关于桥梁设计创新的思考

文/杨福欣 中国建筑东北设计研究院有限公司 辽宁沈阳 110003

1、桥梁工程设计中存在的问题

1.1 桥梁设计方案缺乏合理性

首先，一些设计者认为设计任务繁重，为了缩短施工周期，提高短期经济效益，在设计过程中只修改了原设计方案，这可以节约部分成本，但给以后的施工带来了极大的不便和影响，同时也容易造成返工。其次，桥梁的数量和规模都在持续上升，这对设计人员提出了更高的要求，但是在实际工作中，却没有进行设计方案的创新，同时还存在监管不到位的情况，导致市场环境非常混乱，最终导致桥梁设计方案无法满足工程需要，资源过度浪费，并且存在严重的安全隐患。

最后，地方政府过度干涉，很多的桥梁设计方案都没有遵循经济性的原则，部分政府官员凭借个人的喜好干涉设计方案，使得最终的设计方案无法体现出最优化原则，也无法满足实际要求。

1.2 设计结构构造体系不完善

在桥梁设计过程中，许多设计者只注重规范要求的内容，忽视了结构材料的耐久性和施工过程中的人体结构安全问题。在设计过程中，一些结构缺乏完整性和延展性。一些计算方案和应力线不清晰，这使得局部应力过大。在混凝土强度设计中，保护层厚度设计太小，钢筋直径规格不达标。在某种程度上，这些问题对结构的耐久性有很大影响，并将降低桥梁的安全性。此外，一些设计内容虽然满足设计规范中的强度要求，但是桥梁结构仅仅使用10年左右就出现了结构安全问题，因此，必须重视结构耐久性问题。

1.3 桥梁设计缺乏整体性

在桥梁设计过程中，设计者需要充分考虑桥梁的综合情况，不仅要充分保证其工程质量的安全可靠，还要保证其足够的稳定性和使用寿命。桥梁设计过程中有许多细节。只有确保所有过程的科学合理性，才能在桥梁施工完成后满足最终质量要求。目前，少数设计人员未能根据桥梁工程的实际情况进行设计，勘探及收集的数据不够深入、全面，从而导致设计方案与实际存在较大偏差。如果在设计的过程中忽视了整体性，必然导致桥梁存在较大的安全隐患，同时影响施工进度，增加施工成本。

2、现代创新技术在桥梁设计里的运用

2.1 强化疲劳损伤的研究

桥梁开始使用后，因为大部分时间它都受到风和汽车带来的载荷，这些载荷都是动态载荷，会导致桥梁结构的内应力随时发生变化。在正常情况下，桥梁是用混合材料精心建造的，不可避免地会有一些小缝隙，在这些小缝隙长期使用变化的影响下，它们很可能会逐渐发展和融合，最终在桥梁外部产生大规模裂缝，从而影响桥梁结构的可靠性。例如:在桥梁工程创建中，钢筋砼的运用十分普遍，然而因为其抗拉性比较弱，通常会产生相应各种程度的缝隙，这些缝隙在逐渐发展累积进程中，便会致使桥梁构造的疲劳损伤，对此种伤害，如果没有第一时间进行有目标性的处置，运用掌控手段，最终能促使桥梁构造脆性分裂等问题发生，并且难以挽回。但此种疲劳损伤在桥梁开始运用前期是难以被察觉与检查出来的，因此现代桥梁设计者一定要关注此项探究，且研究出切之可行的预防技术。

2.2 桥梁防灾减灾技术

现代桥梁防灾减灾技术的关键问题在于桥梁抗风设计精细化与数值化，鉴于功能的桥梁抗震设计、桥梁防船撞以及跨海桥梁抗台风浪耦合等方面。桥梁抗风设计精细化与数值化，是利用理论剖析、CFD数值模拟技术，针对桥梁缝针激励还有流体-同体耦合效果展开进一步的探究，深入提升与优化CFD技术，创建桥梁抗风虚拟现实与数值风洞技术，完成全体系、三维、高真实、全物理以及高清晰度的桥梁构造启动弹性数值模拟。鉴于抗震设计理念与不同干扰因素相结合的影响，投资效益分析的多层次抗震设计预防理念被用来展示结构目的效果的个性化，也有必要在不同抗震设防水平的基础上根据不同的预定效果目标要求设计结构，以确保在最佳经济条件下经济损失和人员安全在可接受的范围内。这座桥横跨海洋的跨度相对较宽，海平面较高，水深较深，而且气候、地质和水文等海洋环境因素非常复杂。台风和台风引起的大浪破坏力极强，它们在频谱、强度和方向上有多种关系，对跨海大桥的影响具有明显的动力特性、耦合性和随机性。在以前的设计中，瞬态风和波浪激励被认为是等效的静力。然而针对跨海桥梁来讲，台风引发的大浪与台风动态特点明显，具备显著的耦合效果。

2.3 重视桥梁构造的耐久性

大约20年前，桥梁建设问题引起了我国的关注。然而，这只是从财务角度考虑，许多研究是通过模拟实验和统计分析进行的。同时，也取得了许多成就。然而，随着时代的快速进步，如果我们想完全顺应社会发展的需要，我们必须不断地在技术和设计上创新，在设计理念上创新，从设计和施工方面加强桥梁建设的耐久性。在展开结构运算方法的探究时，不但要综合考虑桥梁整体结构，而且还要积极分析其有几率出现的自然灾害，还有交通事故等突发性因素。

2.4 加强仿生材料和新功能

现代桥梁施工技术主要得益于钢筋混凝土材料的发现和应用，也得益于人们对天然材料的改造和加工。钢筋混凝土不仅大大提高了建筑领域的进步水平，还促进了桥梁设计行业的许多变化。然而，材料是桥梁设计和建造中的一个重要因素，当然，它们也应该进一步发展和创新。例如，我们应该重视可持续发展。在建造桥梁时，相关设计者应该综合现有建筑材料的特点，并研究如何最大限度地发挥其性能。但是科技日新月异的环境下，仿生材料此种新兴物质的诞生与运用，进一步促进了桥梁工程的变革发展，其良好的转变了以往的钢筋混凝土材质，如果设计者可以为其提供合理的设计，其材质完全可代替钢筋混凝土。

结语：

近年来，随着经济的快速发展，我国的桥梁建设工作取得了非常可喜的成绩，但是由于使用期限的延长，许多质量问题已经开始出现。它们的存在严重影响了交通运输的发展和国家的经济工作。因此，作为设计师，我们必须积极改变设计理念，做好技术创新工作，以便我们能够积极学习国外优秀的设计理念，供自己使用。并结合我国的国情，确保设计作品不仅具有很高的实用价值，而且还能够有自身的独特性，确保桥梁建设工作更加安全，确保使用时间变长，从真正意义上带动我们国家的设计工作朝着新的方向发展。我们坚信在不久的将来，我们国家的桥梁建设工作必然会迎来新的明天。