公路桥梁设计中的安全性和耐久性探讨

马燕敏

摘要：近年来，我国经济水平不断提升，推动了我国基础工程建设发展，我国公路桥梁工程建设规模日益增大，数量不断增多。在公路桥梁工程建设过程中，严格控制工程设计质量可确保公路桥梁施工作业顺利进行。目前，公路桥梁设计过程中存在一些影响公路桥梁安全性与耐久性的问题，相关单位应重视公路桥梁设计研究工作，提高公路桥梁设计水平，为后续桥梁工程建设奠定良好基础。

关键词：公路桥梁设计;安全性;耐久性

1 引言

在实际的设计工作中，主要考虑承载能力与正常使用这两个状态，其中，前者指的是对即将丧失服务能力的实际状态下对承载能力进行控制，其设计基本原则为荷载效应对应的最不利组合不能超过结构抗力。根据荷载、材料与实际工作条件的安全系数，综合考虑各类因素共同作用下结构体系安全储备，属于极限状态法，主要保证的是设计安全性。而后者是指对正常使用状态下的结构应力及裂缝与变形等进行控制，使其处在一定限度之内，主要保证的是设计适用性。

2 保证公路桥梁设计安全性、耐久性的意义

公路桥梁安全性是从桥梁的结构、承载能力等方面的评定，而在对桥梁质量进行评定时，则是从结构合理性、结构重要性系数等来提出的，在安全模型、采集数据样本等环节中则需要针对应力、扭矩等进行分析。公路桥梁的耐久性则是从正常条件下桥梁在正常使用状态时的时间长度和频率、次数，在理论层面中则是针对材料、工艺含量等来说的。可以说公路桥梁的安全性、耐久性属于同一问题中的两个层面，不论是哪一个层面，一旦出现问题都会对群众的生命财产安全产生直接的影响。加之公路桥梁有着投资大、周期长等特点，如果在开展建设施工前没有做好全面的规划与设计，那么势必会在后期施工中出现秩序混乱、交叉施工等问题，甚至还会对经济效益、社会效益等方面产生出一定的影响。因此在公路桥梁设计中需要从整合文献资料出发，做好实践调查与研究工作，找出目前公路桥梁设计中存在的问题，在转变传统设计思想与认知的基础上做好调整工作，确保公路桥梁设计的合理性，满足施工要求。

3 公路桥梁设计中存在的问题

3.1 公路桥梁设计理论与思路缺乏完善性

现阶段，受传统设计思路以及多种因素的影响，我国大部分的公路桥梁设计者在设计思路方面存在较大偏差，这部分设计者在设计时设计思路更倾向于道路桥梁的强度设计与强度极限，导致在设计思路方面忽略道路桥梁耐久性的考虑。但道路桥梁在实际使用过程中，其实际表现才是能道路桥梁性能的最真实体现。

3.2 未科学设计公路桥梁结构体系

在开展公路桥梁设计工作时，应以公路桥梁的具体结构为基础，确保公路桥梁结构与连接构件设计合理。在选择公路桥梁施工材料时，应加强施工材料控制工作，保证结构体系的安全系数，保证工程项目整体、局部材料的安全性，使公路桥梁结构构造体系满足建筑规定的设计标准，不断提高公路桥梁的耐久性、安全性。在实际设计工作中，未充分考虑公路桥梁结构的整体性、结构构件的安全系数等问题。在对受力情况进行计算时，未进一步审核计算结果，在设计方案中受力标识不明显，路桥局部构件的受力较大。一些工程的上部结构与下部结构设计均未达到相应的标准要求，降低了公路桥梁的耐用性、安全性。

3.3 桥梁的施工与管理水平相对较低

大量桥梁破坏实例引起了业界对桥梁工程安全性的重视。普遍认为导致事故发生的主要原因为野蛮施工与管理不当。针对短期内就产生的事故，大多是因为施工质量不合格引起的，常见问题有材料强度不满足要求与所用施工工艺不符合要求等;还有一些桥梁工程存在偷工减料和材料以次充好等实际问题，给桥梁安全带来很大的威胁。

4 公路桥梁设计中保证安全性及耐久性的建议

4.1 重视公路桥梁损伤性设计

公路桥梁设计中，应考虑桥梁承受的荷载作用力较大，易在桥梁内部出现循环应力，导致结构疲劳损伤等各种问题。随着疲劳损伤的不断累积、扩展，会导致公路桥梁出现宏观裂缝。在这种情况下，若未采取科学措施对裂缝进行控制会导致公路桥梁出现裂缝、坍塌等问题。在对公路桥梁进行设计过程中，应全面分析桥梁损伤特点并开展有效的设计工作，并以公路桥梁疲劳损伤的具体特点为基础对公路桥梁的整体性能进行分析。目前，公路建设部门较为重视公路桥梁疲劳损伤问题，已积极采取各种措施对该问题进行合理控制，有利于防止公路桥梁在后期使用过程中出现各种安全事故。

4.2 加强保护层设计

保护层设计主要针对的是钢筋混凝土构件，避免钢筋与大气直接接触造成碳化现象。一般将构件内部钢筋到构件表面的距离就是保护层的厚度，保护层厚度越大外界侵入构件内部的概率就越小，间接提高了钢筋混凝土构件的耐久性，。但要注意保护层厚度太大也会起到反作用，受到外来压力时，所产生的裂缝也会变大，安全性反而会降低，所以必须合理设计构件保护层厚度，针对不同地区、不同环境、不同构件，钢筋保护层厚度必须满足规范要求。另外为了加强构件的耐久性，混凝土强度的设计也尤为关键，如果施工时选用的低强度的水泥，配置的混凝土却是高强度的，那么水泥用量就会大幅增加，不仅耗费资源，而且水化热大浇筑的混凝土构件极容易产生裂缝，相反情况也会产生弊端，因此混凝土的强度设计也要进行规范。

4.3 提高对桥梁超载问题的关注程度

桥梁超载会引发疲劳问题，导致疲劳应力大幅增加，使损伤加剧，严重时还会造成结构破坏。此外，超载引起的损伤往往难以恢复，导致桥梁在正常使用情况下工作状态产生变化，对桥梁安全性及耐久性造成影响。比如，对于混凝土桥梁而言，一直被人们视作一种耐久性很好的桥梁，而在汽车超载影响下，也会产生裂缝;即便卸载卸除之后裂缝可以闭合，但因为结构已经被损坏，所以构件刚度已经明显下降;在这种情况下，处于正常使用荷载状态时，可能不会产生裂缝的结构也会产生裂缝或远超规范要求的变形。

4.4 优化与完善公路桥梁设计规范

公路桥梁的安全性与耐久性与社会经济的发展、社会民众的实际生活都具有紧密的联系。所以，为了提升公路桥梁的安全性与耐久性，减少道路桥梁在使用过程的安全隐患，必须针对公路桥梁设计规范进行优化与完善，制定更详细的设计规范与明确的设计要求，为公路桥梁的安全性与耐久性的设计思路提供更明确与完善的基础支持，对于提升公路桥梁安全性与耐久性发挥着重要的指导作用。

5 结束语

总而言之，随着经济建设的进一步发展，我国公路桥梁的运行负担正在日益加重。在这样的背景下，需要公路桥梁工程建设具有更高的质量保证。这就需要在公路桥梁工程进行实际的设计时，多关注公路桥梁的安全性和耐久性，将更多先进的设计理念以及相关的设计创新方法合理地应用到公路桥梁的设计之中，从而使得所设计出来的公路桥梁具有更高的质量水准，在更好地保障出行人员安全的前提下，进一步提升公路桥梁工程建设的安全性和耐久性。

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