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探析城市道路桥梁设计问题

发表时间：2020/10/26 来源：《基层建设》2020年第19期作者：赵锦辉

[导读] 摘要：城市道路桥梁的建设有效缓解了道路交通压力，同时也为城市增添了一道亮丽的风景。

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        摘要：城市道路桥梁的建设有效缓解了道路交通压力，同时也为城市增添了一道亮丽的风景。本文针对城市道路桥梁设计的特点，对城市道路桥梁设计常见问题进行了分析，并阐述桥梁设计原则以解决设计中存在的问题。
        关键词：城市；道路桥梁；设计；问题；分析
        随着我国经济的快速发展，城市道路交通问题日益严峻。城市道路桥梁不仅有效缓解了交通拥堵，还为城市增添了一道风景。随着科学技术的进步，对于城市道路桥梁设计的要求也越来越高，桥梁设计中存在的问题也慢慢彰显。
        1城市道路桥梁设计的特点
        1.1外观优美
        城市道路桥梁要有优美的外观，这是桥梁设计师们进行设计时的首选因素。随着桥梁伸缩缝以及桥梁支座等建设产品种类的不断丰富和性能的提高，我国城市道路桥梁的外观早已摆脱过去“肥梁胖柱”的外形，逐渐向轻巧、美观方向发展。另外，建筑材料和施工工艺的不断进步，也为桥梁的优美外观提供了可能，城市道路桥梁逐渐向大跨经、低梁高、长悬臂趋势迈进。
        1.2桥梁设计师具有较高的素质
        城市道路桥梁受到城市规划等各种因素的制约，导致对桥梁设计的要求越来越高，这就要求桥梁设计师具有较高的专业素质，能够灵活地运用理论知识，结合实践经验，解决设计过程中遇到的种种困难，完成高质量的桥梁设计。
        2城市道路桥梁设计中存在的问题分析
        2.1通航高度不能满足实际需要
        从目前的城市发展来看，城市水系通常都建设成为旅游观光景点，城市的道路桥梁也随之演变成旅游的亮点。为了加大旅游业的发展，游船的档次逐渐提升，这就要求桥梁的通航高度也要相应地提高。但是，根据实际观察发现，很多桥梁的通航高度不足，无法满足实际通航需要。另外，桥下通道也有类似现象出现，作为疏导分流交通的要道，桥下通道的使用功能因高度的限制已经逐渐退化了。
        2.2管道预留空间不足
        每个桥梁都会设置专用管道，但是经常出现管道预留空间不足的现象。由于城市人口不断增长，城市需要进行不定期改造，这就会导致管道预留空间不足。如果原来的管道不能满足要求，则只能进行扩容，扩容后的管道通常会裸露在桥体之外，给交通安全埋下隐患，同时也影响了桥梁的美观。有的桥梁因管道预留空间不足，还会进行再次开挖。这种重复性的投资建设不仅造成国家财政的浪费，也给交通带来影响。
        2.3桥梁设计标准不高
        目前，很多桥梁设计标准不高，一旦城市交通改造，桥梁就成为阻碍交通发展的障碍。桥梁设计时，要综合考虑各种因素，其中包括所经道路的宽度。我们可以借鉴国外的经验，在主梁或梁侧预留空间，或者增加墩台数量，为以后扩建创造条件。
        2.4桥梁位置的确定不合理
        桥梁位置的确定关系着整个工程的质量，很多桥梁因为位置确定不合理，使桥梁的使用功能大打折扣。桥梁的位置要在立交设计之前进行确定，每种桥梁都有各自的确定原则。总之，在确定桥梁位置时，一定要考虑地理环境和路网布局等因素，科学合理地确定桥梁位置，实现城市道路桥梁的使用功能。
        2.5施工和管理水平低
        国内外多座桥梁的突然破坏与倒塌，已使工程界对桥梁安全性问题倍加关注。一般的看法认为当前的工程事故主要是野蛮施工和管理腐败所导致。对于短期内发生的诸如突然破坏与倒塌，多是由于施工质量没有达到规范和设计要求，典型的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等；也有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题，更是对桥梁安全造成致命的损害。
        2.7设计理论和结构构造体系不够完善
        在承认施工存在问题的同时，在桥梁设计领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题也有许多可以改进的地方。

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        结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。许多设计人员往往忽视从结构体系、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。有的结构整体性和延性不足，冗余性小；有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大；有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄；这些都削弱了结构耐久性，会严重影响结构的安全性。
        3桥梁设计必须要重视的问题分析
        3.1重视结构的耐久性
        桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。在大跨桥梁领域，国内从上世纪80年代以来，修建了大量的斜拉桥；虽然迄今为止出现倒塌或严重损害的例子很少，但已经有多座桥梁因为拉索的耐久性问题而不得不提前换索，既影响了使用又增大了经济损失。需要指出的是，很多这类问题与没有进行合理的耐久性设计有关，这也促使人们重新认识桥梁的耐久性问题。大量实例也证明，除了施工和材料方面的原因，影响结构耐久性的决定性因素是来自构造上（也即设计上）的缺陷。
        3.2重视对疲劳损伤的研究
        桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。由于桥梁所采用的材料井非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹不得到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的。对疲劳损伤的研究不仅仅指对整个结构而言，事实上桥梁结构常常由于某些关键部位的局部疲劳失效而导致整个结构的失效，例如斜拉桥拉索锚固端的疲劳损害。
        3.3积极借鉴国外的经验和成果
        国内桥梁设计存在的主要问题是结构正常使用性能差（指与设计期望相比，可归结为适用性能差，包括桥梁的过大振动、线形不平顺、接头跳车、结构开裂和过大的变形等）、耐久性和安全性差（包括使用寿命短、维护费用高、安全事故较频繁等）。这些问题的产生固然与日前国内施工质量和管理水平较低有关，但平心而论，既然这种现状不能在短期内得到解决，那么作为工程设计人员就应该在正视这一问题的前提，充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材料工艺水平，采用适当的安全度、适当的设计方法来保证桥梁使用性能的达到，这才是更为主动和有效的方法。特别是桥梁存在的耐久性和安全性问题很多与结构体系或使用材料选择不合理及结构细节处理不当有关，要积极借鉴国外成功的经验和做法，除了加强施工质量管理外，要从桥梁设计理念和结构体系和构造的角度做好耐久性的设计。
        3.4充分重视桥梁的超载问题
        桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面，由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。例如，混凝土桥梁一直被认为具有足够的耐久性，但在汽车超载作用下，可能发生开裂；裂缝即使在荷载卸除后能够闭合，但由于混凝土结构内部已经受到损伤，构件的开裂弯距降低、刚度下降；于是在正常使用荷载作用下，本来不该开裂的结构产生裂缝或本来较小的裂缝成为超出规范允许的裂缝或产生较大的变形。这些会对结构长期的使用性能和耐久性产生不利的影响，因此除了交管部门要加强管理外，也要对超载带来的后果进行研究、分析。
        4结束语
        城市道路桥梁是解决城市交通压力的重要设施。为了解决城市道路桥梁设计中存在的问题，进行桥梁设计时，设计师们必须综合考虑各种因素，对城市的规划与发展要有预见性，要用发展的眼光设计桥梁。在追求桥梁外形新颖的同时，更要注重桥梁的使用功能，为城市道路交通的发展提供有力保障。
        参考文献：
        [1]贾俊妮.城市桥梁设计方案的模糊综合评判[J].合肥工业大学学报，2008（02）.
        [2]秦小莉.对城市桥梁设计细节的几点建议[J].市政设施管理，2009（01）.
        [3]杨忠信.对目前城市桥梁设计中一些问题的探讨[J].科技信息，2008（15）.