提高桥梁设计的安全性和耐久性的对策

李 霞

（衡水市公路勘测设计所，河北 衡水 053000）

经济飞速发展的同时，我国的桥梁工程建设也迎来了建设的黄金时期。随着国际金融危机的爆发，我国政府相继出台了许多政策加大基础设施的投资，拉动内需是当前我国政府重要的政策导向。受国际和国内的双重影响，桥梁工程建设数目大幅增加。但是因安全性不高、耐久性不良等原因导致桥梁提前报废的事情也被频频被曝光。桥梁工作者有必要及时反省工作中的失误，借鉴国内外的经验和教训，主动思考工作中的不足，尽力避免事故的发生。

1 桥梁安全性、耐久性不足的危害

随着施工技术的不断发展和进步，工程施工也向着大规模化、复杂化、功能多样化的方向发展。现代工程项目的共同点在于投资巨大，对技术条件要求比较高，对环境的影响较大，遭到破坏后的修护、加固难度大，因此，现代桥梁工程中，一旦出现安全性、耐久性不良等问题，其影响十分恶劣。

1.1 巨大的经济损失

桥梁建设工程多需要投入大量的财力、人力和物力，如果在桥梁设计时，考虑不到位，桥梁的安全性和耐久性就得不到有效的保证，在后续的桥梁养护和运营中就需要再次耗费大量的资金，造成资源浪费。

1.2 严重的工程事故

导致桥梁事故的原因是多方面的，但是据有关部门统计，人为错误导致的事故约占事故总数的80%。在整个工程建设中，最关键的因素就是人的因素。工程的结构安全、质量管理等各个方面都离不开人的管理和参与，因此人为的失误，会对桥梁工程造成重大影响。桥梁安全性和耐久性不足，会造成严重的工程事故，甚至有可能导致坍塌。

1.3 恶劣的社会影响

桥梁工程的质量，直接关系着百姓民生，代表着政府的形象。一旦桥梁工程质量出现问题，就会影响政府在市民心中的形象，造成恶劣的社会影响。

2 桥梁的安全性、耐久性差的原因分析

国内桥梁设计普遍存在着耐久性和安全性不足、结构正常使用性能差等问题。这些问题很难在短期内得到根本解决，作为设计人员，必须要分析原因，要充分考虑现有的施工技术、施工水平，结合材料特性，才能制定科学的设计方法来提高桥梁的使用性能。随着经济的高速发展，人们对物质生活要求越来越高，对桥梁工程的使用年限要求也越来越高。欧洲规范规定各种土木工程结构物的使用寿命不得低于100年，美国规范将合理的使用寿命界定在75～100年。与国外桥梁设计规范相比，我国的公路桥梁设计规范的安全储备并不低，但是由于实际运营车辆的荷载水平超标、施工质量控制不力、工程项目得不到及时的养护管理等多方面的原因，出现了桥梁毁损的实例。

2.1 设计理念比较落后，思考片面化，目光不够长远

2.1.1 路桥工程是一项复杂庞大的系统工程，是由很多结构件组合而成的。设计时，各个结构件的安全性和耐久性是应考虑的主要目标和方向，而结构的整体性往往容易被忽视，造成了整体安全性和耐久性的欠缺。

2.1.2 随着技术不断发展和应用，越来越多的新材料和新技术应用于现代的路桥工程中。设计人员的设计理论没有及时更新，设计理论和设计思想的落伍是造成不安全因素的主要原因之一。

2.1.3 设计人员在设计过程中，缺乏长期发展的眼光，静态的传统的设计思维不利于设计出优秀的与时俱进的作品。设计人员如果缺乏整体性的持续性的设计思维，设计作品就只能满足现状的强度要求，但是难以满足长期的耐久性要求。

2.1.4 为了控制和节约成本，设计人员往往过多地考虑节约造价成本，因此容易忽略设计的长远性，为桥梁质量埋下隐患。

2.1.5 设计中没有能够对桥梁在不同的环境和使用条件下的结构体系进行细致的分析和思考，设计对象和构造布局呈现出单一化，往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。工作中的重心停留在设计建成时期结构的工作和服务能力，缺乏对桥梁实际使用过程中的性能表现的思考，更谈不上提前预设劣化环境对桥梁性能的影响。

2.2 施工的质量控制不严

随着多处桥梁事故的曝光，桥梁工程的安全性逐渐成为人们关注的焦点。对已发生的事故做原因剖析可以发现，多数的事故都与工程施工质量控制不力有关。具体包括工程材料的选购不合格，施工工艺不符合相关规定，施工管理不善等等，这些原因造成工程质量无法达到有关规范的要求，为桥梁安全埋下了隐患。桥梁工程的材料应该具有抗压性好、轻便的特点，尤其是钢筋混凝土的使用必须按照科学的比例调试。设计方案如果不能结合当地的地形、气候条件，如空气湿度、地基松软程度等，就会出现钢筋保护层不足和目前广泛出现的构建开裂问题。水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力世家不合理等因素可能在短期不会对桥梁的正常使用产生影响，但是必将影响桥梁的使用寿命，影响桥梁的安全性和耐用性。

2.3 桥梁工程的监督管理体系有待进一步完善

桥梁施工需要专业人员做监督管理，施工之前，桥梁的结构构造体系、结构材料的使用在工程建设的全过程都需要专业技术人员的管理。现实施工过程中，由于工作人员疏忽导致的数据失实、结构整体性和延长性不足，冗余性较长等问题就时有发生；此外，施工过程中的图纸不明、混凝土的等级判定、钢筋直径、构件截面的厚度等问题都需要专业人员的考核。任何环节的疏忽都有可能为桥梁的使用埋下隐患，影响桥梁的耐久性和安全性。

3 提高桥梁安全性、耐久性的措施

3.1 逐步健全设计规范

设计规范的健全是一个长期的过程，需要广泛借鉴发达国家的经验，尤其需要明确职责和权限，健全规范、标准是减少桥梁事故的根本措施，需要业内同仁的长期一致的努力。

3.2 不断更新设计理念

国内对于桥梁结构耐久性的研究始于20世纪90年代，在社会各界的关注和支持下，目前已经取得了许多优秀的成果。但是这些研究成果大多是从材料和统计分析的角度出发探究提高桥梁耐久性的方法，而对于结构和设计角度出发的改进方法很少。国内外专家通过多年的研究，逐步讨论了结构在使用期间的检测、维修、加固的新技术，对不同工程结构物的灾害和可接受的危险水平和评估进行了深入研究，提出了耐久性设计的概念。结构耐久性设计是综合考虑了经济因素、使用年限要求以及设计规范要求的设计理念。在日后桥梁耐久性研究中，设计者需要不断革新设计理念，理解新的设计理念的精髓，并不断致力于研究定量化的桥梁耐久性设计方法。

3.3 重视对疲劳损伤的研究

桥梁结构所承受的动荷载会对其结构产生循环变化的应力，从而导致桥梁的疲劳损伤。由于桥梁材料具有不均匀性、非连续性的特点，当桥梁遭受非均匀的荷载作用时，材料的缺陷会逐渐发展，最终形成大的裂纹。如果裂纹得不到及时有效的控制，就很有可能发展成材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损失很难检测出来，但是其后果十分严重。多年来，疲劳损失一直是钢桥设计的核心问题之一，近年来，疲劳损伤研究已经逐步渗透到了混凝土结构中，但是由于起步时间晚，研究水平十分有限，对于使用期受腐蚀的钢筋混凝土构件的动态性能和疲劳性能的研究还需加强。疲劳损伤的研究不仅对于关键部位，而且对于整个结构的耐久性和安全性都有重大的意义。

3.4 充分重视桥梁的超载问题

桥梁超载现象导致的桥梁提前报废现象十分普遍，其原因主要体现在以下三个方面：早年修建的老桥随着时间的推移，无法负载现代化的运营；二是桥梁建成后车流量超过了设计之初的预计；三是车辆的违规超载。桥梁超载是引发疲劳问题的元凶之一，会加剧桥梁的结构破坏。一旦超载导致的桥梁的内部损伤不能恢复，就会影响到桥梁正常荷载的工作状态。这就对桥梁的耐久性产生了重大的影响。该问题的解决不仅需要交管部门的大力协作，也需要设计者多思考，主动分析和研究超载的原因和后果。

4 结语

桥梁的安全性和耐久性研究需要长期的坚持的努力，只有不断借鉴国外的经验和方法，加强施工质量控制和监督管理，不断更新设计理念，创新设计方法，才能做好桥梁的耐久性设计。同时，我们也需要重视疲劳和超载等关键因素对于桥梁结构耐久性的影响。

［1］周金鹏.结构桥梁安全性设计若干问题的思考［J］.安全与健康，2006，（5）：37-38.

［2］陈江成.桥梁结构耐久性的影响因素与设计对策［J］.中国建设信息，2007，（3）：61-62.