浅析桥梁设计中的安全性和耐久性
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摘要：安全性和耐久性是桥梁设计中核心问题，将直接影响桥梁的使用寿命和群众生命安全。在桥梁设计的具体过程中，安全性往往是人们关注的热点，而耐久性却被人们忽略，但是只有设计时二者的完美结合才能建造出坚实可靠的大桥来为人们服务。
关键词:桥梁设计安全性耐久性
中图分类号： K928 文献标识码： A 文章编号：
随着人们生活节奏的加快，传统的城市交通已经不再能满足人们对时间的要求，因此庞大的城市交通体系在人们的渴望中拔地而起，城市立交桥成为改变交通现状的最重要的一部分，所以桥梁的安全性和耐久性在这里显得尤为重要，加深对桥梁安全性和耐久性的了解和研究，建造出让人们放心的城市桥梁。
1.桥梁安全性和耐久性差的原因
桥梁的安全性是指桥梁在正常的建造和使用下，承受各种原因力的作用，在应对偶然发生的交通事故时以及发生后，仍然保持建造初设计时的保持稳定的能力。桥梁的耐久性是指桥梁正常使用而无人为破坏的情况下仍然保持设计之初的稳定的能力，换句话说就是桥梁在正常使用下的使用年限。
1.1施工条件太差以及施工的管理不严格
日前国内许多桥梁在是使用时意外地坍塌，这使得国内的工程界对桥梁的安全性问题倍加关注。很对人认为发生事故的原因是施工方施工条件太差和施工时管理的腐败。对于桥梁在短时间内发生局部毁坏甚至坍塌，究其原因是因为施工质量没有达到设计之初的要求和规范，导致质量差的主要原因是建造材料的选取，建材的强度将直接影响桥梁的强度，其次桥梁的施工工艺不达标也对桥梁的使用造成致命的伤害；同时施工方在管理方面也存在着严重的漏洞，比如建造时的偷工减料、建筑材料以次充好，这些都对桥梁造成了致命的安全损害，严重的影响了桥梁的使用年限，大大降低了桥梁的作用。
此外还有许多桥梁在未达到设计时预算的使用寿命时，就出现了局部的损坏，裂痕甚至部分坍方，这些桥梁病害严重影响了桥梁的正常使用；更有一些桥梁在投入使用极短的时间内、甚至是在刚刚投入使用的时候就出现严重的质量问题，因此施工质量将直接影响桥梁。典型的施工问题主要有钢筋保护层的强度不够以及不足，主要构件的开裂的问题也是主要施工问题。这些施工上的问题虽然在短时间内不会对桥梁产生明显的影响，但却对桥梁的安全和耐久埋下了隐患，时间久了必将会对桥梁产生致命的伤害，影响桥梁的安全性和耐久性。
1.2设计理论的不成熟和建造结构体系的不完善
问题往往是双向性的，在不否定桥梁建造时的建造问题时，同时也不可否认，在桥梁的设计中，设计人员大都注重桥梁建筑结构对桥梁强度的影响，因此往往忽略其他因素对桥梁安全性的影响,尤其是在设计桥梁的施工工艺、使用年限以及桥梁的耐久性方面有许多值得学习和改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。
许多桥梁设计人员只追求结构规范对桥梁强度，安全性影响的计算，进而忽视了结构体系、构造、材料、维护、结构的耐久性，从设计、施工一直到投入使用的过程中可能会产生的人为错误对桥梁安全性的计算错误，从而影响桥梁的安全性，耐久性。有的桥梁设计结构整体性和延性不足，冗余性小；有的设计图关于力的计算和受力图不清楚，造成施工时的一个误区，结果导致桥梁局部受力过大，对桥梁的使用安全性造成极大的影响；还有的桥梁使用的混凝土强度等级低，规格次、混凝土保护层过小以及数量不足、混凝土中的钢筋直径过细、桥梁内部构件截面太薄；这些建筑材料的缺陷都减弱了桥梁的耐久性，进而危及桥梁的安全性。虽然有很多桥梁满足设计之初的要求和规范，但是却仍然在使用几年后出现了耐久性不足的问题，严重影响了桥梁的使用寿命和桥梁的使用作用。目前桥梁耐久性不够已经成为桥梁建造中一个热点问题，解决耐久性不够要在设计之初就从构造建筑材料等方面下手，加强结构耐久性。
2提高桥梁安全性和耐久性的措施
不同的使用环境，使用条件以及不同的桥梁设计者都对桥梁结构耐久性提出了不同的要求。设计之初的规范再详细也不能网罗所有设计者的设计思想，设计思想更新的再快也不能满足新时代新材料新的建造技术提出的要求。除了要满足规范中提出的基本要求外，更要求设计人员对结构的基本认识，在以往的工作中积累的丰富经验，和对耐久性的准确判断。
2.1重视疲劳损伤对桥梁影响的研究
在桥梁上行驶的车辆行人都必将给桥梁带来压力，外界环境对桥梁的影响亦不能忽略，车辆在桥梁上形势产生的例会在桥梁内部产生循环变化的力，这些里不但会引起桥梁内部的结构振动，长期下去会引起桥梁的结构疲劳损伤。
由于桥梁在建造师采用的材料是不均匀的，而且不连续，在材料内部存在许多微小的材料缺陷，这些缺陷在桥梁承受的压力下慢慢变大，发展并最终合成大面积的材料微观损伤，长期下来材料中慢慢形成宏观裂痕。这些裂痕对桥梁会产生致命的伤害。入过这些宏观裂痕不被控制和清除，裂痕慢慢发展合并，最终会引起材料的断裂，从桥梁内部产生损害。早期的桥梁损伤不容易被发现，但一旦发现一定要抓紧时间进行防治，避免错过最佳的修复时间，产生不可修复的的后果。
2.2重视并解决桥梁上的车辆超载问题
当桥梁承受过多的压力时会引发桥梁疲劳问题。超载回事桥梁承受的压力增大、对桥梁的伤害加剧甚至会出现因超载将桥梁压毁的事故。此外，因为因超载给桥梁造成的伤害在桥梁内部且不可修复，这将使得桥梁的目前的使用情况和设计的不一样，从而影响桥梁的安全性和耐久性。现在人们普遍认为，钢筋混凝土具有足够的强度，耐久性也最好，但在超载车辆的作用下也会发生开裂，这些裂缝虽然在车辆过后自动合并，但因为混凝土的硬度高，脆性大，内部已经受到损害且不可自动修复，桥梁的承受能力降低，使用寿命大大减少。
超限超载的车辆对桥梁的破坏是日积月累的，因为破坏的效果不明显故表现为隐性，当这种破坏积累到一定程度时，桥梁便承受不住这种压力，此时便容易引发事故，甚至发生桥段、车毁人亡的悲剧。
2.3加强对桥梁耐久性问题的重视和研究
一般来讲桥梁在建造和投入使用过程中，都要受到外界环境的影响，比如风化，有害化学物质的侵蚀等，此外还要承受过往车辆、地震、风化、人为破坏等作用，同时建筑材料因为时间的推延自身的性能也逐渐降低，因为桥梁各部分建造选用的材料不同，也导致了桥梁结构各部分损伤程度不一样，桥梁不稳定性增加。虽然目前桥梁突然出现坍塌或部分损坏严重的事故很少，但是许多座桥梁因为材料的退化，外界破坏严重导致桥梁的耐久性降低，不得不提前修护或拆除，这样的桥梁即影响使用也给当地经济造成一定的压力。 许多桥梁破坏的事例表明，不但施工工艺和建筑材料会影响耐久性，构造设计上的失误是导致结构耐久性的重要因素。
由于近年来因为桥梁耐久性不足造成的巨大损失，所以最近的建造特别重视物质材料耐久性的选择，并且将它作为桥梁建造的重要准则。尽可能地把结构布局和构造细节统筹规划，合理考虑，桥梁结构的特点要易于检查、修护，以确保使用的通畅和安全，最大化的减少桥梁的维修费用，以便取得较好的经济效益。在国内外的建筑界中，许多研究和实验证明耐久性的提高对于桥梁的稳定使用和经济的平稳发展有着决定性的作用。
2.4积极学习国外的经验，努力提高自身素质
目前我国桥梁的结构使用性能差、耐久性低、安全性差等问题是我国目前桥梁设计存在的主要问题。耐久性差包括桥梁使用年限短、维修频繁、修护费用高等主要问题。当前国内的施工工艺不完美生产力、水平力低下、施工方管理方面的腐败以及施工的质量都是导致这些问题的组要原因。但是根据我国目前的基本国情这种情况一时半会是得不到解决的，因此我们的桥梁设计者们要把我国目前的施工水平、管理和建筑材料等因素考虑在内，适当的降低安全度，采用适合当前生产力水平的办法，建造出适合当前国情的桥梁。
当前国外许多桥梁专家都已耐久性为核心作为桥梁设计和建造的重要指标。现在我国的桥梁设计可以比作为纸上的设计，因为设计只是定义了桥梁完工时所具有使用价值和基本性能。但是对桥梁投入使用的过程中随着时间的推移，桥梁本身劣化，性能降低缺少预算和考虑。换句话说，国内的设计只是考虑了建造成本，但却忽略了桥梁使用期间的维护费用以及桥梁产生的经济效益。
结语：
桥梁的安全性和耐久性提高已经成为当前迫切解决的问题，因此我们要虚心学习和接受国外成功的经验，加强国内施工质量和管理水平，提高国内材料质量，充分理解桥梁设计理念，了解桥梁的基本结构体系，设计好构造的角度，设计者做好桥梁设计图。此外也要加强对疲劳损伤和车辆超载的对桥梁耐久性影响的研究，努力提高国内桥梁的安全性和耐久性。
参考文献：
【1】李兴芳.关注桥梁设计中的安全性和耐久性【J】.中华建设.2009(3)
【2】张国毅.国内桥梁设计中安全性和耐久性主要问题【J】.知识经济.2012(2)
【3】王晶.关注桥梁设计中的安全性和耐久性【J】.建筑知识.2011(5)