公路桥梁设计中的安全性和耐久性分析

文/黄升、蒋明

1 前言

当前我国公路桥梁广泛建设，极大促进了交通事业的发展，给人们生活质量的提升起到积极的促进作用，同时也对公路桥梁的建设质量提出更高的要求。尤其是对公路桥梁的设计重视度逐步提升，给后续的工程质量管理和提升有着促进作用。

2 安全性和耐久性的重要意义

2.1 严重安全事故

公路桥梁设计方案确定的过程中，要考虑到当地的设计情况，同时分析交通运行的需要，不能盲目地追求外部的美观性和经济效益方面，这样会严重影响公路桥梁的安全性和耐久性，甚至会导致公路桥梁在运行中发生严重的安全事故问题。这种情况主要是因为公路桥梁在设计施工中，并未综合分析当地的具体情况，设计方案存在明显的缺陷和问题，导致施工难度比较高，增加了安全事故发生的概率。此外，公路桥梁在投入运营后，因为施工中没有做好严格的管理和控制，也会造成巨大的安全隐患，损坏整体项目的综合效益[1]。

2.2 社会正常发展

设计方案缺乏合理性，导致公路桥梁项目的安全性、耐久性无法保证，后续使用中不仅存在安全事故问题，还会导致严重的经济损失，给人们的日常生活、工作和学习产生不利影响，阻碍社会的稳步发展。如果出现这些情况，社会稳定无法保证，社会发展停滞不前，给人类社会的进步都会造成极为严重的负面影响。

2.3 重要性分析

公路桥梁对于城市现代化建设、经济与社会的发展起到积极的促进作用。基于此，对于公路桥梁的安全性要求是非常高的。安全性的提高，主要是从桥梁的承载力和结构性能的提升方面出发，进行必要的质量评估和管理，综合分析各项质量安全数据，掌握桥梁承载力方面的需要，使桥梁各个结构设计达到合理标准。耐久性就是在项目的运营阶段，达到极限条件下的使用年限，这要从工艺、材料以及成分等角度做出分析和控制。公路桥梁的施工问题如果不能有效解决，会导致严重的安全事故发生。比如出现坍塌和裂缝问题，会导致安全事故的出现，所以必须要做好桥梁的安全性和耐久性的管理。此外，对于施工周期比较长、复杂性比较高、投资非常大的公路桥梁项目，应该保证设计方案达到科学性与合理性的要求，保证施工现场顺利进行，防止出现工程较差的情况存在，切实提升项目的经济效益与社会效益[2]。

3 影响安全性和耐久性的原因

3.1 设计结构不完善

设计人员并未掌握足够的公路桥梁设计专业知识，也没有充分的重视设计质量的要求，知识体系并未完全的建立，设计规范性的管理比较匮乏，导致了这些设计理念中存在缺陷和问题。比如有些设计人员并未完全了解公路桥梁的设计规范，只是按照施工单位的要求确定设计方案，设计理念没有技术的更新，使很多设计方案都不符合工程的实际情况，安全性和耐久性根本无法满足要求，最终造成公路桥梁的设计难以达到实际使用标准。

3.2 管理不衔接

当前我国公路桥梁建设规模逐步增大，但是安全事故的发生率却逐步增加，坍塌和损坏的问题普遍存在，极大威胁了社会的稳定与发展。究其原因，就是设计和施工存在不合理的情况，施工管理工作未能有序进行，设计方案和现场施工情况不相符合，施工理念的贯彻落实存在严重的偏差。施工环节偷工减料，没有按照设计方案和技术标准组织开展施工，且受到外部自然环境、地形条件等因素的影响，设计方案明显缺陷，现场管理问题频发，让项目根本无法进行，极大影响了工程的总体质量水平。

4 安全性和耐久性的具体关键环节

4.1 设计前的准备工作

在公路桥梁项目施工前，设计单位为了保证项目的使用寿命、质量符合要求，在设计前应该进入到施工现场勘察和分析，组织相关团队进行现场实际情况的全面调查和分析，对于可能存在的环境危害问题充分考虑，确保各项资料和数据都能够符合要求，给设计方案的确定提供良好的基础条件，提升设计方案的总体水平，降低安全隐患与问题。设计人员对设计方案进行总体性分析，掌握施工形态、施工材料等方面，保证后续的维护和管理有序进行，特别是施工技术的选择，一定要符合现场的实际需要，做好各项技术参数的管理和控制，分析桥梁的承载力等方面，及时将潜在问题彻底解决，积极防范可能存在的任何质量问题。此外，对于一些不可控的因素也要充分地考虑，制定出能够有效应对措施，灵活施工，在不可抗力因素影响中做出必要的调整。

4.2 结构的整体连续性

不断提升结构整体性、连续性，各个结构部分要达到平滑性的要求，避免在施工中出现损坏，使车辆通行更加舒适，这也是设计方案需要考虑的问题。公路桥梁建设过程中，使用杆状结构支撑，这样会导致截面出现不平顺变化的情况，所以设计中尽量不要使用这种结构形式，保证整体结构达到连续性的要求，提升结构的强度、韧性与稳定性。在施工环节，通过冗余设计的方式，让结构更具安全性，消除局部变形的问题，抵御风险，提升抗震效果[3]。

4.3 设计理论体系和构造体系的完善

当前在公路桥梁的设计中，并未有完善的结构构造体系和结论作为支撑，所以设计问题也普遍存在。因此，为了让设计方案更具科学性效果，就要不断完善构造体系和设计理论。具体可以从以下几个方面进行：实施必要的理论体系评估，及时发现体系建设中存在的问题，了解具体的安全系数、强度计算公式以及失效应力等方面的要求，实现多项技术参数的综合性分析，让各项数据的计算更加的准确。在设计阶段，综合分析公路桥梁的整体性、延展性和冗余性等方面，设计中要预留部分的余量，有效消除变形问题，提升结构的总体性能。

4.4 设计人员的专业素养

当前我国公路桥梁项目建设实际中，工作人员素质普遍比较低，设计水平也不高，为了使公路桥梁质量提升，设计人员要积极学习先进知识，提升设计水平。相关人员积极学习专业理论知识，不断丰富自身经验，同时相关单位也需要定期组织人员参与到培训和学习中，增强设计人员的意识。项目设计开始阶段，充分了解公路桥梁的实际情况，掌握各个部分的状况，分析现场的具体情况有序组织开展设计工作，保证工程项目的安全性和耐久性达到标准，为公路桥梁使用性能的提升奠定基础。

4.5 后期养护力度

除了上述几个方面的因素，超载问题也会给安全性和耐久性产生不利影响。在公路桥梁项目施工结束后，公路桥梁正常使用的过程中，存在有超载严重的情况，使桥梁承载的压力逐步增大，造成了桥梁损坏程度逐步加深，影响桥梁的使用寿命，还会爆发严重的安全事故。

5 技术策略和措施

5.1 荷载强度

公路桥梁在运营中存在的超载问题，主要是如下原因所导致的：施工中进行方案设计的过程中，没有充分考虑到当地交通运行的实际情况，估计交通运行量比较少。在桥梁的投入运营下，负载远超出设计的标准要求，进而存在超载问题。桥梁的运营时间比较长，自身的结构性能下降，承载力不足。只要是出现超载运行的情况，公路桥梁就会处于超负荷运转的状态，出现无法修复的病害问题，公路桥梁也会出现严重的开裂等问题。发生该病害后，进行桥梁的限流以及修复处理，无法完全恢复桥梁的性能。内部损坏已经存在，是无法修复的，极大威胁了公路桥梁运行的安全性。

5.2 关键技术分析

设计人员应该综合分析施工中所存在的问题，了解设计缺陷，实现整体结构的分析和强化处理，确保桥梁的质量水平得以提升。关键技术的强化分析应该从如下几个方面出发：耐久性分析中，做好关键技术参数的选择和控制，约束施工情况。耐久性的结构分析也很关键，要达到合理性的要求，严格控制混凝土结构质量水平。在技术分析中，耐久性指标一直都是设计人员比较重视的一方面技术参数，对于施工中可能存在的质量问题，应该采取必要的质检方式确定。设计人员需要做好技术分析工作，对后续的管理工作提起足够的重视，落实各项工艺路线，给建设施工的顺利进行提供良好基础。在设计环节中，不能强加防水层，应该合理控制各个结构部分。在材料选择时，桥梁结构稳定性都应该得到保护，桥梁排水功能也必须要提起足够的重视，确保桥面不会出现严重的积水问题，防止桥梁运行的安全性产生不利的影响。此外，还要重视细节方面的设计，比如混凝土种类选择要符合工程的实际情况，钢筋保护层厚度要严格的控制等等，从而保证公路桥梁的使用功能符合要求。

5.3 重视公路桥梁疲劳损伤的设计研究

公路桥梁项目在运营中，会承受很多荷载的作用，比如车辆荷载、风荷载等等，都会给桥梁产生比较大的内力影响，在这些内力的影响下会导致出现不同程度的振动反应，进而导致累积疲劳损伤的情况存在。因为该损伤问题严重，最终造成了公路桥梁出现裂缝问题，如果不能有效控制这些裂缝问题，必然会导致桥梁损坏，或者直接坍塌。疲劳是目前的钢结构桥梁设计中所需要考虑的因素。在实际中，钢结构桥梁因为疲劳损伤所导致的事故问题普遍存在。此外，对于疲劳损伤的研究不仅需要从桥梁的结构方面出发，还需要考虑到公路和桥梁的整体性连接中，很多情况下都是其中一个方面出现了疲劳损伤影响到整体结构的性能，最终出现了整个项目出现疲劳损坏失效等情况，威胁桥梁的交通运行安全性。

6 结语

公路桥梁建设对于我国交通、经济与社会的发展都有着重要的影响，关系到人们的日常生活。因此，需要充分重视公路桥梁的建设，确保其安全性、耐久性符合人们的使用需要，保证其发挥出应有的作用。当前我国的公路桥梁项目设计中有明显缺陷，极大威胁着工程的质量和安全，这就需要结合实际问题总结出切实可行的应对措施，不断总结经验教训，提升设计水平，为今后的公路桥梁事业发展起到积极的促进作用，带动经济与社会的稳步发展。