桥梁结构设计中的安全性和耐久性问题研究

张明杰

（大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司 辽宁省大连市 116024）

0 引言

桥梁是重要的交通枢纽，其设计的规程中，桥梁的安全性以及稳定性都是需要关注的重点设计内容，但是在实际的设计过程中，往往会对这二者有所忽视，将设计和建设的重点放在桥梁单个构建强度或是刚度上，这就使得桥梁结构设计的原则和实际之间存在的矛盾，设计阶段存在问题，也会导致桥梁结构在设计的阶段出现一些问题，严重影响桥梁的安全性和耐久性，为后期的使用造成一定的困扰。

1 桥梁结构设计存在的耐久性和安全性问题

1.1 设计理念落后

随着全世界范围内桥梁结构设计以及其建设水平的日益提升，当前桥梁结构设计的流程在不断的完善，设计理念在不断的更新。但是针对我国建设行业自身的发展情况及经济情况，对于新的设计理念还有设计流程的投入以及理念的更新方面还存在诸多问题，因此在进行桥梁结构设计的过程中，设计理念也相对比较保守，在进行桥梁结构设计工作过程中，有时候问题考虑也不全面，仅仅考虑到安全性，选择更高安全系数的设计，却忽视了桥梁结构设计的耐久性。另外，相关的设计人员对于设计方案的优化意识不足。

1.2 设计细节不够重视

当前桥梁结构设计过程中，设计过程中主要关注点放在成桥阶段，各种计算主要针对的是桥梁结构在建设完成时所具有的承载能力以及力学性能，具体到某个构件的细节设计时不够重视，认为整体计算满足规范规定的安全系数后就不会再出现安全问题。设计过程中时间紧任务重，需要设计人员全身心投入。在选取荷载的过程中不够细心，存在荷载计算不够准确的情况。也存在荷载考虑不够全面的情况，漏掉某项荷载。同时对规范规定的某些构造规定不够重视，例如钢筋间距、混凝土保护层厚度的取值等，会给施工带来一定的麻烦，没有做到设计规范与施工规范的合理衔接。影响混凝土结构耐久性的因素主要是钢筋锈和混凝土碳化，这就需要在细节设计上进行优化。

1.3 设计方案不合理

在进行设计的时候，一定要选择在技术上、经济上都可行的设计方案，并且能够符合工程施工的各项实际情况。选择符合相关规范以及标准要求的安全系数来保障桥梁工程的安全性。但是在选择桥梁结构设计方案的时候还存在诸多不足。有时为了追求美观、追求结构的特殊性、追求结构的独一无二，对工程的结构体系、结构材料、桥梁工程的运营使用期间可能发生的一些人为因素、还有不可抗因素等考虑的相对较少。在设计的过程中，若桥梁结构方案选择不合理，桥梁所处的环境、实际运营情况考虑不足，会在通车运营后留下安全隐患，同时也会大幅度增加工程造价，造成不必要的浪费。有关耐久性的一些设计参数如果选择不合理，也会影响结构的正常使用，后期养护不当，会严重影响结构的耐久性。

2 相应的对策

2.1 提高设计意识，规范设计

为了做好桥梁结构设计，进一步的提升桥梁结构设计的安全性以及耐久性，相关的设计人员首先应该进一步的提升设计意识，摒弃传统设计理念中不合理之处，在进行设计方案制定的过程中，要综合的考虑各种因素，不能仅仅是考虑其荷载问题。除了重视该问题，还应该重视桥梁的使用寿命、同时，设计的过程中，还应该充分的考虑桥梁的施工、运营、维护等多方面的因素，同时运用大量的室内模型实验或是数值的及计算，来验证工程设计的合理性，以此来保证桥梁日后投入使用之后，其安全性还有耐久性能够达到预期的标准还有相关的规范规定。

做好桥梁结构设计中安全性和耐久性问题的预防，能够有效的预防和改善一些桥梁安全性和耐久性问题。由于在设计过程中的设计周期比较短，需要短期内完成大量的图纸，会存在在细节设计中未能完全按着规范进行设计。所以在设计之初，要依靠相关规范标准的建立，采取规范化的管理措施去完善设计，对于相关的各项设计标准与规范也应该加大监管的力度，进一步的促进施工的质量。另外，还应该进一步的提升相关设计人员的综合素质，为桥梁结构的设计工作能够更加科学规范的展开打下坚实的基础。

2.2 重视桥梁的疲劳损伤

桥梁在日后投入使用的过程中，难免会遇到各种问题，影响其安全性和耐久性。桥梁结构需要承受各种各样的动荷载及恒荷载，像温度的变化、有害物质的腐蚀、超载、地震等多重因素，这些人为因素和其他不可抗的因素会产生往复作用，会使得桥梁某些构件产生疲劳损伤。结构震动以及疲劳损伤的长期积累会严重影响桥梁的的使用寿命，所以要及时的对这些现象进行的诊断和处理，若是不能控制好桥梁正常使用极限状态下的裂缝，就可能会造成钢筋的腐蚀，进而影响结构的承载能力，就会对桥梁结构的安全性产生影响。所以要重视这些问题，除了要关注桥梁整体结构的疲劳损伤，还应该关注个别构件的疲劳损伤。综上所述，重视桥梁的疲劳损伤，主要是重视两个方面的内容，首先是要重视桥梁结构的混凝土构件所存在的疲劳损伤；其次要重视的桥梁结构在腐蚀性环境中长期受到腐蚀的钢筋锈蚀问题。

2.3 重视桥梁的超载现象

超载问题同样威胁着桥梁结构的安全性和耐久性。目前城市建设还在高速发展，施工过程中汽车运输还是主要的运输方式，汽车的超载问题比较突出，由于超载问题出现的结构损伤也是十分严重的，会威胁到构件的承载能力。由于长期的超载积累，会对桥梁的结构造成不同程度的机构损伤，在进行修复的过程中，也会遇到很多的困难。所以即使桥梁在后期的运营过程中，应该严格按照设计的车流量进行运营通车。避免由于桥梁结构内部应力的改变，影响桥梁结构的安全性还有耐久性。由于桥梁结构汽车荷载力的作用下，表面混凝土可能会出现开裂，荷载力没有了之后，开裂的情况会出现闭合，但是由于其内部已经出现了损害，混凝土构建的开裂弯矩已经发生了改变，所以桥梁工程混凝土结构的强度会受到严重的影响，基于此，桥梁结构在正常车辆荷载的情况下，原先出现的开裂或是裂缝较小的混凝结构，都会出现较大的形变或是裂缝扩张。

2.4 做好桥梁结构设计的各项准备工作

在进行桥梁设计之前，要做好各项前期准备工作，不能盲目进行设计。在设计之前，需要相关的工程师去做好的各项的勘察工作，进入所要设计和建造的施工区域展开实地勘察，明确地理地形情况，地下水的赋存情况还有气候变化因素等等。同时也应该综合的考虑桥梁后期存在的维修和保养问题，以及对其可能存在的潜在风险进行分析，并将这些问题都列入设计的思考范围之内，然后提前制定解决的预措施，以免日后出现问题没有及时的解决措施。

3 结语

综上所述，桥梁的安全性和耐久性是衡量桥梁质量的重要标准，当前桥梁结构设计中还存在一些关于耐久性和安全性的问题，需要采取相应的对策，去不断的改善存在的问题，进一步的提升桥梁结构设计的安全性和耐久，保障工程的质量，为人们以及社会的生存发展创造更加有利的条件，推动我国国民经济更好的发展。