桥梁设计中的安全性和耐久性问题

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摘要：本文介绍了桥梁设计中的原则，并针对桥梁设计中的安全性和耐久性问题进行了分析，提出了一些提高其安全性和耐久性的措施。

关键词：桥梁设计；安全性；耐久性；问题；措施

中图分类号：K928文献标识码： A

一、桥梁设计需要遵循的原则

1、安全性原则

安全性原则是桥梁设计中应遵循的首要原则。如果桥梁建设没有遵循安全性原则，那么带来的危害是我们无法想象的。因此，安全性是桥梁设计时应该重点考虑的原则。要保证桥梁的安全性，就要保证整个桥梁构及各个构件在制造过程中有足够的强度、运输的过程中有足够的刚度、安装时有足够的稳定性、使用过程中具备一定的耐久性【1】。

2、适用性原则

在桥梁设计中，适用性是也是非常重要的，设计桥梁时需要考虑以下几方面的问题:①桥梁现在和未来的车流量。设计桥梁时，我们要充分考虑桥梁是否经久耐用、桥面宽度是否满足当前及在规划使用时期内的交通流量，特别是大、中桥梁的设计，更要充分考虑这方面的问题。②特定时期的需要。既要考虑和平时期经济发展的需要，又要考虑发生战争时国防方面的需要。③特殊地区的需要。比如在地震频发地区，桥梁的设计就要考虑到该地区地壳活动比较活跃，从而加强桥梁的抗震能力;如果桥梁被建在通航的河流上，那么，桥梁的设计就要满足航运的需要。因此，应结介各方面的需求来设计靠近村镇、水利设施和铁路的桥梁。④桥梁的承载力。为了小产生过大的变形和过宽的裂缝，在设计桥梁结构时，桥梁的荷载要适当，桥梁的入口处和出口处都要方便车辆的行进和疏散，尽量避免发生交通拥堵。此外，桥跨结构的下方设计要利于通航、泄洪和行人。

3、经济性原则

所谓“经济性原则”，即为用最少的人力、物力获得最大的收益或成果。但是，有些地方的桥梁在建设时，考虑更多的如何提高当地政府的政绩，而忽略了桥梁建设的经济性原则。为了降低施工费用，在设计桥梁时，设计人员要尽量设计出满足快速施工需要的方案，从而缩短工期、减少开支。同时，要提前将桥梁投入使用。这样，不仅可以减少费用，还可以增加运输方而的收益。桥梁设计还要考虑到日后的维修可以不中断交通，尽量做到不封闭施工。这样不仅有利于桥梁的维修和养护，而且也可以减少相应的费用。另外，尽量减少因维修引起的经济效益的损失，特别是那些收过桥费的桥梁。

二、影响桥梁设计安全性和耐久性的因素

1、设计人员对安全性和耐久性的重视程度不够

在实际的桥梁设计过程中，常常出现安全性及耐久性的问题，其主要的原因之就是设计人员没有对桥梁的安全性和耐久性进行高度的重视，在设计中没有充分的考虑桥梁的安全性和耐久性问题，对于桥梁所在地区的小同，地形环境也存在着很人的差异，此桥梁所在地区的地形环境非常的复杂，而在设计之前，设计人员没有进行充分的实地考察，没有了解到桥梁所在地区的地质环境，导致在设计中出现纸漏，影响到桥梁后期的使用，为人们的生命财产安全造成严重的威胁。

2、设计标准不完善，设计理念有偏差

长期以来，我国桥梁工程的设计标准过低，很多细节规定不完善，存在很多漏洞，无法有效指导设计人员，摆脱弊端，进行合理经济的设计，而随着社会发展建设的加快，每天的交通量过于繁重，这就对桥梁工程的质量安全提出了更高的要求，只有通过加入耐久性设计，延长其使用年限，才能满足日益增长的交通需求，比如：某市的公路大桥已建设完工将近30年，是按照原来较低的设计标准来进行设计施工的，其质量安全性能上必然存在一定隐患，这么多年过后依然在使用，而没有进行维护和改造重建，因而很可能引发安全事故，同时许多设计单位的人员存有设计理念的偏差，只注重满足其结构强度要求，计算数据的正确性，忽视了对构造、材料、维护、耐久性等综合因素的考虑，失去了对桥梁结构设计整体把握，考虑方面较为单一，不够全面，那么必然让耐久性无法得以发挥【2】。

3、桥梁施工和管理水平低

近年来，国内外很多桥梁出现突然破坏或者倒塌，桥梁的安全性问题已经处于风口浪尖很多桥梁在设计使用基准期内出现各种问题，有的甚至刚开始运营就出现不适宜使用的情形，这与施工有着密切的联系。比如施工过程中，混凝土的浇筑、振捣、养生不到位，预应力钢筋张拉不合规范等，虽然不会直接影响桥梁的承载力，但是长远来看，会对桥梁结构的安全性和耐久性形成潜在威胁。

4、设计中没有充分的考虑桥梁的疲劳损伤程度

所谓的桥梁的疲劳损伤是指，动荷载(桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载)在桥梁结构内部产生定的循环变化的应力，从而对桥梁造成定的结构振动和损伤，在很大程度上会造成材料和结构的脆性裂断路桥疲劳损伤问题非常严重，常常对于该问题的存在，造成多起重大安全事故因而在实际的设计过程中，很多的设计人员却没有充分的考虑路桥的疲劳损伤程度，进而无法在结构上以及材料等设计方面进行考虑，最终导致路桥材料和结构的裂断。

5、材料选用不当，钢筋网铺设缺失

在桥梁结构设计的过程中，材料的选用不仅涉及到工程的质量安全，而且会严重影响整个工程的经济成本效益，许多材料一旦在施工中投入使用，如果由于质量不合格而引起的安全经济的损失是无可挽回的，所以在桥梁工程设计之初，就应该结合现场的实际情况，对所需材料进行反复地验证对比，找出经济质量最优的材料，否则因一时大意疏忽，选错了工程材料，将会给后期的施工过程带来严重的损失，例如：某地区设计单位人员，在进行桥梁设计时，没有对施工现场进行实际考察，分析考证也不够科学，选用了较高强度的混凝土，而该地区由于砂石材料供应量不多，势必会给未来的施工造成不小的麻烦，难以确保桥梁结构质量的耐久性，而且很多设计人员只是按照设计规范标准来选用钢筋，没有考虑到实际的交通路面情况，很多钢筋的直径太细，保护层厚度过小，尤其是对于经常出现货车超载现象，没有考虑到设计中去，设计图纸中缺乏在桥面铺设钢筋网这一项，殊不知这项举措将对满足、缓解货运车辆长期超载对桥面的使用性能和耐久性的破坏产生的重要保护作用。

三、提高桥梁设计安全性与耐久性的具体措施

1、注重设计细节处理

在桥梁的结构设计中，要想保证其结构耐久性的设计目标，就必须把握好设计过程中的细节，依据一定的设计要求来进行设计工作。首先，桥梁的设计方案要进行仔细地对比分析，在满足其耐久性设计原则的基础上，考虑其使用性能、美观程度、经济成本等因素，这样综合考量之后，筛选出最合适的设计方案，从而确保其质量过关。

2、完善设计规范，引入耐久性设计新概念

目前我国现行规范理念的侧重点仍在于继续强调结构设计和施工的安全性，这种基于承载能力的设计方法可以保证结构的安全性，但是却忽略了耐久性，在桥梁运营期间，因结构耐久性引起安全性问题的现象已不容忽视，因此必须转变设计理念，引入结构耐久性设计，完善设计规范。所谓结构耐久性设计，其核心内容是桥梁的安全、经济、合理的使用年限问题，也即寿命期问题。欧美等国家已经开始着手制定基于性能的设计规范（performance-baseddesigncode），这是一种基于耐久性要求、全寿命设计和可持续理念的设计规范。

3、加强对桥梁的安全性和耐久性设计的重视度

首先，在设计前，设计人员需要做好实地的勘察工作对所设计的桥梁的地质环境做到心中有数，并且进行地质环境资料的收集和整理，分析当地的环境对桥梁建设的有利因素和不利因素，并且在设计的过程中，充分的利用有利因素，有效的规避不利因素，确保桥梁设计的安全性和耐久性。其次，对桥梁结构的耐久性问题进行充分的重视设计人员在对桥梁进行设计的过程中，应该对桥梁整体结构的寿命和各个构件的寿命进行综合性的整体把握，确保桥梁结构设计的科学和合理，通过重点的把握桥梁结构的设计，能够进步延长桥梁的使用寿命，提高桥梁的设计质量。

4、合理选择材料

在设计过程中一定要选用具有防腐作用的钢筋，因为在实际施工过程中，经常会发生钢筋腐蚀的现象，所以对钢筋的构造、材质的选用上，必须做到认真、细致，也可以在混凝土中掺入钢筋阻锈剂，通过此种方法来延缓钢筋腐蚀破坏，不仅在时间上有效控制腐蚀，而且及时有效地延缓了其遭受腐蚀的速度【3】。

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。

结束语

总之，桥梁结构设计过程中必须考虑其结构耐久性和安全性，因此，在具体的桥梁施工设计过程中，要进一步采取措施，不断提高桥梁设计的安全性和耐久性，从而能够更好地促进交通的发展。

参考文献：

[1]谭涛.关于公路桥梁设计中的安全性与耐久性的探讨[J].科技传播,2013,03:44-45.

[2]张坦.论桥梁设计中的安全性与耐久性措施[J].民营科技,2013,03:286.

[3]李平伟.论桥梁设计的安全性与耐久性[J].中国新技术新产品,2012,04:43.