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公路桥梁设计的安全性和耐久性研究付杰

发表时间：2021/6/18 来源：《基层建设》2021年第6期作者：付杰

[导读] 摘要：鉴于安全性和耐久性在桥梁设计中的重要性，在分析桥梁安全性及耐久性现状的基础上，针对公路桥梁设计中存在的问题，分析其成因，并提出解决办法，旨在为通过完善桥梁设计来提高桥梁结构的安全性和耐久性提供思路。

        乌兰察布市震舆公路勘察设计有限责任公司内蒙古乌兰察布 012000
        摘要：鉴于安全性和耐久性在桥梁设计中的重要性，在分析桥梁安全性及耐久性现状的基础上，针对公路桥梁设计中存在的问题，分析其成因，并提出解决办法，旨在为通过完善桥梁设计来提高桥梁结构的安全性和耐久性提供思路。
        关键词：桥梁设计；结构设计；安全性；耐久性
        引言
        随着社会与经济的不断发展，交通运输设施的建造成为我国重要的发展方向，公路桥梁工程作为其重要的组成部分，对交通运输的质量有直接影响。因此，设计人员应重视公路桥梁设计工作，针对设计中存在的耐久性、安全性问题，基于准确的分析结果，结合设计与建设质量的相关要求，提出可提升安全性、耐久性能的必要措施，以延长路面的使用寿命，保证公路桥梁运行的安全性。
        1公路桥梁安全性和耐久性不足的表现
        1.1 桥梁强度不足会导致桥梁破损甚至倒塌。特别是当超载车辆通过桥梁时，会对桥梁结构造成破坏，严重的甚至引起倒塌，造成巨大的人员伤亡和财产损失。因此，桥梁强度是设计的重中之重，必须保证结构设计强度满足规范要求和实际需要。
        1.2桥梁工程主要处于自然环境中，长期遭受日晒雨淋，桥梁内部钢筋可能氧化生锈，从而破坏整体结构，导致桥梁承载力下降，影响桥梁使用寿命。因此，桥梁设计中需要考虑钢筋的选材和桥梁保护层厚度，避免钢筋氧化生锈而降低桥梁结构的安全性和耐久性。在桥梁施工过程中，钢筋必须堆放在指定区域，以免损坏。
        1.2 桥面铺装层具有承载作用桥梁设计中还需要考虑桥面铺装层材料的延性等因素，避免因气候变化引起的热膨胀和收缩，造成桥梁压缩变形，最终导致桥面裂缝的形成，影响桥梁质量和使用寿命。
        2影响公路桥梁安全性与耐用性的因素解析
        2.1施工管控水准较为有限
        现阶段，国内路桥建筑施工管控品质无法达到理想的标准。在规划阶段，需要充分考究建设水准与材料的挑选。不过现阶段施工中存在的问题有规划与建设不一样、材料挑选不适合等。人员的规划意图无法全面开展，从而导致工程建设的品质不能得到保障。这也是制约国内路桥工程整体品质的核心问题。同时，因为建设工作人员专业素质参差不齐、不依据流程操作等相关问题也影响了路桥建筑的整体品质。比如，对路桥建筑所运用的钢筋材料，需要在建设环节中增进足够体量的防护层。不过在此些情况下，有关工作人员没有开会开展有针对性的操作，这也让钢筋材料在实际运用中匮乏很好的防护，大概率会导致损坏情况，最终影响到桥梁的整体品质。
        2.2预应力损失
        管道壁与预应力钢筋间存在摩擦作用，台座间会出现应力松弛的情况，在温度差的作用下，可能会导致应力损失。设计环节应用的钢筋和锚具会在温度和外界条件的作用下产生变形和压缩。公路桥梁需要使用大量的混凝土，混凝土具有弹性压缩的特性，在收缩过程中会发生形变。在设计环节应强化计算工作，结合外界施工具体状态准确衡量张拉次序，根据不同的施工要求，选择张拉的方式控制对应结构间的张拉作用，考量温度、其他结构的相互作用对应力钢筋混凝土等结构产生的具体影响，避免出现安全隐患。
        2.3截面抗裂性能较差
        预压预应力混凝土受弯构件的影响，在不同级别抗震特性的影响下作用于全部或部分预应力构件中，由于短期效应组合的配合应用，使混凝土构件出现正截面拉应力的情况，部分预应力超出限制应力值。实际设计过程中桥梁跨度较大，整体结构重力较高，应根据结构耐久性的要求，设计实施全应力构建。

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        3提升公路桥梁设计安全性和耐久性的方法
        3.1重视结构耐久性设计
        桥梁的建设和使用受人为因素、自然环境因素等外部因素的影响，这些因素会导致桥梁材料或构件发生损坏，最终导致桥梁耐久性不足。在桥梁设计中，由于忽视耐久性而导致设计缺陷，会造成巨大的经济损失，例如：车辆超重或超载对桥梁结构影响巨大，造成桥梁疲劳应力增大，如果设计时对此考虑不足，易因车辆超重或超载对桥梁结构造成破坏，进而引发交通事故。应深入研究疲劳损伤规律，选择合适的建筑材料，进行科学合理的设计，尽量避免疲劳损伤的发生。
        3.2增加混凝土层的保护厚度
        加厚混凝土保护层是提升钢筋混凝土等结构黏合力的关键措施，通过此种方式可避免钢筋受到外界物质的侵蚀作用，可有效阻挡有害介质渗入混凝土。在使用过程中，外界环境、混凝土中包含的氯离子会扩散到钢筋表面，其扩散的时间与形成的保护层厚度平方成正相关。增加混凝土保护层厚度应充分考虑到这一密切关系，保证设置的厚度符合扩散时间。除了氯离子外碳化现象，产生二氧化碳会降低结构物的黏合力，在设计混凝土保护层厚度的环节中，为增强其对钢筋等其他结构的保护性能，应适当增加混凝土保护层的厚度，保证其结构可维持相应的耐受力作用。
        3.3关路桥建筑疲劳损伤状况的规划探究
        所有路桥建筑的负荷承载度是较为有限的，其所承载负荷的目标更具多样化的特征，除了日常行驶车辆的负荷影响之外，风力以及人力负荷都会传输到路桥建筑的内部架构之中，从而形成循环且较为多变的压力，而此种压力也会被调配到路桥建筑的诸多部位，通过长时间的积累，路桥建筑的整体架构也往往会受到一定程度上的磨损，倘若磨损的程度较为严重，则会造成路桥建筑出现不定程度上的裂缝情况，倘若对裂缝产生问题不进行第一时间的处理，裂缝的问题会进一步的扩张，甚至会引发桥梁坍塌、桥身断裂等状况，不过，当路桥建筑产生疲劳损伤初期征兆的阶段，也往往较为容易被忽视，而此种损伤通过长时间的积累便会严重影响着桥梁的运作，甚至会带来难以估量的损失。通常而言，相关的规划工作人员都会将疲劳性磨损集合到钢架桥梁的整体规划范畴之中，并且给予了全面的关注。近些年来，国内借助深入性的探究，将路桥建筑的疲劳性磨损探究转变成为混凝土桥梁的架构性探究。不只是如此，针对于疲劳性磨损探究的视角，也需要从桥梁扩张到路桥建筑整体架构环节的探究。
        3.4提升公路桥梁的截面抗裂性能
        在公路桥梁耐久性和安全性设计方面，应充分考虑截面抗震抗裂性能对实际结构的作用效果，准确对预应力混凝土结构裂痕进行分级，通过计算和实时设计判定公路桥梁对应的抗震抗裂性能，现阶段主要采用三个等级区分混凝土结构的对应性能。一级要求下不允许出现裂缝，二级要求下可以出现裂缝和非标准组合，三级标准作用下完全允许裂缝的产生。针对不同的桥梁公路结构对应的截面，充分考虑对应等级要求，从轴心受力及受弯结构相关层面计算裂缝可能宽度，使用推算模拟技术，保证后续施工工作的科学性。
        4结束语
        综上所述，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]姜会玲.公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性的分析探讨[J].工程建设与设计，2020（07）：124-125+128.
        [2]靳海燕.公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性的分析[J].黑龙江交通科技，2019，42（09）：133-134.
        [3]胡娜.公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性的分析[J].城市建设理论研究：电子版，2017（6）：243-244.
        [4]李向军.公路桥梁设计的耐用性与安全性探讨[J].产业与科技论坛，2017，16（10）：70-71.