中国公路工程咨询集团有限公司（武汉）桥隧分公司 湖北武汉 430000
摘要：随着城镇化进程的加快，我国重要基础设施建设取得了显著的成效。近年来，我国桥梁建设工程数量越来越多，建设规模也越来越大，但是，桥梁结构的安全性与耐久性却没有跟随工程建设数量和规模发展脚步。在混凝土桥梁结构设计过程中，设计人员多注重结构强度设计，而忽视结构耐久性设计，从而导致设计出的桥梁结构耐久性难以满足实际的工程建设标准要求和交通需求。本文就桥梁结构耐久性设计展开探讨。
关键词：桥梁结构；耐久性设计；耐久度
引言
我国的桥梁设计工作已经成为了整个社会发展过程中的经济基础以及支撑，因此对于桥梁建设的质量好坏会直接关系到人民群众的生活。针对桥梁的设计来说，最主要的因素就是耐久性设计，而在耐久性设计中需要充分地考虑到施工地区的情况，从而能够保证桥梁的施工质量，进而推动我国国民经济的进一步增长和发展。
1桥梁结构耐久性分析
从桥梁结构的耐久程度进行研究，大体可分为两个方向：一是在材料的机理上对结构的老化损伤的程度和影响因素进行研究；二是以材料的耐久性为研究基础，从整体结构的角度出发，对结构的耐久性评估、维修策略和优化、设计等应用进行研究。对材料的耐久性研究，主要是在大气环境下对钢筋锈蚀与混凝土碳化问题的研究，在此项研究中，获得最新的科研成果分别是：冻融循环作用下宏观损伤模型和深度计算模型。对于钢筋锈蚀的研究，涉及的方面主要包括：钢筋锈蚀梁的裂缝对钢筋锈蚀的影响预测以及锈蚀钢筋的力学性能。当前，在材料学科领域取得较大的成果也是混凝土结构耐久性的研究，大致可分两个内容：一是广泛研究建筑材料的耐久性退化机理；二是简单研究混凝土结构性能退化后耐久抗力。结构工程学科的研究目的是有效解决结构设计中的耐久性计算问题，分别是荷载变化与抗力的研究。主要是解决新建结构的耐久性的计算、设计以及对已建结构的耐久性进行评估的问题。
2桥梁耐久性不足的原因
2.1设计方案不够科学合理
桥梁结构设计应遵循可持续发展的理念，选择合理的方案，既要保证经济性，又要保证科学合理性。但在实际设计过程中，仍然存在设计不科学、不合理的问题。（1）部分设计人员只关注结构强度是否符合相关规范要求，而忽略雨水、风沙等自然环境因素对桥梁结构耐久性的影响，导致钢筋腐蚀、混凝土脱落等病害现象发生，从而缩短了桥梁的使用寿命。（2）桥梁设计工作对于设计人员的专业技术水平要求非常高。设计人员应在明确设计意图的基础上，结合桥梁现场条件，进行结构强度计算。但是有的设计人员疏忽大意，使得计算过程出现错误或者图形分析出现偏差，造成设计方案与实际建设要求不匹配，从而影响桥梁结构的整体稳定性。（3）桥梁铺装层设计对桥梁质量具有重要影响。桥梁铺装层是荷载的承受层，特别是在大型桥梁工程建设中，必须进行铺装设计。而设计人员往往对铺装设计不够重视，导致桥梁工程铺装层出现断裂等问题，影响了桥梁的安全性和耐久性。
2.2材料选择不当
材料选择是否得当也是影响混凝土桥梁结构设计耐久性的重要因素之一。对于混凝土桥梁而言，合理选择混凝土混合料及其他材料，不仅能提高工程施工质量，还能提升其结构强度和延长混凝土使用寿命，从而能提高桥梁结构的耐久性。例如，合理选择混凝土的高碱溶液，可在混凝土内部钢筋结构表面形成一层氧化铁保护膜，不仅能防止混凝土发生开裂和钢筋发生腐蚀等病害问题，还能有效提高整体结构的耐久性。然而，在实际设计过程中，不少设计人员并未考虑材料因素对混凝土桥梁结构和设计质量的影响，从而难以选择合理的材料进行工程建设。
3桥梁耐久性的优化设计
3.1更新设计理念，优化设计方案
目前，桥梁主要分为大跨度桥梁和标准跨度桥梁。
大跨度桥梁施工难度大、造价高，在实际工程中应用较少。而标准跨度桥梁施工方便，工程造价相对较低，可预制拼装，在目前的桥梁工程中更为常见。通过研究国内外桥梁设计方案和工程实例，不断改进和创新设计思路，延长桥梁的使用寿命，。桥梁设计标准不成熟也会影响桥梁的安全性和耐久性。设计人员对规范的理解不全面，设计中缺乏耐心、不负责任等主观因素都可能导致设计方案不满足安全性和耐久性的要求。因此，可通过完善设计规范，提高设计人员的专业知识和素养，加强监督和审计，确保结构设计的各个阶段不出现错误，避免因设计人员的失误造成不必要的损失。桥型设计可根据当地地质条件、交通量等因素综合考虑确定，例如：拱桥呈圆拱形，延性好，车辆行驶时产生的向心力保证了车辆与桥面紧密接触，发生自然灾害时，拱桥的韧性和延性可避免桥梁倒塌和断裂，安全性高。
3.2合理选择混凝土材料
相关研究证实，在混凝土桥梁结构设计和建设过程中，水泥种类、用量及水灰比等均会对混凝土的碳化速度产生一定影响，并破坏混凝土的酸碱度，从而影响混凝土桥梁结构的耐久性。因此，设计人员在设计过程中需要考虑上述因素对桥梁结构的影响，合理选择混凝土材料和严格控制混相关水泥用量及水灰比。一般来说，含碱度较高的水泥与其他配料混合后易发生膨胀反应，从而增加桥梁开裂发生概率。对此，就需要设计人员在设计过程中采用低碱水泥作为建筑材料，严格控制水灰比，增强凝土的抗渗性，提高混凝土桥梁结构耐久性。
3.3基于增加混凝土保护层厚度的优化设计
优化保护层设计可最大化地提高钢筋与混凝土的黏结力。保护层对混凝土与钢筋之间的黏结力起到了关键的作用。该保护层能使大量的有害物质被隔绝，无法进入混凝土中，降低对钢筋的腐蚀侵害。据有关统计结果说明，造成钢筋腐蚀的主要原因就是氯离子的存在，若是保护层的厚度较大，才能使氯离子长时间地扩散到钢筋表面，而且保护层的厚度还会影响二氧化碳的扩散速度。
3.4地震荷载设计
地震荷载的分析包含的内容众多，需要对所在地区的震动峰值、加速度进行确定，同样，也要对抗震设计程度进行确定。在设计期间，桥梁的抗震程度较高，一般要高出1度。在设计期间，要增加挡块，方向为横向与竖向，而且要将橡胶垫片进行加装，在提升桥梁结构延展性期间，可以对集中部位的钢筋进行适当增加。假设桥梁工程项目为7度区的高速公路，对桥梁的规格确定为B类，这时可以设地震的基本烈度、地震动峰值加速度、场地地震动反应谱特征周期分别为7度、0.10g、0.45s。确定出桥梁的墩高为57.5m，又由于桥墩的高度超出30m，已经不再是规则的桥梁，所以，对于桥梁的抗震性能进行分析具有重要意义。可以通过MM/TH法对抗震要求进行设计。
3.5桥梁防排水结构设计
在设计过程中，设计人员需要根据桥梁结构实际情况做好防排水构造设计，如对于水平设置的桥梁结构，一般不需在桥梁构件上设置排水系统出口，这样可有效避免桥梁构件漏水所致的积水问题发生。设置桥面泄水管时，需对泄水管与混凝土进行隔离，并采取有效措施对泄水管进行密封处理，这样可确保桥面的积水全部排到桥下。对于桥梁外侧翼板，需采用垂裙式墙式护栏防水结构进行设计，这样可防止水流顺着翼板底部流下。
结语
桥梁设计中的安全性和耐久性问题非常重要。施工前应对设计方案进行全面调查分析。合理的设计方案不仅可以保证桥梁的安全性和稳定性，而且可以节省大量的成本。设计人员应通过对国内外设计案例的研究和学习，打破只注重安全性而忽视耐久性的固化思维，在设计中充分考虑如何增强结构的耐久性，进而延长桥梁的使用寿命。
参考文献
[1]董世龙.桥梁工程结构耐久性设计实践研究[J].建材发展导向，2019，17（2）：44.
[2]张凌.桥梁结构耐久性设计方法研究[J].商品与质量，2020（6）：124.
[3]潘勇.道路桥梁结构耐久性设计方法研究[J].中国室内装饰装修天地，2019（7）：201.