公路桥梁设计中的安全性和耐久性分析

发表时间:2020/7/21   来源:《工程管理前沿》2020年6卷9期   作者:袁晓东
[导读] 随着公路桥梁工程的运营,使用过程中需要面对各类复杂情况,桥梁耐久性会逐渐降低。
        摘要:随着公路桥梁工程的运营,使用过程中需要面对各类复杂情况,桥梁耐久性会逐渐降低。而且,随着各类车辆的增加,桥梁承载能力面临越来越大的考验,各部构件的老化速度也在加快。为提升公路桥梁的安全性、耐久性,需要在设计过程中加以重视,采取有效措施解决可能面临的问题,从而保证公路桥梁工程建设质量。
        关键词:公路桥梁;设计;安全性;耐久性
        引言
        公路桥梁在投入建设和使用期间,在化学物质、周围环境下会受到不同程度的侵蚀,同时,在过往车辆的重压之下,对桥梁的整体结构和桥梁的性能带来了不成程度的损伤,为了避免后期对桥梁进行维修加固投入过多的人力和物力,在设计桥梁工程图的时候就一定要重视桥梁的安全性和耐久性方面的设计,对桥梁的结构细节进行综合考虑,延长桥梁的使用年限,实现社会经济效益最大化.
        1概述
        公路桥梁作为基础交通体系重要设施,建设步伐越来越快,其中,公路桥梁的安全性、耐久性是建设质量的关键指标。由于公路桥梁工程运营过程中受多种因素影响,安全性、耐久性会逐步降低,容易造成隐患、病害等问题。为解决这些问题,必须在公路桥梁设计过程中对安全性、耐久性进行深入分析和探讨。论文分析了造成公路桥梁设计过程中存在安全性、耐久性问题的主要原因,并提出了改善公路桥梁设计安全性、耐久性的方法。
        2造成公路桥梁设计过程中存在的安全性、耐久性问题的主要原因
        2.1设计理论体系存在缺陷
        当前,公路桥梁工程设计理论更多的是针对桥梁静态结构的设计,各类设计理论体系对路桥工程完工后的性能参数关注比较多。然而,对于桥梁工程材料、结构的物理性能、力学标准随结构使用发生的变化缺乏分析,对公路桥梁静态结构设计建造成本关注比较多,对桥梁运营过程中的成本问题重视不够。
        2.2设计理念更新不及时
        我国公路桥梁工程建设水平不断提升,设计流程、技术也在逐步完善,但由于受传统设计理念影响,各类新型设计理念的接受程度不足,设计流程还需要不断完善,造成公路桥梁的结构性设计仍存在较大缺陷。实际开展桥梁工程设计工作中,更多的设计人员只考虑桥梁的安全性,将安全系数调整到较大层级,但对于桥梁结构的整体耐久性考虑不足,对于设计方案的优化意识不足,没有合理控制桥梁构造体系及应力体系的合理转变。
        2.3设计方案缺乏科学性
        在进行桥梁工程设计时,先要确定一种在经济方面、技术方面都可行的设计方案,并选择相关规范和标准要求的安全系数来保障桥梁工程的安全性。但是,我国在桥梁工程的设计方案选择方面仍存在需要改进的地方。在进行桥梁结构设计时,桥梁工程师一般仅考虑桥梁结构保证安全所需要的强度大小,而对桥梁工程的结构体系、结构材料、结构耐久性以及桥梁工程运营使用期间可能发生的人为因素和不可抗力因素对公路桥梁安全性、耐久性的影响重视程度不够。比如,在设计桥梁工程施工方案时,桥梁工程师未对桥梁结构表面混凝土材料的厚度做统一规定,可能导致桥梁工程在施工完成后,桥梁结构表面的混凝土出现厚度差异性较大的现象,在桥梁投入运营后可能会因压力过大而出现混凝土板断裂或桥梁坍塌等病害,这样就会在很大程度上降低公路桥梁安全性和耐久性。
        2.4设计规范性不充分
        当前,我国对于公路桥梁工程设计的方案、标准中不仅有过去成功的经验,也有新制定的各类要求,这些项目更多的是对过去工作的总结,而我国桥梁工程建设环境复杂多变,在进行设计时需要对工程实际情况进行分析,改善标准、经验中的不合理问题才能更好地提升桥梁工程的安全性、耐久性。但实际操作过程中却不能有效开展工作,导致桥梁设计规范性较差,部分设计人员主观性较强,不能严格依照设计标准、规范开展工作,导致公路桥梁设计规范性差的问题。


        3提高公理桥梁设计的安全性及耐久性的策略分析
        3.1重视桥梁设计前的勘察和准备工作
        为了充分满足桥梁设计的安全性和桥梁的耐久性问题,对桥梁进行设计之前,设计单位就应该对桥梁的施工区域进行实地考察,确保勘察数据的准确性,进而才能保证设计数据的准确性。首先,要合理选择施工离线,整体把握施工成本,其次,在确定施工路线之后,要仔细分析公路桥梁的具体形态,确定施工材料,同时要提出具体的施工养护措施,对桥梁的线性弧度提供保障。除此之外,设计人员明确桥梁的橙子阿里,提供应对突发事件的剪力施工预案,确保施工环节能够顺利进行。
        3.2桩基设计
        桩基设计是否合理直接影响公路桥梁的施工工期和质量。这就要求设计人员要充分考虑桥梁的各个结构细节,确保桥梁桩基的稳定性和安全性。相对来说,公路桥梁的荷载比较大,除了要仔细比对施工地区的地质参数外,也要确定单桩的具体承载力的数值,根据桩基的实际承载力设计施工。另外,桩基建设完成后要随机进行静载荷实验,确保施工质量。
        3.3抗震设计
        抗震设计是公路桥梁设计的主要内容,而《公路桥梁抗震设计细则》对桥梁的抗震设计也提出了明确的要求。因此,这就对桥梁的整体性和结构构件的整体布置提出了更高的要求。尤其是在地震多发地区,对桥梁的深基础而言,就就必须要确保桩基能够穿过液化的土层,埋得更加结实和稳定;而浅基础的小桥,就要做好小布置成两半的加固工作,大跨境的桥梁要将消能设施设置在纵向的桥梁间,强度必须要有所保证,进而满足梁端位移的实际要求。
        3.4超载预防设计
        随着汽车数量的不断增加,对桥梁的荷载量也提出了更高的要求,但超载现象仍然时有发生。桥梁超载主要有三种表现形式:(1)桥梁的使用寿命超出了设计期限,产生负载运营;(2)桥上通行的车辆累计超过了涉及数量;(3)车辆违规超载。尽管混凝土材质的桥梁有十分可靠的耐久性,即使已经标注了桥梁的荷载,也仍然受到无视,在长时间的荷载压力下,难免会出现开裂的情况。虽然桥梁的裂缝可以闭合,但是桥梁内部混凝结构的损失是不可逆的,结构构件开裂降低了桥梁弯矩,加大了桥梁的疲劳程度,对桥梁的耐久性和安全性带来了负面影响。因此,对桥梁进行设计时,要充分地将车辆超载问题考虑进行,提出具体的超载预防设计。
        3.5疲劳损伤设计
        桥梁的各种荷载都能够在不同程度上呈现出循环变化的应力,这种应力就直接到了桥梁结构震动,使桥梁的结构疲劳损伤。这种损伤是能够持续增加的,在超过疲劳承受力的候,桥梁就会出现裂缝,进而引发桥梁断裂或是桥梁坍塌。一般来说,公路桥梁的早期疲劳是很难发现的,但是这种损伤会直接影响桥梁的质量,造成不可挽回的影响。据调查分析,大部分桥梁坍塌或是钢结构开裂都是由桥梁的疲劳损伤引起的。因此,对公路桥梁进行设计时也要充分考虑疲劳损伤,对于桥梁结构而言,其中某一部位或是某一构件出现损伤都会影响桥梁的使用效果。
        结语
        公路桥梁建设所涉及的时间跨度较大,作为一项系统性工程,需要国家和政府加大对工程的监督力度,同时加大对桥梁建设的研究,以进一步保障桥梁建设的安全性和耐久性.
        参考文献
        [1]程传尧.道路桥梁设计与施工中的安全性与耐久性[J].科学技术创新,2019(31):125-126.
        [2]朱勇骏.公路桥梁设计的安全性和耐久性分析[J].工程技术研究,2019,4(13):195-196.
        [3]宋伟.道路桥梁设计中的安全性与耐久性研究[J].交通世界,2019(13):44-45.
       
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