道桥设计技术的近况及改善措施

张青峰

摘要：当今社会，国内对道桥设计技术的要求很严谨，特别是其安全使用性能和持续耐久性能在道桥建筑业内已经成为一种概念受到人们关注，既没有对桥梁的使用寿命提出确切的要求，又没有对其耐久性进行专门的设计。由于桥梁安全性和耐久性设计没有受到设计师的重视，导致当前桥梁事故频发、使用寿命短以及结构性能差等问题的发生。因此，道路桥梁的安全性和耐久性设计成为现阶段优化桥梁设计的重要内容。

关键词：道路桥梁设计；设计技术现状；改善措施

1 道路桥梁设计原则

关于道路桥梁建设过程中，对于建筑用地资源是否合理利用，设计技术是否先进，是否尊重依靠实际，在很大程度上取决有道路桥梁设计水平和质量，在进行道路桥梁设计时应坚持以下原则：1）严格执行国家现行的道路桥梁设计规范以及国家批准技术标准；2）设计时要注意因地制宜，以节省建设资金为目的，在切实满足建设要求的同时，就地取材，节约各种资源，缩短建设工期；3）在设计时，积极将设计标准化，尽量采用“可靠性设计方法”以及“结构优化设计”等现代设计方法；4）积极采用新技术、新手段以及更加经济、合理的新材料。

2 道路桥梁设计近况

道路桥梁在设计时，不规范或者在施工过程中不注意施工质量的控制，均会成为道路桥梁的安全隐患。道路桥梁的机构安全性主要体现在桥梁结构整体的牢固性以及构件的承载能力两个方面。桥梁结构的整体性是指在桥梁结构出现局部破坏时，要避免发生大规模倒塌，结构安全性好的桥梁，能够在应对地震、爆炸等灾害时发挥较大的作用，能够有效减轻灾害的损失度。桥梁构件的承载能力是指桥梁要具有承载一定车辆、地震、超载以及一些人为因素等外来作用力的能力，对桥梁承载能力造成最大威胁的就是负荷超载，负荷超载会造成桥梁承受应力变大，导致结构破坏，还有可能造成桥梁内部结构的损伤而不能恢复，使桥梁在正常负载情况下发生变化，桥梁的安全性遭到破坏。

桥梁结构设计的首要目的是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构建和连接的设计，但是在实际设计工作中，关于桥梁安全性设计上存在许多问题，如在设计上，设计师态度不严谨，计算失误等均会缩短道路桥梁的使用寿命，并出现安全隐患；设计人员常常只满足于规范对强度计算上的安全度需要，对于桥梁的结构构造、结构材料、结构之间的连接以及结构的维护往往被忽视；设计时对计算图式以及桥梁受力路线不明确，造成局部受力过大的现象；设计师对桥梁结构的整体性以及延性考虑不足，冗余性小。

2.1 道路桥梁耐久性设计

所有事物均有自己的寿命，道路桥梁也是一样，如果不进行必要的维护工作，就会大大缩短道路桥梁的使用寿命。而在现实生活中，道路桥梁的耐久性常常被忽视，设计师往往将各种载荷作用下道路桥梁的结构强度作为重点，道路桥梁的耐久性要求考虑较少，并没有具体设计计算出道路桥梁的使用寿命。在道路桥梁实际建造和使用过程中，会受到各种各样的环境因素、有害化学物质的侵蚀以及各种人为因素的外部作用，导致到路桥梁结构材料的功能不断退化，影响桥梁结构的耐久性。不少桥梁、虽然满足了设计规范的强度要求，仅用了5～10年就因为耐久性出了问题影响结构安全。实际上关于道路桥梁耐久性设计方面存在一些问题，如混凝土等级强度过低，保护层厚度过小，桥梁结构件截面过薄，钢筋直径过细等问题，均削弱了道路桥梁的使用耐久性。加之在道路桥梁使用过程，中对其结构及功能也没有做出全方位检测控制，影响结构的安全性，造成道路桥梁事故的发生。

3 道路橋梁设计改善措施

3.1 合理选择道路桥梁的设计方案

合理选择道路桥梁设计方案，能够大大提高桥梁的安全性和耐久性。道路桥梁结构设计的主要形式包括大跨径桥梁和标准跨径桥梁两种。大跨度桥梁设计具有较强的个性特征，可以根据不同的控制因素实施不同的设计方案，与之相反的标准跨径桥梁则具有较多的共性特征。由于标准跨径桥施工方便、造价经济标准化，能够预制装配等优点，在实际设计过程中常常选择标准跨径桥的设计方案。

3.2 科学选择道路桥梁结构材料

道路桥梁具有较强的安全性和耐久性的关键就是钢筋混凝土的质量及合理使用。钢筋混凝土的质量能够直接影响到道路桥梁结构的安全性、适用性以及耐久性。混凝土的耐久性主要取决于混凝土的材料组成，其中影响较大的是水灰比、强度等级以及水泥用量等。设计时要严格遵守桥规JTGD62，其对道路桥梁结构耐久性的设计要求做了基本规定，明确规定了在不同的使用环境下选择不同钢筋混凝土的要求，对于混凝土耐久性影响较大的水灰比、最低强度等级、水泥用量、最大氯离子含量和碱含量等均作了明确的规定。因此，提高桥梁钢筋混凝土结构耐久性的关键一方面要加大混凝土保护层厚，以保护钢筋免于锈蚀，另一方面要防止和控制混凝土出现裂缝。

除要遵照以上规范的要求进行设计外，还要采取构造措施，从根本上控制和防止混凝土在使用和施工过程中出现大范围的非工作裂缝。在实际中，提高水平防收缩钢筋的配筋率和箍筋间距的规定，能够有效防止和控制混凝土收缩裂缝的出现。

3.3 加强道路桥梁结构安全性和耐久性设计

桥梁在使用和建造过程中，必然会受到各种外来因素的作用，如环境、有害化学物质的侵蚀、车辆、超载、人为因素、地震、风力等，同时桥梁自身结构材料性能也会不断退化，这些因素均会造成桥梁结构发生不同程度的损坏。尤其是大跨径桥梁，很多大跨径桥梁由于拉索的耐久性问题而不得不进行提前换索，这样不仅影响了桥梁的正常使用，还会造成一些不必要的经济损失。因此，在进行桥梁设计时，提高对桥梁的安全性和耐久性设计的重视，有效避免此类现象的发生，提高道路桥梁的使用寿命。

3.4 杜绝桥梁超载

道路桥梁超载情况有三种：第一，车辆违规超载；第二，早期修建的桥梁时间过长，常常是超载运营；第三，桥梁车流量超过原设计时的标准。其中，车流量超载和车辆违规超载在道路桥梁超载运输中比较普遍，道路桥梁由于老龄化而负载运行以及车流量超载主要是设计载荷的变化以及交通量的增加两方面使桥梁超载；车辆违规超载主要是由于车辆的使用者违法超载运行。道路桥梁超载运行一方面能够引发桥梁疲劳，造成桥梁疲劳应力加大，引发桥梁结构破坏事故的发生。另一方面由于超载造成桥梁内部结构的损伤不可修复，导致桥梁在正常载荷下的工作状态发生变化，最终造成桥梁的安全性遭到破坏。

3.5 借鉴国外的优秀经验和成果

现阶段，我国桥梁在设计方面存在的问题主要是桥梁结构在正常使用方面性能较差，如桥梁的线形不平顺、接头容易跳车、振动过大以及结构易开裂等，且存在桥梁安全性和耐久性问题。对于我国桥梁在设计上出现的这些问题，我们应当参考国外先进的桥梁设计技术，认真研究优秀设计以及优秀施工的经验。可以采纳欧洲国家对桥梁结构性能的设计经验，包括结构变形、对桥梁结构出现裂缝的处理以及消除或者减小振动的方法、手段等，进一步增强桥梁结构的安全性和耐久性设计。

4 结语

综上所述，桥梁的安全性和耐久性设计已经成为决定桥梁质量的关键问题，关于桥梁结构体系，结构构造，结构材料以及结构维护等方面的问题需引起桥梁设计人员的高度重视。要积极借鉴国外成功的设计经验和施工方法，在设计上不仅要考虑建造成本，注重桥梁建成时的工作性能 ，还要重视运营期间的维护成本以及使用寿命相对应的成本效益，并且加强桥梁的设计理念及结构体系的安全性和耐久性设计，加快推进我国道路桥梁基础设施建设的健康发展。