探讨如何提高桥梁设计的安全性和耐久性的对策

陈晓梅

摘要：在经济发展的推进之下，我国交通工程的数量以及质量获得较快的提升，基于此，本文论述了在桥梁工程之中如何不断提升其安全性以及耐久性，保证桥梁的施工质量以及使用时长。

关键词：桥梁设计；安全性；耐久性

引言

进入21 世纪以来，我国在社会经济稳健发展的背景下，渐渐开始对基础建设工程给予了足够的重视。比如公路、桥梁工程的建设，我国在人力、物力、财力等多方面都加大了投入。对于公路桥梁建设工程来说，要想顺利开展，需要做好多方面的工作。其中，公路桥梁的设计便显得尤为重要。然而，还有很多因素会对公路桥梁的安全性及耐久性造成影响，比如设计理念较为落后、施工管理水平普遍较低等。鉴于此，本课题对“桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性”进行分析与探究具有较为深远的重要意义。

1、桥梁安全性和耐久性的现状

1.1、危桥数量多，安全性降低

在1982年的公路普查中，危桥总数占全国桥梁数量的3.45%在我国国道公

路桥梁中，桥梁的设计荷载等级低于公路一拍级约占5.4%，虽然我国已经加大对钢筋混凝土桥梁的维修加固，并投人大量的人力、物力、财力，但是桥梁老化的数量随时间的推移逐渐的增多，钢筋混凝土桥梁新生病害的速度仍远超维修加固的速度，月一些桥梁因承载力不足已不可正常运营，不得采取有效地限速限载运行，并对病害较严重的桥梁采取维修加固措施，提高其承载能力

1.2、耐久性能降低

由环境作用引起混凝土结构出现局部损伤，如环境中的C02.氯离子、水等

通过混凝土的缺陷渗人到结构内部，并与混凝土结构中的一些成分发生物理、化学反应，导致混凝土结构出现损伤，影响整体结构的承载能为与耐久性。

1.2.1、混凝土碳化

混凝土中的Ca4（OH）2和环境中渗透进混凝土中C02发生化学反应，使混凝土结构内部环境的碱度逐渐降低，破坏了钢筋表面的钝化保护膜，致使钢筋处于易氧化的状态，从而导致钢筋发生锈蚀反应。

1.2.2、氯离子浸蚀

桥梁结构受冬季除冰盐与海洋环境中氯离子的影响，氯离子透过混凝土构件表面的缝隙浸蚀到钢筋表面与钢筋发生电化学反应，使钢筋过早的锈蚀。

1.2.3、碱一骨料反应

碱骨料反应是指混凝土中的碱性物质与具有碱活性的骨料之间发生反应，反应所生成的产物吸水膨胀或反应导致骨料膨胀，造成混凝土开裂破坏现象，常被称为混凝土结构的“癌症”。

1.2.4、冻融循环破坏

冻融破坏，主要是渗人到混凝土结构内部的水分在冬季外界温度较低的环境下结冰冻胀，造成混凝土内部微观结构的破坏，经过长时间多次循环冻胀后，损伤积：造成结构表面层的剥落，混凝土结构的相对弹性模量降低研究发现，混凝土强度越高，其脆性越高，对应力也越敏感，在荷载重复作用下会产生更多的裂缝，而这些微裂缝又成为外界腐蚀介质进人混凝土结构内部的通道，从而加快混凝土结构破坏。

1.2.5、钢筋锈蚀

混凝土构件中钢筋钝化保护膜破坏后，钢筋在水分和氧气的作用下发生锈蚀反应，造成钢筋体积膨胀，迫使混凝土结构出现沿钢筋走向的裂缝，月使得混凝土与钢筋的粘结力降低。同时，钢筋表面积的减少，使钢筋混凝土构件的承载能力减弱，并随着时间推移，构件裂缝、变形逐渐增大，最终导致结构破坏。

2、提升桥梁设计安全性的措施

2.1、对设计的准备工作进行强化

在对桥梁工程进行设计之前，做好设计的准备工作显得极为重要，因为完善的准备工作能够为设计的优化提供保障依据。因此，设计单位在确定需要设计的公路桥梁工程项目之后，便需要组织好相关设计人员对施工现场展开调查，详细了解施工现场各方面的信息。进一步结合调查过程所收集到的实际资料展开设计。在设计过程中，相关设计人员还需要对桥梁的后期维修养护加以考虑，认清潜在的风险问题，制定有效的防范措施，从而使经济损失降至最低化。

2.2、提升设计人员质量意识

对于公路桥梁设计，相关设计人员占据主导地位，设计方案是否优化也与设计人员密切相关。因此，提升设计人员质量意识便显得极为重要。在进行项目设计过程中，不但要对公路桥梁的运载能力加以考虑，而且还需要对公路桥梁的使用寿命以及安全系数加以考虑，严格按照相关质量要求准则进行设计。并且公路桥梁工程主体方面需要选择值得信赖的设计单位，努力提升设计人员综合素质，以此为公路桥梁设计的优化提供充分有效的保障。

2.3、努力提升维护水平部分工程项目

往往后期维修养护所花费的资金远远大于设计所需资金，因此努力提升后期维护水平便显得极为重要。为了降低后期维护的工作负荷，在公路桥梁设计过程中，便需要对耐久性问题加以考虑，选择合理的施工材料，同时普通结构设计与耐久性结构设计两者之间的差异性，对公路桥梁的结构布局进行综合考虑，优化设计，使设计有利于后期维护。在认识到上述问题的情况下，积极开展后期维修养护工作，对公路桥梁的关键部位使用情况进行严格检查，做好尽早发现问题，尽早采取处理措施，从而为公路桥梁的安全性及耐久性起到保障作用。

3、提高公路桥梁耐久性的设计措施

3.1、控制水灰比与提高混凝土强度

混凝土拌合物的水灰比与混凝土强度是两个相互关联的因素。若混凝土拌合物的水灰比越小，则混凝土强度会越大，同时混凝土结构的密实度也会越高；相反，若混凝土拌合物的水灰比越大，则混凝土強度会越小，同时混凝土结构的密实度也会越低。而混凝土碳化主要外界环境中的CO2、S02等腐蚀性气体通过混凝土结构孔隙向内部扩散以及发生化学反应的过程，若混凝土内部结构密实程度越高，则腐蚀性气体向内部扩散的阻力会越大。因此，混凝土碳化速度与混凝土拌合物的水灰比成反比，且它是影响混凝土碳化速度的主要因素之一。

3.2、选取合适的水泥品种

由于水泥的品种较多，不同品种的水泥其化学组成有较大的不同，并对混凝土的碳化速度有不同程度的影响。研究表明，若混凝土拌合物的配合比相同，采用矿渣水泥的混凝土结构碳化速度比采用其它品种水泥混凝土结构碳化速度较快。此外，由于混凝土结构内部碱性物质含量受多方面因素的影响，即使采用同一类型水泥的混凝土结构，其碳化速度也不相同。

3.3、其他措施

混凝土水化硬化反应状态对混凝土碳化反应的速度有较大的影响。若混凝土浇筑施工质量不良，导致混凝土结构密实度较低，则会加快混凝土碳化速度；同时，若混凝土养护期表面失水较多，则会造成混凝土结构表层结构疏松，将会使得同一构件的不同部位其碳化速度存在较大的差异。

4、结语

综上所述，桥梁的耐久性与安全性不仅关系到了桥梁的使用效益，还直接影响到人们的生命安全，因此，为了确保桥梁的质量，就需要从设计环节上就抓好桥梁安全性与耐久性问题。这就要求首先要提高对桥梁结构上耐久性问题的认识，其次要将桥梁的损伤降至最低，再次同时抓好超载桥梁的设计与管理工作，最后要强化对桥梁施工质量的监管，并积极借鉴国外先进的设计理念。从而在提升我国桥梁的安全性与耐久性的基础上，确保实现桥梁工程的综合效益。

参考文献

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[2]程航. 如何提高桥梁设计安全性和耐久性[J]. 中华建设，2014，01：104-105.