孫寶君，蘇龍海

(黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

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橋梁設(shè)計中的安全性和耐久性

孫寶君，蘇龍海

(黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150009)

分析了橋梁安全性、耐久性差的主要原因，提出了改進(jìn)措施。

橋梁；安全性；耐久性

1 橋梁安全性、耐久性差的主要原因

1.1 施工和管理水平低

結(jié)合近幾年有關(guān)橋梁事故的報道情況來看，國內(nèi)外多座橋梁的突然破壞與倒塌的現(xiàn)象屢見不鮮，不僅造成了巨大的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失，更對人民群眾的生命安全構(gòu)成威脅，這促使了工程界進(jìn)一步重視橋梁安全性問題。通過對當(dāng)前橋梁施工的現(xiàn)狀進(jìn)行分析后可以發(fā)現(xiàn)，野蠻施工、管理腐敗是導(dǎo)致工程項目事故頻發(fā)的主要原因；而對于短期內(nèi)橋梁突然倒塌，可以認(rèn)為是施工質(zhì)量未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，其中常見的問題就是原材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)或施工工藝存在問題等，也有些工程項目在橋梁施工中存在偷工減料的問題，最終對橋梁整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

而通過對大量橋梁案例進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，很多橋梁的使用壽命沒有達(dá)到預(yù)期，在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的病害現(xiàn)象，甚至少部分橋梁的建成時間較短，就已經(jīng)存在耐久性不足的問題。通過對上述現(xiàn)象進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，施工質(zhì)量低下，是導(dǎo)致上述問題發(fā)生的重要問題。例如相關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，鋼筋保護(hù)層不足是橋梁工程項目中普遍存在的一種問題，導(dǎo)致在施工現(xiàn)場出現(xiàn)構(gòu)建開裂。這些施工中存在的缺陷鈍器內(nèi)不會對工程項目質(zhì)量造成影響，但會對其結(jié)構(gòu)的長久性產(chǎn)生不良影響。

1.2 設(shè)計理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不夠完善

除工程項目施工外，橋梁工程項目設(shè)計存在問題也會導(dǎo)致橋梁在運(yùn)行過程中出現(xiàn)問題。在橋梁結(jié)構(gòu)誰中，其主要任務(wù)就是保證橋梁結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)性，同時需要開展結(jié)構(gòu)分析，通過安全可靠的系數(shù)對整個橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，保證橋梁的相關(guān)參數(shù)能滿足工程項目對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的研究。

而從當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的實(shí)際情況來看，很多人員在工作中過于重視對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的計算，一定程度上忽視了對橋梁結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)施工材料、結(jié)構(gòu)耐久性問題的研究，導(dǎo)致所設(shè)計的橋梁結(jié)構(gòu)存在多方面問題。例如，有的橋梁結(jié)構(gòu)的延性、整體性明顯不足，冗余性小；有的橋梁所確定的受力路線不科學(xué)，導(dǎo)致橋梁在建成之后，局部的受力過大，進(jìn)而加快了橋梁的損壞；有的橋梁在施工中缺乏對工程項目施工材料的有效控制，在施工中所使用的混凝土強(qiáng)度等級不達(dá)標(biāo)，最終影響橋梁結(jié)構(gòu)性能。同時，也有很多橋梁在施工與建成初期，其各項參數(shù)均滿足標(biāo)準(zhǔn)，但在運(yùn)行一段時間后，就開始出現(xiàn)耐久性問題，這就提示相關(guān)人員在當(dāng)前工作中，需要重視對設(shè)計階段的控制，能從構(gòu)造、材料扥多個方面進(jìn)行控制，最終提高結(jié)構(gòu)耐久性。

2 需要改進(jìn)和努力的方向

2.1 應(yīng)該更加重視結(jié)構(gòu)的耐久性問題

橋梁在施工與運(yùn)行過程中，經(jīng)常會受到外部環(huán)境的影響，包括惡劣自然天氣、車輛行駛、化學(xué)物品侵蝕等；同時，隨著橋梁使用年限的增加，橋梁結(jié)構(gòu)自身性能也會相應(yīng)的退化，最終會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分出現(xiàn)不同程度的損傷。而需要注意的是，上述此類問題與沒有進(jìn)行耐久性設(shè)計存在密切關(guān)系，這也會促使相關(guān)人員開始關(guān)注橋梁的耐久性問題。從大量工程項目項目的實(shí)際情況來看，除了工程項目材料與施工技術(shù)外，結(jié)構(gòu)設(shè)計也會影響結(jié)構(gòu)耐久性的決定性因素。而長期以來，相關(guān)人員在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中重視對結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的研究，而忽視了對結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)處理的討論。在實(shí)際上，結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與常規(guī)設(shè)計之間存在十分明顯的區(qū)別，因此在當(dāng)前工作中，還需要努力研究橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的問題，從原本的定性分析逐步向定量分析發(fā)展，以更好的滿足橋梁施工的要求。

2.2 重視對疲勞損傷的研究

一般認(rèn)為，橋梁結(jié)構(gòu)所承受的很在主要為風(fēng)荷載與車輛荷載等，在這些荷載的長期影響下，橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)循環(huán)變化的應(yīng)力，引起結(jié)構(gòu)皮料損傷。同時橋梁所使用的材料主要為非連續(xù)性材料，在應(yīng)用中經(jīng)常會出現(xiàn)微小的缺陷。在次基礎(chǔ)上，受循環(huán)荷載作用的影響，這些細(xì)小的缺陷會被逐步的放大，并在后期引起結(jié)構(gòu)斷裂等十分嚴(yán)重的問題。

總體而言，對疲勞損傷的研究不僅僅局限在整個結(jié)構(gòu)上，橋梁結(jié)構(gòu)上還經(jīng)常某些關(guān)鍵部位的疲勞，這種疲勞現(xiàn)象也會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)失效，最終引發(fā)一系列問題。

2.3 充分重視橋梁的超載問題

常見的橋梁超載現(xiàn)象主要分為老橋超齡負(fù)載運(yùn)營、橋梁實(shí)際通行量大于預(yù)期、車輛超載行駛等。其中前兩種是因?yàn)楹奢d變化而交通量增加，后者屬于車輛使用者違規(guī)操作。其中，后兩種現(xiàn)象在我國普遍存在，應(yīng)該得到相關(guān)人員的重視。

通過對橋梁整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，橋梁超載會引發(fā)橋梁疲勞問題，導(dǎo)致橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大，進(jìn)而急劇橋梁結(jié)構(gòu)的損傷情況，嚴(yán)重時會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。同時，超載對橋梁結(jié)構(gòu)造成的損害時無法修復(fù)的，這將會導(dǎo)致橋梁在正常運(yùn)行條件下荷載發(fā)生變化，最終對橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。例如，混凝土橋梁是當(dāng)前公認(rèn)的耐久性好橋梁，但在超載作用下，混凝土橋梁也會出現(xiàn)開裂，在這種情況下對裂縫進(jìn)行處理后可以發(fā)現(xiàn)，荷載結(jié)束后橋梁裂縫會閉合，從表面上未發(fā)現(xiàn)損傷現(xiàn)象，但在實(shí)際上，橋梁混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)就已經(jīng)發(fā)生破壞，導(dǎo)致剛度下降；而在正常使用荷載的前提下，本來不應(yīng)該出現(xiàn)混凝土裂縫的位置開始出現(xiàn)裂縫，或者出現(xiàn)較大的變形。這些現(xiàn)象的存在，將以對橋梁結(jié)構(gòu)的長期使用造成不良影響。這就提示交通部門在未來工作中要重視管理，并對超載或造成的后果進(jìn)行研究，進(jìn)而對橋梁的超載問題有一個更加明確的認(rèn)識。

2.4 積極借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)和成果

就當(dāng)前實(shí)際情況來看，國內(nèi)在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中主要存在的結(jié)構(gòu)問題就是橋梁結(jié)構(gòu)的使用性能差，包括接頭跳車、嚴(yán)重變形等，這些問題的發(fā)生，與我國相關(guān)單位的管理水平、施工水平等存在密切關(guān)系。同時，上述問題難以在短時間內(nèi)得到解決，因此作為工程項目的設(shè)計人員，需要高度重視這一問題，能在充分考慮現(xiàn)階段施工水平、原材料工藝方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化工程項目設(shè)計理念，為全面提高工程項目施工主梁奠定基礎(chǔ)。

橋梁安全性和耐久性不足已成為迫切需要解決的問題，要積極借鑒國外成功的經(jīng)驗(yàn)和做法，除了加強(qiáng)施工質(zhì)量管理外，要從橋梁設(shè)計理念和結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)造的角度做好耐久性的設(shè)計。同時需要研究疲勞和超載對于橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的影響。

[1] 建筑施工手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社，2005：253-258，565-575.

[2] 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)[S].2006：76-114.

[3] 江祖銘，王崇禮.公路橋涵設(shè)計手冊[M].北京交通出版社，1996：82-98.

2016-01-11

孫寶君(1973-)，男，工程師，研究方向：橋梁設(shè)計。

U442

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1008-3383(2016)12-0144-02