路桥设计中的安全性及耐久性研究

（北京市市政专业设计院股份公司山西分公司，山西 太原 030000）

路桥设计中的安全性及耐久性研究

杨甜甜

（北京市市政专业设计院股份公司山西分公司，山西 太原 030000）

路桥已经成为城市发展和建设中必不可少的一种交通运输路径，其可以使城市交通拥堵问题得到优化改善，并使交通运输压力得到缓解。在对路桥项目进行设计时，需要注重其耐久性和安全性的提升，以使路桥项目的使用寿命和安全程度均得到提升。本文就此论述了在进行路桥项目设计时，提升其耐久性以及安全性的有效途径。

路桥设计；安全性；耐久性

1 、前言

路桥工程已经成为了道路运输体系中非常重要的一部分，其可以产生区域跨越的功能。由于路桥工程设计活动关系因素众多，所以设计人员需要对多方面展开考虑分析，针对各个问题进行实际、具体的探讨，通过有效的途径来提升路桥项目的耐久性和安全程度。

2 、路桥设计环节，提升其安全性及耐久性的有效途径

2.1提升路桥设计安全性的办法

预应力混凝土路桥是当前非常常见的路桥形式，下就预应力混凝土路桥的设计要点展开论述，从而促使其安全性增强。

等效荷载。一般在对预应力混凝土来开展结构设计时，需要应用等效荷载。一般混凝土结构会受到预应力钢筋的负载作用，而在设计环节可以通过等效荷载来替代这一荷载形式。等效荷载是设计过程中必不可少的一种安全性参数，其通常可以分为两部分，首先是在结构锚固区会导致弯矩以及压力出现，其次是在预应力钢筋曲率作用之下，会导致垂直束中心线逐步向横向分布力，也可以因为预应力钢筋折转而造成集中力受到影响。但是通常来说除了需确定等效荷载之外，也应当对其内力展开测试，具体方式如下所示，顺序依次为：以裂缝控制等级为基础来对预应力钢筋根数加以确定；在对跨中截面以及跨支座结构中所出现的预应力损失进行计算时，除了需要考虑到预应力钢筋根数之外，也需要结合非预应力面积；之后需要对预应力损失平均值展开计算；需将各跨预应力损失相加求其平均值，并基于此来确定有效预加应力；在确定等效荷载时，需要利用有效预加应力以及线性数值；然后需要基于等效荷载作用下来开展内力分析 ；在确定各截面的主弯矩值时，需要通过线型加以计算；最后需要利用综合弯矩以及主弯矩这两种数值来确定出次弯矩。

预应力损失。一般在预应力混凝土路桥结构之中，以下几种情况的出现会导致预应力损失情况发生：混凝土材料在对预应力钢筋环进行过度挤压之后，会造成钢筋环的直径缩小，进而导致预应力损失发生；因为预应力钢筋材料和孔道之间存在温差进而造成预应力损失出现；因为预应力钢筋结构出现松弛问题，也就是预应力钢筋发生了预应力减等情况，进而造成预应力损失；因为预应力钢筋材料以及孔道壁之间发生摩擦，从而出现预应力损失问题；因为预应力钢筋材料发生内缩问题，或者是锚具变形，造成预应力损失出现；最后是因为混凝土出现收缩或者是徐变等情况而发生预应力损失问题。混凝土徐变即为混凝土在应力不改变的情况下出现形态变化。预应力损失并非一次性发生，二是分批出现的，预压前以及预压后均会出现一批预应力损失，因此在计算环节需要对预应力损失加以分批计算。

2.2增强路桥设计耐久性的途径

截面抗裂性。在对此方面展开计算时，需要按照各个级别结构分别展开计算。通常在预应力混凝土结构之中，其裂缝等级一般可以可以划分为三层，其中属于一级结构的不可存在裂缝；属于二级结构的一般情况下不能够存在裂缝；属于三级结构的可以出现裂缝问题。在计算确定截面抗裂性的过程中，除了需注意以上几种情况之外，还应当对受弯结构以及轴心受拉结构来进行裂缝宽度验算。通过实验分析可以得知，若是钢筋材料的表面存在氯离子，并且氯离子呈现出扩散趋势，那么其扩散时间以及保护层厚度之间往往会呈现平方成正比；另外保护层厚度同时也影响到CO2的扩散速度。一般来说在保护层厚度不断提升的情况表，钢筋材料会受到更好的保护，耐腐蚀能力会更强，为此保护层厚度不断增加，则混凝土结构会有更强的耐久性。

科学选择和使用原材料。在选择钢筋材料时，一定要保证其质量，从而使钢筋结构具有较强的性能，从而使路桥项目的整体耐腐蚀性能以及可焊性得到优化。为了更好的保护钢筋以及钢绞线材料，需要通过环氧树脂将其牢牢包裹住，避免钢筋材料和钢绞线受到腐蚀。在选择混凝土材料时，应当多加考虑高性能的混凝土，并在设计路面的过程中考虑投入环氧沥青混凝土材料，这种材料可以使路面混凝土强度更强，并且路面的迷失效果以及耐磨性更高。随着时代的发展和新技术的产生，未来可以考虑投入耐碱玻璃纤维，从而使沥青混凝土材料具有更高的韧性。但需要注意的是，沥青在和水相互混合之后，会出现水化反应，并且在反应初期会造成混凝土材料的pH值在短时间之内升高，所以选择高强耐碱性能纤维材料是非常有必要的，这种 材料可以抵抗碱度环境，同时使路桥结构具有更高的耐久性。

科学确定结构以及各个构件的型号。在开展路桥设计过程中，应首先考虑箱形截面，这是因为这种截面形式可以增强整体结构的刚度，并且使路桥的疲劳振动得以减弱。同时为了避免路桥结构发生结构性裂缝，需要将适当的预应力施加到主桥结构当中的垂自以及水平构件中，使结构变形情况得到很好的控制，并降低开裂问题的发生几率。在对构件断面展开设计时，需要提升混凝土结构棱角外观断面区域的强度以及密度，并对混凝土材料之中所用骨料的强度、粒度分布情况以及密度进行分析，并对钢筋的间距展开合理的设置。防水层是很多路桥项目会使用的材料之一，应当意识到的是，沥青混凝土路面结构以及钢筋混凝土桥之间具有一定的附着力，而沥青混凝土以及防水涂层间所具有的铺装层附着力需要超过这一附着力，防水层也可以用到桥面的顶面以及连续梁负弯矩界面之中，从而起到防治水分渗透的功能。

2.3其他注意要点

对路桥的载荷情况加以重视。现在我国很多的路桥项目均存在超载情况，这一问题一部分由于路桥项目自身的承载能力所导致的，但大部分使因为路桥结构在受到外部的压力之后而出现超载情况，像是路桥上的通车辆过大，路桥项目的使用年限已经到期等等。超载问题的存在会造成路桥的使用年限大大缩短，并且也会导致路桥受到很大的损伤。由于路桥超载问题在我国普遍存在，为此设计人员需要充分的考虑到这一点，基于实际的超载情况来开展设计工作。

重视路桥项目的疲劳损伤情况。路桥项目在长时间的投入使用之后，可能会发生疲劳损伤情况，若是这种情况非常严重，则会造成财力以及人员方面的双重损失，造成路面的使用质量大打折扣。因此设计人员需要不断的提升对路桥项目疲劳损伤情况的重视力度，除了需要做好各个主要结构的设计之外，同时还应当科学的设计路桥项目中的各个关键结构部位，并探讨这些关键结构对路桥项目承受力的影响。同时还需要考虑到路桥项目投入使用之后的具体情况，像是车辆的通行情况，所受周围环境的影响等，并以此为基础来开展加强设计。

结语：

总体而言，耐久性和安全性已经成为了考衡路桥设计质量的关键要素。在设计过程中需要考虑到路桥的载荷情况，同时分析路桥疲劳损伤情况，在进行安全性以及耐久性设计时需要对多方展开设计分析，另外还应当积极学习新的设计理念方法，以使设计具有先进性。

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TU714

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