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摘要:根據道路橋梁交通現狀,總結了當前我國橋梁設計過程中存在的問題。針對設計過程中有可能出現的安全性問題,分析了橋梁耐久性不足可能引起的各類危害,探討了相應的解決方案。通過研究,提出應從設計荷載和安全性兩個方面入手提升橋梁設計水平。針對設計標準過低、橋梁承重能力不足、耐久性不足等問題,提出應重視疲勞損傷、預估風險和重視耐久性問題;針對橋梁設計過程中的安全性問題,提出了完善管理體制、規范設計方案以及加強施工管理的解決方案。
0引言
隨著我國國民經濟發展水平的提升,人口數量和車輛保有率也不斷提高,這對我國的橋梁設計工作提出了更高的要求。其中,荷載問題和安全性問題更是重中之重。我國很多專家學者針對橋梁設計工作中的荷載問題提出了許多見解[1-2],主要體現在對其類型劃分方面;對于橋梁設計過程中的安全性問題,也總結了一些經驗[3-5],提出了加強橋梁安全性和耐久性的許多方案。在橋梁設計過程中,荷載問題和安全性問題密不可分。基于此,本文綜合考慮二者之間的關系,對橋梁設計工作進行探討,以保證橋梁系統能夠安全平穩運行,保障出行安全。
1橋梁設計中的荷載問題
1.1荷載分類
在橋梁服役的過程中,需要承擔各種各樣的荷載,而不同的荷載給橋梁帶來的負荷效果大不相同。因此,設計階段需要對荷載類型加以區分,以保障橋梁的承載能力,這是其他各項工作的前提。一般將橋梁荷載分成三大類:永久荷載、可變荷載和偶然荷載。(1)永久荷載,指的是在橋梁的設計、施工以及使用過程中,較少地受外界條件的影響,數值變化較小并且較為穩定的荷載類型。(2)可變荷載,指的是在橋梁的設計、施工以及使用過程中,數值大小隨著使用時間的推移呈現出有一定規律的變化并且可以測算出來的荷載類型。(3)偶然荷載,指的是在橋梁的設計、施工以及使用過程中極少出現,但一旦出現就會帶來巨大影響的荷載類型,常產生自物體撞擊。
1.2現存問題
(1)設計標準過低受經濟發展水平的制約,在之前很長一個階段,我國的橋梁設計及施工要求相對較低,存在無法嚴格滿足規范要求的情況。有的項目因為過于追求壓縮工期,導致設計質量和施工質量降低,從而對后續的使用產生了不利影響。這類問題現在已大大減少。(2)橋梁承重能力不足在橋梁設計過程中需要考量荷載因素,包括抗壓能力以及承重能力。除了設計質量這一因素以外,其他因素,比如車輛超載、交通事故等情況也會導致橋梁承重能力不足,輕則造成橋梁結構受損,重則直接縮短其使用時長甚至造成安全事故。(3)耐久性考慮不足就目前我國各類橋梁的使用情況來看,相當一部分橋梁存在著耐久性不足的缺陷。考慮其產生的原因,主要是在橋梁設計階段確定施工方案時,對橋梁自身存在的結構抗壓問題有所忽視,導致施工過程缺少加固方案,最終引起橋梁在服役過程中快速受損。
2荷載問題的對策
在橋梁設計過程中,荷載問題的重要性不言而喻。為了避免對橋梁壽命產生不利影響,荷載大小不得超過其結構承受范圍。因此,必須考慮多方面因素后合理確定荷載大小。在設計和施工過程中,以下兩類情況較為普遍地存在:一是在橋梁施工過程中脫離最初的設計方案;二是在橋梁設計階段就存在不合理之處。為了杜絕此類問題出現,保證橋梁施工質量和使用性能,橋梁設計人員要把握好兩個原則:一是在制定最初的設計規劃時,要嚴格按照規范和標準進行,對各類有關荷載的指標要做到嚴格把控;二是要在嚴格控制橋梁設計、施工和使用質量的基礎上,全方位考慮其生產使用過程中所要耗費的各類成本,從而從整體上控制造價,獲得最好的經濟效益。下面針對橋梁設計過程中的荷載問題,總結了相應的對策。
2.1重視疲勞損傷
在設計階段要重視各類荷載作用帶來的疲勞損傷。疲勞損傷導致的橋梁坍塌事故已經發生過多起,針對這一問題不應只著眼于橋梁結構本身,更要注意把控每一個施工步驟,高標準完成施工。針對疲勞損傷的研究,要重視改善橋梁的疲勞性能和動態性能。
2.2預估風險
車輛超載會對橋梁結構造成嚴重損害。車輛超載問題的產生原因很多:一是交通壓力日益加大,而橋梁的養護維修速度跟不上;二是有關部門監管過于松懈,未嚴格治理超載車輛;三是某些橋梁使用者罔顧公共安全,為謀取經濟利益超載。除了要求政府加強監管與整治以外,在橋梁設計之初就應考慮并預估其可能存在的風險。
2.3重視耐久性問題
橋梁結構往往長時間暴露在自然環境中,長期受到侵蝕。尤其是當橋梁位于海域周邊時,侵蝕效應更為嚴重。所以在最初的設計環節就要考慮橋梁建筑材料在未來使用過程中可能遭遇的耐久性問題,從而在施工和使用階段對橋梁結構進行特殊處治。
3橋梁設計中的安全性問題
(1)目前,一些橋梁使用年限過長,最初的設計已經不能滿足時代的要求,存在很嚴重的問題,盡管花費了大量財力、物力以及人力不斷加強對其的養護和管理,但外界環境引起的橋梁承載能力不足和老化,進而衍生其他病害,提高了養護難度,最終導致安全性不足。(2)橋梁設計多是根據橋梁承載能力來進行,但在實際運營過程中,隨著車輛數及載重的不斷提升,橋梁的設計承載力已不再適應交通量的變化。隨著橋梁類型越來越多,橋梁設計中只考慮混凝土裂縫寬度是沒辦法達到目前要求的,對橋梁安全性有不利影響。(3)如果在最初的設計階段忽視橋梁可能存在的安全問題,將會引起橋梁后續服役階段反復出現此類問題,需要經常維修,從而阻斷交通,嚴重影響經濟效益和社會效益。
4安全性問題的對策
4.1完善管理體制
要有效解決橋梁設計中存在的安全性問題,需要不斷完善設計過程中的相關制度,對每一個設計環節進行規范,從而加強對橋梁設計過程的管控。同時要積極引進國外的先進理論和技術,完善建設體制,要有充分的準備措施應對可能出現的結構變形等問題。
4.2規范設計方案
為了使橋梁完工后能夠順利投入運營,要保證其結構設計滿足橋梁的使用要求。而為了達到這一目的,在進行橋梁設計時,要選取科學合理的建設方案,不斷調整和完善,確保準確度。在方案設計過程中,要具體問題具體分析,根據橋梁類型的不同,選擇相應的設計方案。對于一些標準跨徑的橋梁,按照設計標準設計即可;而對于大跨度橋梁的設計,則要考慮更多的內在因素及外在因素。
4.3加強施工管理
完成橋梁的設計工作后,就進入施工階段。需要組建一個專業的、高水準的施工隊伍進行施工。此外,要有專業能力強、實踐經驗豐富的管理人員對施工隊伍進行監督指導。只有這樣,才能促進施工隊伍提升施工質量,最終確保橋梁的使用性能,杜絕安全隱患。
5結語
在橋梁設計工作中,荷載問題和安全問題非常重要。本文結合我國橋梁設計工作現狀,針對設計標準過低、橋梁承重能力不足、耐久性不足等問題,提出應重視疲勞損傷、預估風險和重視耐久性問題;針對橋梁設計過程中的安全性問題,提出了完善管理體制、規范設計方案以及加強施工管理的解決方案。
參考文獻:
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作者:蘇磊 單位:招商局重慶交通科研設計院有限公司