公路桥梁设计的安全性和耐久性研究

□张辉 王春晓 李闻涛

公路桥梁设计的安全性和耐久性研究

□张辉 王春晓 李闻涛

公路桥梁设计；安全性；耐久性；使用性能

随着我国社会经济的快速发展，我国建筑行业也随之得到了很大发展，公路桥梁工程建设项目逐渐增多。然而，公路桥梁在使用过程中存在的问题也逐渐显现出来，主要是在桥梁设计过程中存在的问题。笔者主要分析我国公路桥梁现状、影响桥梁使用寿命的原因，并提出增加公路桥梁的安全性和耐久性的一些办法。

一、公路桥梁现状及设计问题

随着我国经济的快速发展，人们生活质量有了很大提高，越来越多的人有了轿车等交通工具。交通工具数量的迅速增加，对公路桥梁来说是一个极大的考验。近年来，各地相继发生了一些桥梁垮塌事件，相关部门在对垮塌桥梁的勘察中发现，公路桥梁在从设计、施工到保养的整个过程中都存在着很多安全隐患。究其原因，主要是在我国传统的公路桥梁设计中，安全性一直是设计者普遍关注的重点，但桥梁的耐久性却甚少考虑，因而存在很多安全隐患。设计上的缺陷导致桥梁车辆事故频繁发生，如何提高公路桥梁的安全性和耐久性越来越受到人们的重视。

二、影响公路桥梁安全性和耐久性的原因

1.公路桥梁设计不合理

需要承认的是，在公里桥梁的设计中，我国桥梁设计人员仍有很多需要改进的地方。部分设计人员缺乏实践经历，他们虽然有一些理论知识，但考虑问题时不够全面，设计的公路桥梁不够科学或者缺乏实用性。很多公路桥梁的设计人员虽然普遍都比较重视公路桥梁结构强度的安全性，但往往忽略了公路桥梁设计的合理性。这些设计上的问题使得公路桥梁的安全性与耐久性在源头上的安全就得不到保障，自然会对后期的施工建设及使用带来较为严重的影响。

多数公路桥梁设计人员在设计桥梁时，基本是根据理论（如有关规定的强度指标等）来计算确定结构强度，很少考虑或根本就不考虑公路桥梁在实施过程中所用材料、施工方法等因素对公路桥梁安全性和耐久性造成的影响。有些设计人员在设计时不考虑公路桥梁的安全性和耐久性，盲目地增加公路桥梁的强度，缺乏公路桥梁整体设计的意识。还有一些设计人员很少考虑到桥梁在使用过程中的受力路线，致使桥梁从一开始就有很大的安全隐患；选用的混凝土强度与公路桥梁设计的强度不符合，或者是保护层厚度薄等因素使得桥梁在使用时安全性和耐久性都得不到保证。

2.施工过程存在的问题

目前，在一些地方桥梁垮塌事件时有发生，严重威胁到国家经济和人民生命财产安全。有关部门对桥梁垮塌事件的统计显示，我国对公路桥梁的使用寿命限制一般是100年，但很多公路桥梁在使用不到10年时间内就有很多问题出现。2001—2006年的5年时间里，我国有37座桥梁发生垮塌现象，其中有13座桥梁发生比较大的事故，致使177人受伤、182人死亡，平均每年都会有7.4座公路桥梁垮塌。统计发现，施工单位在建设工程时操作不规范是桥梁塌陷的主要原因。

在公路桥梁建设工程中，一些施工单位不重视公路桥梁的重要性，为获得更大的经济效益，私自使用不符合设计标准的建筑材料，以次充好，致使公路桥梁严重缺乏机械强度；部分施工单位缺乏规范管理意识，致使在公路桥梁施工过程中没有专业人士对施工进行专业化的管理。当然，还有一些是由于施工人员本身不具备一些专业知识，缺乏安全和质量意识。这些问题都导致公路桥梁的施工操作规范不到位，在安全性与耐久性上留下很多安全隐患。

三、提高公路桥梁使用性能的办法

1.正确理解桥梁寿命含义，增加公路桥梁耐久性在公路桥梁设计方面，设计人员应由传统的增加桥梁强度应对桥梁满载情况的观念，逐渐向在满足载荷强度需求前提下还要满足桥梁寿命需要的设计思路转变。我国对公路桥梁使用寿命的规定是100年的期限如何验证、确定，仍需要设计人员经过大量模拟实验来论证，还需要设计人员全方位地考察当地的交通等因素，确保在公路桥梁安全性的基础上增加其使用寿命。

2.重视外在因素对公路桥梁的损坏问题

在公路桥梁使用过程中，狂风、大雨、地震、空气中的有害物质等自然因素都会对公路桥梁表面造成损坏，汽车等交通工具在行驶时造成的震动会轻微地引起桥梁内部结构变化。这是因为在施工过程中不可能做到材料的均匀性，长此以往必然会使桥梁有外部的裂痕。若不及时处理，公路桥梁在以后的使用过程中会逐渐损伤混凝土及钢筋结构，影响公路桥梁的耐久性和安全性。特别是在海边的公路桥梁，空气湿润会对常规公路桥梁造成严重侵蚀。这些地方的公路桥梁在设计时，就要考虑到自然因素的影响，给桥梁设计较厚的防水层。

3.设计时要考虑到公路桥梁超载问题

公路桥梁超载现象可以说是普遍存在的，一方面可能因为桥梁使用时间长，本身强度下降，致使承载能力下降；另一方面则是设计者在设计时低估了当地的交通环境，致使公路桥梁在使用时严重超载，与原设计相差甚远。

公路桥梁一旦超载使用，将会产生严重的难以修复的内部损伤，即使严格控制了公路桥梁承载量，桥梁内部发生的变化也是难以恢复的。如用混凝土制造的公路桥梁在一段时间内的超载后会发生开裂现象，在限定车流量、对裂缝进行修复后，桥梁内部的损坏也已经减小了弯矩，致使桥梁强度发生降低，事实上公路桥梁的承载量已经降低了。

4.做好调查研究内容

为了增加公路桥梁的安全性和耐久性，设计单位在拿到指标后，应立即组织队伍对当地的地质环境、人文环境等进行考察，得到所建公路桥梁的资料，设计出符合桥梁要求的参数和方案，对路线比较长的公路桥梁，一定要高度重视桥梁的耐久性，用更科学、更具有实用性的方法做出设计方案。

公路桥梁的设计存在问题会严重影响人身安全与财产安全，因此对公路桥梁的设计一定要予以重视，尤其是设计者一定要把在施工过程及投入使用后可能出现的状况考虑完全，设计出更具有使用性能的公路桥梁，严格要求施工人员使用符合标准的建筑材料，为促进公路桥梁建筑工程的可持续发展提供保障。

（作者单位：中国公路工程咨询集团有限公司）

10.3963/j.issn.1006-8864.2014.1.021