关于路桥设计的隐患分析及解决策略探讨

黄春林

摘 要：路桥设计对路桥工程建设的意义重大，若结构设计安全等级低、环保问题不符合设计要求、结构耐久性底、结构抗震性能较低等隐患会严重影响路桥结构的正常使用。本文主要针对路桥设计中存在的隐患及相应的解决对策做简要的分析，以促进路桥工程的可持续发展。

关键词：路桥工程；结构设计；耐久性；抗震性能

1路桥设计中的隐患

1.1路桥设计安全程度低

在路桥设计过程中，一些桥梁设计荷载等级低，不满足现代规范设计的要求。同时，由于现代超速超载车辆数量增多，导致现代路桥安全程度降低。

1.2环境保护措施不到位

在现代路桥设计中，随着道路宽度增加，路基高度增加，使得土地利用面积逐渐增多，不仅占用有限的耕地面积，且一定程度上影响周围的环境。同时，道路设计中对道路垃圾等处理措施考虑不周全，导致道路垃圾越来越多，严重影响了周围的环境，需要提高道路路桥设计过程中环境保护的重视。

1.3 抗震结构设计的问题

在路桥结构设计中，需要重视结构的抗震设计。由于我国多数地区处于地震分布区，若桥梁结构的抗震设计不满足抗震规范要求，可能会在地震灾害发生时，无法承受地震灾害的作用。同时，一些设计院对结构的抗震设计不够重视，针对路桥工程设计，特别是针对中小桥梁结构未开展抗震设计，或者抗震设计模型与实际结构存在一定的差距，导致抗震设计结果与真实模型抗震性能存在较大的出入。或者是在抗震设计中，采用的地震水准强度较低，地震烈度不满足抗震要求，导致结构抗震设计存在安全隐患。

1.4耐久性设计不足

在路桥工程设计中，对混凝土碳化、冻融循环破坏、氯离子侵蚀、钢筋锈蚀等预防性设计考虑不周全。例如，在路桥结构受冻融循环破坏的影响，会造成混凝土结构内部发生受力性能的变化，若结构长时间经受冻融循环破坏后，结构损伤积累，并造成混凝土结构表层出现脱落现象，且混凝土结构弹性模量出现大幅度降低。若对混凝土碳化预防设计考虑不周全，可能会破坏钢筋表面的保护层，从而提前使得钢筋发生锈蚀现象，钢筋的表面积降低。

由于多数混凝土结构处于暴露的空气中，而空气中CO2透过混凝土表面的孔隙扩散到结构内部，并与孔隙溶液中的碱性物质（Ca（OH）2）发生酸碱中和反应。此外，CO2气体还与水化硅酸钙、硅酸二钙、硅酸三钙等物质发生碳化反应，并生成碳酸钙，其化学反应方程式如下：

混凝土碳化反应的主要产物CaCO3属于不溶解性物质，且碳化反应后生成物质的体积增加10%，长时间的碳化反应会导致混凝土保护层的锈胀开裂。

氯离子侵蚀是造成混凝土内部钢筋结构耐久性下降的重要原因。路桥结构中尤其是与冰盐海洋水接触的结构部分，氯离子渗透通过混凝土缝隙与内层钢筋发生化学反应，腐蚀钢结构，出现锈蚀等问题。钢筋锈蚀代表钢筋表面的保护氧化膜遭到破坏，内部化学反应/电化学反应加剧，生成气体等产物，整体体积膨胀，最终造成混凝土裂缝甚至断裂危害。

2路桥设计隐患解决措施

2.1提高路桥设计安全等级

（1）提高路桥设计水平

为满足社会发展的复杂要求，现代路桥设计技术日益成熟、设计规范及相关标准更新较快，路桥设计工作因定期组织经验丰富的设计、施工专家对相关行业标准、技术规范、法律法规进行研讨学习，为公路桥梁的设计工作提供基本依据。此外需组织一线路桥设计人员进行教育培训，提高其设计能力，培训可分为室内学术性专业设计知识培训及施工现场的实地培训，使其深入理解工程设计理念，改善设计思路，为施工方的动态需求提供保障。

（2）重视路桥设计的疲劳损伤

在路桥设计中，为了提高设计安全等级，不可忽视对疲劳损伤因素，深入研究结构发生疲劳损伤的原因，并结合具体的影响因素合理、科学的指定相应的解决对策。针对现阶段大跨度、高墩路桥结构，需要重视结构的疲劳损伤，避免结构发生疲劳损伤破坏。

2.2路桥设计的环境保护

（1）行车道绿化设计

在路桥设计中，需要重视人行道和车行道之间的绿化带设计，其可以为行人提供阴凉，并可以阻挡道路灰尘，减少尘土污染，且可以降低车辆行驶噪音，一定程度上提高了道路的环保等级。在路桥设计中，可以在 车行道中间设计行道树，例如灌木乔木、地表植物等，若重视乔木、需要制定合理的间距，并距离道路边缘一定的距离。

（2）在路桥路基设计时，可以降低路基高度，减少路基的占地面积，提高耕地的利用效率，从而在确保道路路基稳定性的基础上，减小路基边坡的坡度，实现土地利用效率最大化。

2.3路桥设计的耐久性方面

（1）控制水灰比，提高混凝土强度等级

混凝土水灰比和混凝土强度等级存在一定的联系，例如，混凝土的水灰比越小，则混凝土的抗压强度等级越大，且混凝土内部结构的密实程度也会大幅度改善，提高密实度。而混凝土碳化的机理是外界环境中的二氧化碳和二氧化硫气体通过结构孔隙进入结构内部发生化学反应。因此，若结构内部密实度较高，则会阻碍外界腐蚀气体进入内部，从而提高结构的耐久性。

（2）选择适宜的水泥品种

不同水泥具有不同的性能，对混凝土碳化的影响程度不同。例如，选用矿渣水泥，其混凝土结构碳化的速度比其他品种水泥的混凝土结构较快。此外，混凝土内部结构中的含碱量的大小，也对混凝土碳化具有一定影響，需要合理控制混凝土内部的含碱量，减缓混凝土碳化速度。

2.4 优化抗震结构设计

在路桥抗震设计中，需要加强对结构模型抗震验算，并针对大型、特大桥梁结构，采取一定的隔震设计措施。具体如下：

（1）选择稳定的建设场地，在路桥场地选址中，需要考虑该地区的地质状况，避免将路桥结构设计在地震断裂带上，应选择场地地壳稳定的区域；针对地质情况，应采用地质勘测技术，确定路桥基础的稳定性，避免路桥基础后期出现不均匀沉降，降低结构的稳定性。

（2）建立有限元模型。针对路桥，利用sap2000有限元软件建立抗震分析模型，且在有限元模型建立过程中，针对梁柱结构，需要采用实际尺寸建模，针对一些附属结构，需要将结构换算为质量，增加到有限元模型中，以减少有限元模型与实际结构受力情况的差距。并针对有限元抗震分析结构，针对梁、墩等关键部位，采用XTRACT截面验算软件进行强度验算，以确保关键截面的强度满足抗震要求，确保结构抗震设计满足规范要求。

（3）采用减隔震设计。针对一些重要路桥结构，可以采用减隔震设计，在墩顶 设置减隔震支座，或者设置黏滞阻尼器，增加结构的横向抗震性能，提高结构的自振周期，避免与地震灾害产生共振现象，提高路桥的抗震性能。

（4）采用抗震结构型式。在路桥结构抗震设计中，为了提高路桥的抗震稳定性，可以根据结构的功能选用合适的结构形式，提高结构的整体稳定性，增强结构抵抗地震的水平抗扭性能。

3结论

在路桥设计中，结构设计等级低、忽视环保问题、耐久性不足问题、结构抗震性能低等设计隐患，一定程度上降低了路桥结构的稳定性、安全性，需要深入研究，改善设计思维模式，不断创新新型的结构形式、结构材料，优化结构受力体系，从而解决路桥结构设计存在的隐患，促进路桥工程建设的可持续发展。

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