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路桥设计中的安全性和耐久性探析

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摘要:国家经济的腾飞带动着道路桥梁建设的发展,而道路桥梁的施工质量又对我国经济的发展有着深远的影响。在路桥的建设中,安全性和耐久性是其中最为重要的两个方面,在设计的过程中,我们就应该对此加强充分的重视。本文就路桥设计中的安全性耐久性进行了简要的探讨和分析。

关键词:道路桥梁;安全性;耐久性;设计

中图分类号:TU997 文献标识码: A

前言

随着我国经济的快速发展,城市化进程加快,交通运输业也得到快速发展,路桥行业发展对于交通运输业的影响也很重大,如何保证路桥设计的安全性与耐久性问题,成为专业技术人员研究的课题。一般来说,在进行路桥设计时,首要考虑的问题是路桥的美观与经济适用,对于安全性和耐久性的考虑欠佳,但其实路桥的安全性与耐久性对于保证路桥质量、延长路桥的使用寿命都有重要意义。很多时候,在进行路桥设计时,由于专业技术水平低,只考虑路桥的强度,而不考虑耐久性,不对耐久性能进行设计,在一定程度上导致路桥的结构性能差,使用寿命短,路桥的适用周期降低,安全事故频发。对于路桥的安全性能,主要指在正常使用条件下,能够随的最大作用力,或是在偶然事件发生时,其能够保证其整体稳定性的一种能力。

一、我国桥梁设计中安全性和耐久性现状

我国现行规范规定,桥梁结构的耐久性或使用寿命为100年。然而由于设计、施工以及外界各种自然因素的影响,实际工程中结构或构件往往存在一定的缺陷,导致桥梁结构不能够按期服役,甚至安全性得不到保障,一些桥梁在规定的使用期内不得不拆除重建,甚至有些新建桥梁在刚进入运营阶段就出现各种安全性和耐久性问题。这些现象与国际上越来越重视安全性和耐久性的趋势相违背,不得不引起我们的重视。

安全性和耐久性不足的桥梁,在设计基准期内首先表现为构件开裂、变形、下挠等耐久性问题,例如混凝土斜拉桥的主梁与横隔板开裂、大跨度预应力混凝土连续刚构桥主梁下挠、正交异性钢桥面板的疲劳裂缝等,这些问题会导致外界腐蚀性因素进一步侵蚀桥梁结构,进而降低结构强度、刚度,形成更大的变形下挠,造成恶性循环,严重威胁结构安全。

二、影响城市公路路桥安全性耐久性的因素

新形势下伴随着城市规模的扩大和城市入住人口的增多,城市的交通往来相比较我国传统时期,交通工具的多样和交通工具的数量都有了极大的变化。当前形势下影响我国城市公路路桥安全性和耐久性的因素有我国各大城市通行车型不断加大,城市路桥负载过高,导致城市路桥的安全性和耐久性不断降低。同比国外公路桥的后期维护养护工作,我国当前城市公路桥设计中,对于公路桥遭遇突加负荷的运载情况欠缺考虑,并且前期设计中没有加入对后期养护维护工作的要素参入,导致我国多数公路桥在实际的运营过程中其受到的高负荷问题没有受到很及时的处理,导致了公路桥安全性和耐久性长期负荷之下不断降低。最重要的因素是我国路桥设计人员在设计的时候缺乏总体设计规范,导致我国主要通过法律规范城市路桥设计规则,现阶段城市路桥结构的不断复杂化,负载要求不断提高,使用年限不断增加,其规范的无法满足安全性和耐久性的新要求。

三、做好路桥设计中的安全性和耐久性

公路桥梁结构不像步行桥,仅供行人和非机动车辆通行,其承担的荷载要考虑机动车辆超载和冲击的影响,加之其在交通运输线中咽喉的作用,当安全性和耐久不能满足要求时会产生严重后果,因此在设计中应考虑以下几个方面。

(1)重视路桥设计的安全性和耐久性

在对路桥工程进行施工的过程中,其安全性以及耐久性的优劣将直接决定了该项工程的使用寿命。而路桥的使用寿命以及安全性的好坏,不仅对国家的经济产生影响,同时也直接影响这人民的生命安全。在实际施工的过程中,很多因素将会对路桥的安全性和耐久性产生不良影响,例如施工工艺的选择、施工材料的选取、施工环境的变化等。然而路桥的结构设计也是影响其安全性和耐久性的重要因素之一。相对而言,国内的设计人员在进行设计工作的过程中,对路桥的整体结构重视程度较高,其质量也相对较好。但是对于细节方面的设计却有所欠缺,同时对于路桥的后续维护工作也没有进行充分的考虑。因此,在对路桥进行设计的过程中,设计人员应转换思路,从施工人员以及维护人员的角度出发,全局考虑,从而能够显著的提升设计效果,进而使得路桥的安全性以及耐久性得以提升。同时,在路桥的安全性和耐久性得到保证之后,后续的维护工作的难度降低,借助相关检测手段,能够实时对路桥的情况进行监测分析,更好的为路桥的安全性和耐久性提供保障。

(2)加强对于路桥疲劳损伤程度的重视研究

路桥的疲劳损伤是指,动荷载(路桥结构所承受的车辆荷载和风荷载)在路桥结构内部产生一定的循环变化的应力,从而对路桥造成一定的结构振动和路桥损伤。路桥的损伤是由路桥存在的一些微小的缺陷逐步发展合并而成的,在很大程度上会造成材料和结构的脆性裂断。然而,在对路桥进行疲劳损伤研究的时候,不仅要针对整个路桥结构体进行研究,还应该注意对路桥结构中的关键部位进行重点的研究。因此,某些关键部位的局部疲劳损伤也可能导致整个路桥结构体的失效。

(3)提高设计人员的设计水平

路桥设计人员作为路桥设计的主导体,是最能提高路桥安全性和耐久性的主要因素。因而从提高设计人员水平改善路桥设计思路方面入手,通过提高广大路桥设计人员的理论和实践能力,可以很大程度的提高路桥的安全性和耐久性。在进行相关路桥设计人员再培训的过程中,除了安排设计人员前往别处高级路桥设计中心观摩学习之外,还可以通过这样的措施来提高路桥设计人员的实践和理论水平,具体操作过程可以为组织相关路桥专家学者、资深设计人员、经验丰富的施工人员对该路桥项目的设计人员进行城市路桥规范和路桥设计注意事项的专业讲座,甚至可以协助路桥设计人员进行一次完整的、彻底的路桥设计方案制定,完善其总体结构的科学性,并在进行合作的过程中实现对设计人员的培训目的。在接下来的设计中,路桥设计人员要着眼于路桥疲劳损伤等新形势下出现的路桥问题,在城市路桥的设计中重视疲劳损伤并且在设计之初及时的加入损伤因素的考虑,通过对疲劳损伤形成原因的再探究,结合具体影响的因素制定科学、合理的设计对策解决损伤问题,在新的形势下路桥设计人员还应该做到从指挥设计方位走下来,走到现实的路桥实施工程活动中,并且积极的将自己在高等院校中学习到的路桥知识和现实路桥实践活动进行有机的结合,彻底将传统旧有的办公室“纸上谈兵”工作习惯抛弃,从自身的角度的提高自己路桥技术的实践和理论水平。

(4)重视路桥的荷载

对路桥进行施工建设的过程中,还应该充分重视路桥的载重问题。一方面,路桥的超载十分容易造成路桥的疲劳损伤,造成路桥潜在的安全性问题和耐久性问题;另一方面,超载造成的路桥内部损伤一般是不具有恢复性的损伤。即使是在现代科技下,得到一定的修补,但也只是表面性的修补,其根本性的内部损伤还是不能够修补。在正常的荷载下,这些原有的内部损伤很有可能会再次发生裂缝等问题。这些都对路桥结构的使用周期和安全性、耐久性产生了不利的影响。

(5)保证结构的冗余设计、整体性、连续性

桥梁大多属于杆系结构,在设计过程中应保证结构整体性和连续性,使构件截面变化均匀、平顺,这既符合美观性的要求,也可以提高结构的强度、刚度、稳定性。在设计过程中采用冗余设计可以桥梁更好的面对那些可能发生的问题,结构拥有了安全储备,就对局部损伤和变形有了较好的抵抗能力,这一点尤其适合我国超载现象严重的情况,此外,冗余设计还可以在某些偶然荷载如地震、爆炸等情况下给于结构抗倒塌的能力。

(6)加强桥梁的细节设计

由于桥梁结构直接暴露于自然环境下,在设计过程中细节设计至关重要。细节设计到位,可以有效防止外界腐蚀性因素对桥梁结构的侵蚀。加强桥梁的细节设计可以有效地提高桥梁结构的安全性和耐久性。如提高构件的保护层厚度,可以有效保护钢筋不受侵蚀;加强桥面排水和防水层设计,可以有效防止水对结构的破坏;对钢筋进行环氧涂层,钢筋阴极保护,渗透模板等措施,以保障钢筋不被腐蚀。

四、结语

总而言之,路桥设计中的安全性和耐久性是一项较为复杂的工程,要求参与设计的人员需从全局考虑,使得工程能够达到经济、合理、科学的标准。作为专业技术人员,要加强对于路桥安全性与耐久性的设计研发,勇于创新,多提出更新设计理念,完善不足,积极学习借鉴国内外的经验和成果,提高我国公路桥梁安全性与耐久性设计水平。

参考文献

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