.2 完善設(shè)計方案

3.2.1 結(jié)構(gòu)與選材

公路橋梁的設(shè)計結(jié)構(gòu)和選材均會對公路橋梁的安全性和耐久性造成極大影響。因此，在設(shè)計過程中，設(shè)計工作者應(yīng)結(jié)合建設(shè)區(qū)域的地質(zhì)、地形、氣候、水、土腐蝕等諸多條件因素，合理選擇公路橋梁建設(shè)材料、完善設(shè)計結(jié)構(gòu)，并且為后續(xù)施工提供指導(dǎo)，設(shè)計工作者還需要對各種材料的質(zhì)量、規(guī)格以及產(chǎn)地等諸多內(nèi)容進行嚴格限定，在一定程度上避免施工中的偷工減料情況。

3.2.2 重視疲勞損傷設(shè)計

在公路橋梁運營期間，橋梁在承受自重荷載和車輛、人群等荷載的影響，梁板處在一個彈性的工作狀態(tài)，公路橋梁所承受到載荷變化將會引發(fā)公路橋梁結(jié)構(gòu)的振動，長此以往之下便會導(dǎo)致公路橋梁出現(xiàn)疲勞損傷問題，該些問題在積累到一定程度上以后便會導(dǎo)致公路橋梁出現(xiàn)裂縫等嚴重質(zhì)量問題，最終影響公路橋梁的安全性和耐久性[4]。對此，設(shè)計工作者需要以設(shè)計方案為基礎(chǔ)，通過仿真模擬技術(shù)等新型技術(shù)對設(shè)計方案進行仿真模擬，確定公路橋梁在后期運營過程中出現(xiàn)的各種疲勞損傷情況，進而對設(shè)計方案進行優(yōu)化，避免因疲勞損傷引發(fā)各種嚴重的安全性和耐久性問題。公路橋梁所使用的建筑材料無法完全保證其均勻性和連續(xù)性，在復(fù)雜且不斷變化的環(huán)境下極易發(fā)生擴散，產(chǎn)生損傷。鑒于此，為提高公路橋梁的安全性，改善這類問題，設(shè)計者在設(shè)計環(huán)節(jié)需要對橋梁結(jié)構(gòu)以及在疲勞荷載的情況下橋梁的反應(yīng)深入展開研究和分析，并積極尋找相關(guān)的解決措施，此外，在有充裕時間及實踐機會的情況下，還需要認真分析并考慮風(fēng)力荷載和交通荷載對橋梁結(jié)構(gòu)造成的影響[5]。

3.3 加強橋梁遠景年交通量的計算與應(yīng)用

現(xiàn)如今，對于偏遠地區(qū)低等級公路橋梁特別是早期修建的橋梁，都面臨著承受載荷超過設(shè)計載荷的情況，該種情況將會嚴重影響公路橋梁的行車安全性。設(shè)計工作者需要在設(shè)計過程中根據(jù)橋梁所在地區(qū)的人口、交通情況、經(jīng)濟發(fā)展、規(guī)劃等，在設(shè)計過程中加強對橋梁遠景年交通量及使用車輛的評估計算。針對不同交通量合理確定橋梁寬度、荷載、結(jié)構(gòu)尺寸。針對交通量大、重載車輛多的橋梁，要保障功能橋梁綜合效益的情況下，提高公路橋梁的設(shè)計載荷，降低超載問題對公路橋梁安全性和耐久性造成的影響。針對交通量小基本無重載車輛的橋梁，設(shè)計工作者還應(yīng)結(jié)合功能橋梁設(shè)計載荷情況，合理計算公路橋梁的限高和限重，避免過高或者過重的車輛在公路橋梁中行使，從而對公路橋梁的安全性和耐久性造成影響。

4 關(guān)注防腐材料的合理化應(yīng)用

在設(shè)計公路橋梁的過程中，作為新時代產(chǎn)物，環(huán)氧樹脂涂層鋼筋的應(yīng)用可有效降低周圍環(huán)境對公路橋梁的腐蝕性影響，若能夠?qū)⑵浜侠磉\用，則可有效提升橋梁的使用年限，保障其耐久性，圖1為環(huán)氧樹脂涂層鋼筋。與此同時，錨頭區(qū)極易出現(xiàn)被腐蝕的狀況，嚴重時，甚至?xí)?dǎo)致橋梁坍塌，鑒于此，橋梁設(shè)計者可在設(shè)計環(huán)節(jié)，合理采用耐腐蝕的環(huán)氧樹脂材料將錨頭區(qū)域采用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋，以此來降低橋梁被環(huán)境侵蝕的概率。

圖1 環(huán)氧樹脂涂層鋼筋

5 加強保護層設(shè)計

保護層設(shè)計主要針對的是鋼筋混凝土構(gòu)件，避免鋼筋與大氣直接接觸造成碳化現(xiàn)象，如圖2所示。一般將構(gòu)件內(nèi)部鋼筋到構(gòu)件表面的距離就是保護層的厚度，保護層厚度越大外界侵入構(gòu)件內(nèi)部的概率就越小，間接提高了鋼筋混凝土構(gòu)件的耐久性，。但要注意保護層厚度太大也會起到反作用，受到外來壓力時，所產(chǎn)生的裂縫也會變大，安全性反而會降低，所以必須合理設(shè)計構(gòu)件保護層厚度，針對不同地區(qū)、不同環(huán)境、不同構(gòu)件，鋼筋保護層厚度必須滿足規(guī)范要求[6]。另外為了加強構(gòu)件的耐久性，混凝土強度的設(shè)計也尤為關(guān)鍵，如果施工時選用的低強度的水泥，配置的混凝土卻是高強度的，那么水泥用量就會大幅增加，不僅耗費資源，而且水化熱大澆筑的混凝土構(gòu)件極容易產(chǎn)生裂縫，相反情況也會產(chǎn)生弊端，因此混凝土的強度設(shè)計也要進行規(guī)范。

圖2 鋼筋保護層示意圖

6 加強維護

公路橋梁在建成投入使用后，需要進行表面防護，來延緩有害物質(zhì)對鋼筋混凝土的侵蝕，提高結(jié)構(gòu)物的耐久性。目前有兩個方面需要較多的表面維護，一方面是北方進入冬季下雪后表面會出現(xiàn)凍融破壞，積水可能滲入混凝土內(nèi)部，溫度低結(jié)冰導(dǎo)致混凝土構(gòu)件膨脹，另外在使用除雪劑后其中含有的腐蝕物質(zhì)可能進行裂縫，進一步侵蝕橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為橋梁安全帶來隱患，需要及時進行融雪清理，并在橋梁表面和出現(xiàn)裂縫處噴涂保護材料[7]。另一方面，我國氣候變化較大，沿?；蚺璧氐瘸鞘袝r常會有多雨潮濕天氣，由于雨季漫長，橋梁路面長時間處在濕潤狀態(tài)，無法得到干燥，裂縫浸泡后會逐漸開裂，形成坑洼。所以要及時進行填補和維修，減少雨水對裂縫的侵蝕[8]。

7 結(jié)束語

總而言之，隨著經(jīng)濟建設(shè)的進一步發(fā)展，我國公路橋梁的運行負擔正在日益加重。在這樣的背景下，需要公路橋梁工程建設(shè)具有更高的質(zhì)量保證。這就需要在公路橋梁工程進行實際的設(shè)計時，多關(guān)注公路橋梁的安全性和耐久性，將更多先進的設(shè)計理念以及相關(guān)的設(shè)計創(chuàng)新方法合理地應(yīng)用到公路橋梁的設(shè)計之中，從而使得所設(shè)計出來的公路橋梁具有更高的質(zhì)量水準，在更好地保障出行人員安全的前提下，進一步提升公路橋梁工程建設(shè)的安全性和耐久性。