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桥梁结构耐久性的影响因素及优化设计熊宗奇

发表时间：2020/10/29 来源：《基层建设》2020年第21期作者：熊宗奇

[导读] 摘要：桥梁是交通工程的重要组成部分，也是道路工程中的难点工程，无论是设计还是施工，都对相关技术人员提出了较高的要求。

        重庆瑞成工程质量检测有限公司重庆市 400000
        摘要：桥梁是交通工程的重要组成部分，也是道路工程中的难点工程，无论是设计还是施工，都对相关技术人员提出了较高的要求。而技术工作者也越来越认识到桥梁结构的耐久性会严重影响桥梁的使用。本文就对桥梁结构耐久性的影响因素及优化设计相关方面进行分析和探讨。
        关键词：桥梁结构；耐久性；影响因素
        1桥梁设计中安全性及耐久性的影响因素
        1.1施工管理水平不高
        桥梁工程经过较长时间的发展，目前各个方面都在逐步趋于成熟。而由于安全性及耐久性不足引发的桥梁损坏坍塌事故，已经受到了社会的高度关注。通过分析原因可以看出，由于施工管理水平不高，在施工过程中存在不符合施工规定等现象，是导致这些事故的重要因素。此外，施工质量和设计标准之间有所差异，施工过程中以次充好、偷工减料，导致施工工艺及施工材料不符合要求，也是造成突发性桥梁损坏坍塌事故的重要原因。目前，有很多桥梁在实际应用中，都难以达到设计使用寿命，甚至一些桥梁建成后不久就出现了严重的质量问题。这种情况的出现，一般是由于施工质量情况造成的。例如施工中钢筋保护层薄弱，使用的水泥混凝土配合不合理、振捣养护不到位等。这些问题也都是由于施工管理水平不足造成的，长远来看会严重影响桥梁的安全性及耐久性。
        1.2设计理念及结构构造体系不佳
        在桥梁设计理念及结构构造体系方面仍存在不完善的情况。一般来说，桥梁结构设计不但要对结构类型的经济合理性加以考量，也要仔细分析桥梁结构及构件连接，确保可靠性指标及安全系数符合要求，进而保证桥梁结构安全性及耐久性。然而在实际设计过程中，一些设计人员仅仅注重结构强度方面的规范要求，而对于桥梁结构体系、材料、构造以及施工中人为因素造成桥梁安全性问题等，都缺乏足够的重视。另外，在桥梁设计当中，结构整体性、延性方面也有所不足，在设计中的受力情况、计算图式等都缺乏明确性，因而可能造成桥梁部分结构受力不均匀的问题。此外，设计施工中混凝土强度不足、钢筋粗细不佳、保护层厚度较小等，也都会影响桥梁的安全性及耐久性。
        2提高公桥梁设计耐久性的措施
        2.1加强前期设计勘察工作
        桥梁设计中，做好前期准备工作是非常必要的。具体而言，一方面，设计人员需要深入到桥梁工程项目具体施工的地理地势环境中，通过借助经纬仪和水准仪等对地理地势环境进行详细的勘测，反馈到勘测报告中，为结构强度和各方面计算提供数据支撑；另一方面，设计人员还需要明确桥梁所在地的降水和温度变化也会影响安全性和耐久性。因此，需要综合评估近些年来气温和降水变化状况。如，当地的降水量大，降水周期长，那么为了保证结构的完整性，则需要工程设计人员加强桥梁表面的防护性设计，相关防护材料应用到位，提升对雨水冲刷的抗侵蚀力度，在桥梁表面质量维护基础上，提升安全性和耐久性。
        2.2借助信息化技术优化设计
        在前期准备工作完成后，设计人员借助所收集的信息资料初步形成关于桥梁的设计方案。那么，相关管理单位可以通过使用BIM等信息化技术针对设计方案实现三维动态化模拟，直观化的观察设计方案是否存在结构上的缺陷，判断运行之后是否会出现安全性问题，给桥梁运行寿命产生不良影响。如，设计团队借助BIM技术可以针对结构实现碰撞检测，以此判断结构的稳定性，根据反馈结果改进处理。在当前桥梁结构优化设计中，信息化技术的应用具有较强的综合性，能够在数据信息输入基础上，实现综合的模拟，应用效果突出。
        2.3桥面设计加固到位
        桥梁设计中，为了提升桥梁的耐久性和安全性，做好桥面设计加固非常重要。这主要是桥面作为与车辆行驶接触的首要接触面，随着运行时间的增加，桥面摩擦和振动导致桥面受到损害。

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而桥面一旦受到损害，那么将会对桥面内部结构产生损害，同样影响桥面运行的耐久性和安全性。因此，在桥面设计加固中，首先，加强表面防水层科学化施工，工程单位合理选择防水材料，在桥面合理设置防水层。而对于桥面流水槽和排水设施同时应该设置到位，以此在降雨天气，桥面不会出现积水现象，能够很大程度上降低对桥面产生的冲击损害，提升桥面运行寿命。其次，桥面设计中，对于公路和桥梁路面衔接层做好处理。衔接处缝隙有效处理，保证运行的平稳性，避免在运行的时候出现跳车现象，给桥面产生损害。在衔接处处理中，可以重点选择高强度的混凝土灌注，多次压实，振捣到位，提升这一阶段的处理质量。最后，桥面设计加固中，在桥面特定的极限运载称重考虑范围内，可以适当增加一定的缓冲极限承载力。以此，一旦桥梁运行投入之后，超重的车辆进入到桥面中，可以给桥梁一定的缓冲期，对桥梁本身产生的损害较小。
        2.4做好钢筋混凝土加套加固
        桥梁设计中，提升桥梁设计的安全性和耐久性，钢筋混凝土加套加固方法的应用也有着一定的贡献作用。钢筋混凝土作为当前桥梁施工建设的重要组成部分，针对钢筋混凝土本身做好相应的加固操作能够实现“锦上添花”。具体操作中，针对桥梁的墩台在周围设置三条钢带进行包围，实际围绕数量也可根据墩台的体积适当合理地确定。而实际应用钢带的厚度结合结构的加固要求确定。这样，在后期运行中，墩台受到损害，周围的钢带可以发挥有效的加固作用。同样，能够促使预应力筋和混凝土砂浆之间有效结合，在结构共同有效形成基础上，提升钢筋混凝土的受力水平。对于桥梁运行而言，墩台的运行质量直接关系到桥梁运行是否安全，这也是当前许多桥梁由于墩台受到损害导致桥梁倾斜问题应对的有效方法，以此提升桥梁运行的安全性和耐久性。
        2.5做好桥梁结构加固
        从根本上而言，提升桥梁运行的安全性和耐久性，需要一个强有力的结构。在结构高效运行基础上，提升桥梁运行质量，延长运行寿命。具体而言，在桥梁结构加固中，一方面，体外预应力加固方式应用。这一方式在具体应用时需要将预应力筋在桥梁体外进行科学化的设置，尤其是对于结构比较脆弱的部位实施加固。工程人员需要从预应力管道、砂浆、锚固支座、转向块等方面进行体外预应力的加固。此种加固方法能够极大增强桥梁的耐受力，增强刚度和承载力。但是，如果将此种方式应用于大跨度的混凝土结构时，还需要重点考虑结构次应力，同时针对钢筋做好防腐蚀处理，保证结构的耐久性。
        2.6重视桥梁运行疲劳损伤防护
        桥梁设计中，提升桥梁运行耐久性和安全性重点要从加强桥梁运行疲劳损伤防护工作层面上落实。一般而言，桥梁在投入运行之后，长时间车辆运行必然会产生一定的疲劳损伤，而这种问题未能及时处理，必不可免将会出现安全性问题，影响桥梁的运行寿命。在桥梁设计中，加强疲劳损伤防护需要有效应对内部结构产生的循环应力。那么在设计防护中，一方面，工程设计人员需要提升混凝土的抗疲劳能力，选择优质的水泥，合理控制混凝土振捣频率，加强后期定期性的养护；另一方面还要针对桥梁结构内部的个别构件提升防护效果。设计阶段，借鉴类似工程项目施工经验，选择最优的构件，并且能够针对构件加强外部防腐蚀防护，避免后期运行中由于内部构件腐蚀损害结构的安全性和耐久性。只有桥梁运行疲劳损伤防护工作到位，才能够避免表面出现裂痕现象，提升内部结构的稳定性。
        结语
        公路桥梁作为交通系统中的重要组成部分，对于交通发展有着很大的影响。就桥梁设计现状来看，在耐久性方面并不乐观，很多方面的因素都会对其造成影响。对此，在桥梁设计当中，需要注意采取有效的措施加以完善，有效解决问题，确保桥梁安全性及耐久性满足要求。
        参考文献
        [1]陈艾荣,潘子超,马如进,王达磊.基于细观尺度的桥梁混凝土结构耐久性研究新进展[J].中国公路学报,2016,29(11):42-48.
        [2]万田保.改善桥梁结构耐久性的阻尼器性能要求[J].桥梁建设,2016,46(04):29-34.
        [3]葛耀君,项海帆.桥梁结构的耐久性和安全性思考[J].预应力技术,2011(01):3-9+19.