公路桥梁是交通系统中的重要组成部分,随着近年来城市发展建设速度的加快,公路桥梁建设也取得了显著的成果。但是,就实际情况来看,我国在公路桥梁设计当中,对于安全性及耐久性方面,仍存在着一定的问题和不足。很多公路桥梁建成后,往往需要频繁地进行改建、加固、维修,带来了较大的成本。目前,公路桥梁设计中,对安全性及耐久性提出了更高的要求,在具体设计过程中需要高度重视。
1公路桥梁设计中的安全性及耐久性问题现状
在公路交通系统当中,公路桥梁是一个重要分支,其设计质量将直接影响建成后的使用性能及使用寿命,同时对交通质量也会产生直接的影响。在我国当前公路桥梁设计当中,仍然存在着一些方面的问题[1]。例如,设计中对于公路桥梁强度性能考虑比较多,但是对于安全性及耐久性考虑较少。设计中对于桥梁强度极限十分重视,但是对于使用极限缺乏考虑,也没有做出特定设计要求。在桥梁整个生命周期当中,其使用极限具有非常重要的意义,如果设计中对公路桥梁结构建造比较重视,但对于公路桥梁结构维护工作重视不足,也会产生安全性及耐久性的问题。因此,我国很多公路桥梁设计当中,由于对安全性及桥梁耐久性考虑不足,因而可能会经常发生一些安全事故,降低了公路桥梁整体使用性能,也缩短了其使用寿命。这种情况下,不但不符合公路桥梁安全性及耐久性的发展趋势,也可能造成一定的生命财产损失。此外,由于设计中的不足,导致公路桥梁安全性及耐久性下降,不符合公路桥梁结构动态及综合性要求,造成了很多不利的影响。
2公路桥梁设计中安全性及耐久性的影响因素
2.1施工管理水平不高
公路桥梁工程经过较长时间的发展,目前各个方面都在逐步趋于成熟。而由于安全性及耐久性不足引发的公路桥梁损坏坍塌事故,已经受到了社会的高度关注。通过分析原因可以看出,由于施工管理水平不高,在施工过程中存在不符合施工规定等现象,是导致这些事故的重要因素。此外,施工质量和设计标准之间有所差异,施工过程中以次充好、偷工减料,导致施工工艺及施工材料不符合要求,也是造成突发性公路桥梁损坏坍塌事故的重要原因。目前,有很多公路桥梁在实际应用中,都难以达到设计使用寿命,甚至一些公路桥梁建成后不久就出现了严重的质量问题。这种情况的出现,一般是由于施工质量情况造成的。例如施工中钢筋保护层薄弱,使用的水泥混凝土配合不合理、振捣养护不到位等。这些问题也都是由于施工管理水平不足造成的,长远来看会严重影响公路桥梁的安全性及耐久性。
2.2设计理念及结构构造体系不佳
在公路桥梁设计理念及结构构造体系方面仍存在不完善的情况。一般来说,公路桥梁结构设计不但要对结构类型的经济合理性加以考量,也要仔细分析公路桥梁结构及构件连接,确保可靠性指标及安全系数符合要求,进而保证公路桥梁结构安全性及耐久性。然而在实际设计过程中,一些设计人员仅仅注重结构强度方面的规范要求,而对于桥梁结构体系、材料、构造以及施工中人为因素造成桥梁安全性问题等,都缺乏足够的重视[2]。另外,在桥梁设计当中,结构整体性、延性方面也有所不足,在设计中的受力情况、计算图式等都缺乏明确性,因而可能造成桥梁部分结构受力不均匀的问题。此外,设计施工中混凝土强度不足、钢筋粗细不佳、保护层厚度较小等,也都会影响公路桥梁的安全性及耐久性。
3公路桥梁设计中的安全性及耐久性提升策略
3.1提高对耐久性问题的重视
公路桥梁设计中,应当充分重视耐久性。以往对于耐久性的要求,主要考虑的因素是施工材料、统计分析等方向,而从结构与设计的关系等方面研究公路桥梁耐久性仍显不足。由此可见,公路桥梁的耐久性设计与普通结构设计之间存在着比较显著的差异,所以,对于传统桥梁耐久性的定性分析,应当转变为定量分析。在一些发达国家中,公路桥梁设计方面,对耐久性设计重视程度较高,在具体设计中也有较多的考虑[3]。对此,我国公路桥梁设计也要充分重视这一问题,综合考虑桥梁结构布局、构造细节等,提高公路桥梁的安全性及耐久性,降低维修费用,保证公路桥梁性能符合要求。
3.2强化疲劳损伤的设计
公路桥梁建成之后,需要承受很多的荷载,例如车辆荷载,甚至风荷载等,这些荷载都会在桥梁内部产生循环变化应力。公路桥梁在各种应力作用下,可能发生结构振动的现象,进而出现结构累积疲劳损伤。当这些累积损伤逐渐扩大,就容易引起公路桥梁宏观性裂缝。如果不能有效控制这些宏观性裂缝的发展,公路桥梁结构将会遭到进一步的破坏,从而发生断裂、坍塌等安全事故。一般来说,公路桥梁早期疲劳损伤,难以直观地发现,但是其对于桥梁结构造成的影响是不容忽视的,也是难以挽回的。所以在公路桥梁设计过程中,就要对这方面问题加以考虑。通常在钢结构桥梁设计当中,疲劳损伤是更为关键的一个问题,这是因为疲劳损伤比较容易造成钢结构开裂,进而引起公路桥梁坍塌事故。而近年来,随着混凝土桥梁结构的发展,关于此类结构的疲劳损伤问题研究也更为深入。公路桥梁结构中某个位置或构件发生疲劳损伤,造成该部分原有效用丧失,从而在疲劳损伤作用下,导致公路桥梁整体失效,如斜拉桥拉索锚固端疲劳损伤,就是较为常见的一种。因此,强化对疲劳损伤的设计研究,在设计中就充分考虑这一问题,提升桥梁结构抗疲劳损伤性能,从而强化桥梁安全性及耐久性。
3.3关注公路桥梁的超载问题
超载问题是引起公路桥梁安全性及耐久性下降的一个重要因素之一,所以在公路桥梁设计中,要对超载问题加以关注。一般情况下,超载情况主要包括车辆自身超载行驶,实际通行车辆超出设计流量,使用年限超出设计年限等方面。其中,除了车辆自身超载属于司机违法运营引起的之外,其余两种情况,都是由于桥梁荷载变化、交通流量变化等因素引起的。公路桥梁的超载问题,容易加剧公路桥梁疲劳损伤情况,由于超载导致桥梁承受疲劳应力增加,因而其自身也将会出现更为严重的疲劳损伤,这种损伤有时就会引起公路桥梁结构损坏。而且,由于超载引起的桥梁内部结构损伤,一般难以修复。在之后正常荷载情况下,由于桥梁工作状态发生改变,就会造成桥梁安全性及耐久性的下降。例如,一些超载造成的早期内部疲劳损伤无法发现,因而认为桥梁的耐久性充足,但在汽车超载作用下,将更有可能发生开裂。即使在荷载卸除之后,有些裂缝能够自动闭合,但是对混凝土结构内部造成的损伤是不可逆的。构件开裂造成弯矩和刚度的下降。因此,在正常荷载作用下,一些本来不该开裂的结构也会出现裂缝,或是本来比较小的裂缝逐渐增大,引起超出允许范围的裂缝或变形。这些因素对于桥梁的安全性及耐久性都有很大影响。所以应当加强分析与管理,避免桥梁超载的情况发生。
4结语
公路桥梁作为交通系统中的重要组成部分,对于交通发展有着很大的影响。就公路桥梁设计现状来看,在安全性及耐久性方面并不乐观,很多方面的因素都会对其造成影响。对此,在公路桥梁设计当中,需要注意采取有效的措施加以完善,有效解决问题,确保公路桥梁安全性及耐久性满足要求。
参考文献:
[1]曹海峰.公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性研究[J].科技创新与应用,2017(5):229.
[2]叶伟华,龚方涛.基于公路桥梁设计中的安全性和耐久性分析研究[J].交通节能与环保,2016(3):82-84.
[3]曾新.公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性的分析[J].交通世界,2017(11):80-81.
《公路桥梁设计安全性及耐久性提升策略》来源:《交通世界》,作者:汪罗英