探讨市政道路桥梁设计中的安全性和耐久设计分析

发表时间:2021/9/6   来源:《科学与技术》2021年第29卷4月第12期   作者:徐永志
[导读] 当前我国的城市化进程逐渐推进和发展,从而加大了对道路建设和桥梁工程的需求力度。
        徐永志
        华设设计集团浙江工程设计有限公司,浙江 杭州 310000
        摘要:当前我国的城市化进程逐渐推进和发展,从而加大了对道路建设和桥梁工程的需求力度。道路桥梁建设在我国的交通设施建设中占据着非常重要的地位,有助于缓解我国城市的交通压力,且推动我国经济的快速发展。然而在现阶段道路桥梁设计中,依然存在着一些影响道路桥梁安全性与耐久性的问题,为此本文进行了探讨和分析,以期为以后的道路桥梁设计提供有力参考。
        关键词:市政道路桥梁;设计;安全性;耐久设计
        1 加强道路桥梁中的安全性与耐久性设计的必要性
        根据调查现场,现阶段道路桥梁工程出现的安全隐患问题主要存在以下两个方面:第一,在设计中方案存在缺陷问题,直接影响了道路桥梁设计的安全性以及耐久性;第二,施工企业专业能力不足,施工人员组织能力不高,在施工中出现了不同程度的安全隐患问题,严重影响了桥梁质量问题。因此,管理部门要强化道路桥梁工程设计,及时完善设计方案,合理控制道路桥梁质量和安全。
        2 市政道路桥梁设计的不足
        2.1 市政道路与桥梁设计规范不完善
        由于近几年来市政道路与桥梁工程的发展极为迅猛,并且相应的施工材料、施工工艺、施工技术的更新也较快,这就给法规的完善方面带来了一定的挑战:①新材料、新工艺更新换代较快,相应的法规更新速度不能跟上行业内的要求,这就导致了某些阶段无章可依问题的出现。②由于市政道路与桥梁工程设计工作涉及到的学科门类较广,同时设计工作中对于细节性的要求也比较多,因而相应的法规与规范应对相应的细节问题做出明确的规定。只有不断的完善及健全市政道路与桥梁工程设计法规才能保障市政道路与桥梁工程设计的安全性与耐久性。完善健全的设计法规与规范是设计人员进行具体工作的一项重要的参照,它对提升我国市政道路与桥梁工程的设计质量有着重要的意义。
        2.2 安全性降低
        道路桥梁工程的覆盖面积极广,整体上的管理显得难度较大,这也就使得部分地区的道路桥梁施工建设的工艺中尚且不成熟,设计过程中存在诸多安全隐患,同时材料的使用过程中由于把关不严谨,也就使得质量出现了一定的安全隐患。部分地区不重视对道路桥梁的后期维护工作,加快了桥梁病害的出现以及老化的速度,而且桥梁病害出现的速度及老化速度远远超于道路桥梁的维修效率,相对的消耗也超出了道路桥梁的承载能力,影响了道路桥梁的正常运作。
        2.3 耐久性问题
        增强道路桥梁耐久性也是施工不可忽视的内容,它不仅能保证工程质量,还能延长道路桥梁使用寿命,减少养护维修工作量,降低养护维修成本。因而设计时必须全面考虑耐久性问题,综合采取有效措施确保道路桥梁耐久性。但一些设计单位未能全面考虑结构耐久性问题,道路桥梁日常养护维修被忽视,存在的质量缺陷没有得到及时处理。不仅影响道路桥梁工程有效运行,还加大了养护维修难度,提高了养护维修成本,对车辆安全顺利通行也带来不利影响。
        2.4 维护管理不当
        在道路桥梁工程施工过程中,如果没有合理开展混凝土浇筑振捣工序,将会严重影响路桥工程的安全性和耐久性。比如说混凝土振捣不够密实、浇筑没有按照要求落实,从而对道路桥梁结构的密实度带来一定影响,同时在道路桥梁的投入使用之后,受到重力荷载的影响容易出现裂缝。而市政维护部门缺乏对道路桥梁工程的维护和管理,对道路桥梁的一些问题没有高度重视,从而对道路桥梁的性能使用产生一定影响。
        3 市政道路桥梁设计优化措施
        3.1 重视道路桥梁的超载问题
        在生活中人们经常看见柏油路中间出现很大的坑洼,导致这一现象发生的主要原因便是由于超载。

在道路桥梁的超载方面,目前主要有三种情况:(1)桥梁的使用查过了规定年限,也就是我们常说的超龄负载运营;(2)道路桥梁在运营时通过超出自身承载能力的行为;(3)车辆经过改装后超载营运。这三种超载运营都会对桥梁造成极大的损伤与破坏。其中超龄负载运营与桥梁超载运营都会导致桥梁结构的内部损伤,极易出现道路桥梁的疲劳性损伤,危害着道路桥梁的安全性和耐久性使用,对于这两种情况,应该加强道路桥梁的运营管理,可以设置相关的路标路牌,指引车辆绕道,同时加强桥梁的检修维护。对于车辆经过改装后的超载情况,需要交管部门出面进行管理,增设重量检查站,加大对于超载行为的检查与处罚力度,尽量杜绝车辆超载现象的发生。
        3.2 重视结构设计的耐久性问题
        道路桥梁在投入使用后,会受到车辆、地震、风、超载、疲劳等各种外来因素的影响和作用,以及桥梁本身所用材料自身性能的不断退化,那么桥梁就不可避免地会出现结构的损伤和劣化。虽然我国的道路桥梁设计及施工技术都取得了长足的进步,只要规范设计、施工,出现倒塌和严重损害的例子很少,但仍有许多桥梁因为耐久性问题不得不提前修理,不仅影响正常使用,还增加了经济支出。
        事实说明,道路桥梁需要重视耐久性设计,研究表明,在保证了施工和材料方面的和理性之后,设计上的缺陷是影响耐久性的重要因素。目前,国内对于道路桥梁耐久性的研究主要停留在材料和统计分析的角度,对于从设计方面改善耐久性问题研究不足,需要引起足够的重视,从定量分析方面去研究耐久性问题。
        3.3 结构的疲劳损伤问题
        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并非是均匀和连续的,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。如果宏观裂纹得不到有效控制,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。
        疲劳损伤过去一直被认为是钢桥设计中的核心问题,由钢结构疲劳引起的钢材开裂案例较多,亦有不少因疲劳断裂引起桥梁垮塌的例子。近20年来,疲劳损伤的研究已进入混凝土结构,但对于使用期受腐蚀的钢筋混凝土构件的动态性能和疲劳性能的研究还需加强。
        对疲劳损伤的研究不应仅对整个结构而言,还应该重视某些关键部位的局部疲劳失效问题。
        3.4 做好路面加固措施
        在路面加固的处理措施中,首先需要对桥面加固层进行加固。正常情况下,使用时间较长的路面或多或少会出现裂缝,相互剥离和损坏也很常见。在这种情况下,除了局部修补和重新浇筑之外,还需要对加固层进行加固,这是满足实际交通需求最有效的方法。结合在现有路面上使用混凝土和钢筋,进行新的加铺层设计和处理,以增加其面积,进而应对裂缝和剥落现象,从而改善其问题。此外,还需要提高桥梁的强度,使其承载力尽可能接近设计之初的水平。在具体实施过程中,还需要对新时期的交通流量进行相关统计,然后在数据计算的基础上,考虑实际承载力,进行强度加固设计。
        4 结语
        道路桥梁设计对工程施工建设和质量产生重要影响。为顺利完成施工任务,预防质量问题发生,采取有效措施,提高结构设计水平,对道路桥梁工程开展安全性与耐久性设计是十分必要的。然而从道路桥梁实际运营来看,结构的安全性与耐久性设计存在不足,容易导致质量缺陷发生,影响道路桥梁工程使用寿命,对车辆通行也带来不利影响。为转变这种情况,应加强设计技术规范标准学习,提高结构设计水平,认真开展道路桥梁安全性与耐久性设计。
        参考文献:
        [1]崔克让.市政公路桥梁设计中的安全性和耐久性探讨[J].天津建设科技,2019,29(S1):42-43.
        [2]陈永辉,王锡斌.市政公路桥梁设计中的安全性和耐久性探讨[J].中国房地产业,2020,(9):218.
        [3]刘静.市政道路桥梁设计中的安全性与耐久性设计[J].绿色环保建材,2019(10):109-110.
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