对提高桥梁设计安全性对策的探讨

职海涛

摘要：随着经济和科技的不断发展，安全性问题也受到了人们越来越多的关注。本文先阐述了桥粱设计的基本原则，再从多角度分析了桥梁安全性、耐久性不足的危害和原因，并提出了提高桥梁安全性、耐久性的相关措施。

关键词：桥梁设计；安全性；措施

前言

随着我国城市化进程的逐步加快，对于桥梁工程建设飞速发展，桥梁设计安全性至关重要。本文作者对此做了一下分析与探讨。

1桥梁设计的基本原则

桥梁是铁路、公路或城市道路的重要组成部分，特别是大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重要意义。因此，公路桥梁应根据所在公路的作用、性质和将来发展的需要，除应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求外，还应按照美观和有利环保的原则进行设计，并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。

首先，从安全耐久来看。所设计的桥梁结构在强度、稳定和耐久性方面应有足够的安全储备；对于通行大吨位船舶的河道，除按规定加大桥孔跨径外，必要时设置防撞构筑物等；对修建在地震区的桥梁，应按抗震要求采取防震措施；对于大跨柔性桥梁，尚应考虑风振效应。另外，要做到经济合理、技术先进。桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则；经济的桥型应该是造价和养护费用综合最省的桥型。设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或使中断交通的时间最短。桥梁设计应在因地制宜的前提下，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺。在注意认真学习国内外的先进技术、充分利用最新科学技术成就的同时，努力创新，淘汰和摒弃原来落后和不合理的设计思想。还有，要美观环保。合理的结构布局和轮廓是桥梁美观的主要因素，一座桥梁应具有优美的外形，而且这种外形从任何角度看都应该是优美的。结构布置必须简练，并在空间上有和谐的比例。桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展的要求。从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等全面考虑环境要求，采取必要的工程控制措施，并建立环境监测保护体系，将不利影响减至最小。

2桥梁的安全性、耐久性差的原因分析

国内桥梁设计普遍存在着耐久性和安全性不足、结构正常使用性能差等问题。这些问题很难在短期内得到根本解决，作为设计人员，必须要分析原因，要充分考虑现有的施工技术、施工水平，结合材料特性，才能制定科学的设计方法来提高桥梁的使用性能。随着经济的高速发展，人们对物质生活要求越来越高，对桥梁工程的使用年限要求也越来越高。欧洲规范规定各种土木工程结构物的使用寿命不得低于100年，美国规范将合理的使用寿命界定在75～100年。与国外桥梁设计规范相比，我国的公路桥梁设计规范的安全储备并不低，但是由于实际运营车辆的荷载水平超标、施工质量控制不力、工程项目得不到及时的养护管理等多方面的原因，出现了桥梁毁损的实例。

2.1设计理念比较落后，思考片面化，目光不够长远

（1）路桥工程是一项复杂庞大的系统工程，是由很多结构件组合而成的。设计时，各个结构件的安全性和耐久性是應考虑的主要目标和方向，而结构的整体性往往容易被忽视，造成了整体安全性和耐久性的欠缺。

（2）随着技术不断发展和应用，越来越多的新材料和新技术应用于现代的路桥工程中。设计人员的设计理论没有及时更新，设计理论和设计思想的落伍是造成不安全因素的主要原因之一。

（3）设计人员在设计过程中，缺乏长期发展的眼光，静态的传统的设计思维不利于设计出优秀的与时俱进的作品。设计人员如果缺乏整体性的持续性的设计思维，设计作品就只能满足现状的强度要求，但是难以满足长期的耐久性要求。

（4）为了控制和节约成本，设计人员往往过多地考虑节约造价成本，因此容易忽略设计的长远性，为桥梁质量埋下隐患。

（5）设计中没有能够对桥梁在不同的环境和使用条件下的结构体系进行细致的分析和思考，设计对象和构造布局呈现出单一化，往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。工作中的重心停留在设计建成时期结构的工作和服务能力，缺乏对桥梁实际使用过程中的性能表现的思考，更谈不上提前预设劣化环境对桥梁性能的影响。

2.2施工的质量控制不严

随着多处桥梁事故的曝光，桥梁工程的安全性逐渐成为人们关注的焦点。对已发生的事故做原因剖析可以发现，多数的事故都与工程施工质量控制不力有关。具体包括工程材料的选购不合格，施工工艺不符合相关规定，施工管理不善等等，这些原因造成工程质量无法达到有关规范的要求，为桥梁安全埋下了隐患。桥梁工程的材料应该具有抗压性好、轻便的特点，尤其是钢筋混凝土的使用必须按照科学的比例调试。设计方案如果不能结合当地的地形、气候条件，如空气湿度、地基松软程度等，就会出现钢筋保护层不足和目前广泛出现的构建开裂问题。水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力设置不合理等因素可能在短期不会对桥梁的正常使用产生影响，但是必将影响桥梁的使用寿命，影响桥梁的安全性和耐用性。

2.3桥梁工程的监督管理体系有待进一步完善

桥梁施工需要专业人员做监督管理，施工之前，桥梁的结构构造体系、结构材料的使用在工程建设的全过程都需要专业技术人员的管理。现实施工过程中，由于工作人员疏忽导致的数据失实、结构整体性和延长性不足，冗余性较长等问题就时有发生；此外，施工过程中的图纸不明、混凝土的等级判定、钢筋直径、构件截面的厚度等问题都需要专业人员的考核。任何环节的疏忽都有可能为桥梁的使用埋下隐患，影响桥梁的耐久性和安全性。

3提高桥梁安全性、耐久性的措施

3.1逐步健全设计规范

设计规范的健全是一个长期的过程，需要广泛借鉴发达国家的经验，尤其需要明确职责和权限，健全规范、标准是减少桥梁事故的根本措施，需要业内同仁的长期一致的努力。

3.2不断更新设计理念

国内对于桥梁结构耐久性的研究始于20世纪90年代，在社会各界的关注和支持下，目前已经取得了许多优秀的成果。但是这些研究成果大多是从材料和统计分析的角度出发探究提高桥梁耐久性的方法，而对于结构和设计角度出发的改进方法很少。国内外专家通过多年的研究，逐步讨论了结构在使用期间的检测、维修、加固的新技术，对不同工程结构物的灾害和可接受的危险水平和评估进行了深入研究，提出了耐久性设计的概念。结构耐久性设计是综合考虑了经济因素、使用年限要求以及设计规范要求的设计理念。在日后桥梁耐久性研究中，设计者需要不断革新设计理念，理解新的设计理念的精髓，并不断致力于研究定量化的桥梁耐久性设计方法。

3.3重视对疲劳损伤的研究

桥梁结构所承受的动荷载会对其结构产生循环变化的应力，从而导致桥梁的疲劳损伤。由于桥梁材料具有不均匀性、非连续性的特点，当桥梁遭受非均匀的荷载作用时，材料的缺陷会逐渐发展，最终形成大的裂纹。如果裂纹得不到及时有效的控制，就很有可能发展成材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损失很难检测出来，但是其后果十分严重。多年来，疲劳损失一直是钢桥设计的核心问题之一，近年来，疲劳损伤研究已经逐步渗透到了混凝土结构中，但是由于起步时间晚，研究水平十分有限，对于使用期受腐蚀的钢筋混凝土构件的动态性能和疲劳性能的研究还需加强。疲劳损伤的研究不仅对于关键部位，而且对于整个结构的耐久性和安全性都有重大的意义。

4结语

桥梁的安全性和耐久性研究需要长期的坚持的努力，只有不断借鉴国外的经验和方法，加强施工质量控制和监督管理，不断更新设计理念，创新设计方法，才能做好桥梁的耐久性设计。