强化公路桥梁稳定性设计思路分析

文/付方玉、熊尧

1 前言

从我国交通发展历史方面分析，公路桥梁对于交通事业的发展有着重要的影响。但是，目前的道路交通运行车辆数量比较多，增加了桥梁的运行压力，因此在设计环节，本文结合实际情况采取针对性措施，提高公路桥梁的设计总体水平，从根本上解决和处理安全性、舒适性的问题，进而保证公路桥梁运行更加稳定与安全[1]。

2 公路桥梁中的稳定性设计问题

2.1 桥梁设计标准较低

随着我国经济与社会的高速发展，桥梁承载力有了很大提升，但是很多城市在道路建设的过程中，依然使用传统设计理念，等级比较低，设计方案根本不能符合当前的运行标准，进而造成很多安全事故发生，严重威胁人们的生命安全。

2.2 施工和管理水平很低

在桥梁运行过程中，发生了一定程度的坍塌、损坏等事故，这是因为有些桥梁的施工和管理水平比较低，不能达到规定标准要求，桥梁可靠性比较差；另外，设计方案中选择的材料的强度性能不足，不能符合技术的标准要求，建设难以达到规范性的要求，偷工减料的问题比较严重，材料选择和使用以次充好，完全忽视设计方案和技术标准的规定，这些都有可能导致桥梁运行安全性难以达标，出现严重安全事故[2]。

2.3 不合理的桥梁设计

在设计方案确定的过程中，设计人员确定设计方案时都会从结构强度性能方面出发进行数据计算，但是若没有从结构体系、结构组成结构、结构施工材料、结构维护与管理、耐久性设计以及施工环节的人为因素方面考虑和分析，就容易导致结构的可靠性很差；此外，设计人员的专业素质比较低，很多设计人员的经验严重不足，工作积极性也比较差，不能积极学习先进设计理念和文化知识；另外，通过静态性的思维解决当前的技术发展问题、桥梁不同的应用环境以及设计对象都会给结构体系造成不良影响、规范化标准比较差、没有选择新技术、新材料以及新工艺，同时各种先进技术的研发和应用不能顺应社会的发展和进步，导致很多设计理念不能有效应用，极大影响整个桥梁结构的性能，同时还会对项目的运营造成一定的威胁，尤其是投入较长时间运行的桥梁项目，可能会出现很多质量问题和安全隐患，而这些都是设计人员需要综合分析的问题[3]。

2.4 耐久性考虑不足

当前我国很多桥梁项目在设计中，都有如下的倾向和问题：设计方案确定过程中，没有充分分析耐久性方面的问题，或者只是将耐久性作为一个基础的因素考虑和分析，没有明确规定使用年限方面的标准要求，导致耐久性设计无法达到规定标准。在具体的桥梁设计环节，设计人员应从材料、结构、环境等方面出发进行分析，保证结构符合耐久性标准，同时还要确定具体的维护条件，以保证桥梁运行更具安全性和标准化[4]。

3 公路桥梁中稳定性设计方面的加强措施

3.1 加厚保护层设计

当前，很多建筑工程结构都会选择使用钢筋混凝土复合材料进行施工，这是组合形成的混合混凝土结构体。一般情况下钢筋容易受到外部环境而出现腐蚀问题，比如生锈、氧化、氯化等，而混凝土可以充分保护钢筋结构。在混凝土包裹钢筋材料之后，可以消除腐蚀的问题，提高结构耐久性。但是，混凝土的作用是双重的，混凝土结构的各个组分会给钢筋材料产生影响，如果在混凝土加入砂石材料，则会将其在钢筋内部相对移动情况下出现磨损钢筋材料的情况，或者其中还有部分化学组分给钢筋带来腐蚀影响，也会导致腐蚀严重的问题。此外，如果不能适当处理混凝土结构，就会导致浇筑后出现严重腐蚀问题。在钢筋混凝土结构的浇筑、养护等过程中，只要发现钢筋混凝土存在任何问题，工作人员都应及时解决和处理，以防止产生更加严重的负面影响。通过混凝土结构对钢筋进行保护，可以提高保护效果，从根本上去除各种腐蚀性问题，促进钢筋强度、刚度的提升，满足桥梁的承载性能需要[5]。

3.2 钢纤维混凝土设计

在桥梁工程中，钢筋混凝土结构会给生态环境造成不利的影响，成本也比较高。另外，通过采用钢纤维混凝土进行施工，能够有效提升结构的稳定性。与传统钢筋混凝土材料对比分析，钢纤维材料的加入不仅可以保证强度性能合格，其他方面的性能也都比钢筋混凝土材料要好，成本也更低；同时，钢纤维混凝土材料的抗压性能也比较高，都比传统材料更具优势[6]。因此，对于温度变化比较频繁、交通流量非常大的公路桥梁项目，使用钢纤维材料可以有效降低裂缝的发生率，防止出现裂缝扩散的情况，进而可以延长公路桥梁的使用寿命，降低项目成本，提升整体效益。在公路桥梁的设计中，相关人员应尽量选择使用钢纤维混凝土材料。在具体应用中，避免发生结团问题，合理优化施工流程，并做好钢纤维混凝土设计方案的确定工作，各个组分的材料质量合格，严格按照工艺顺序进行投料搅拌制作，从而提升钢纤维混凝土材料的性能，满足公路桥梁的运行需要[7]。

3.3 防腐涂层设计

钢筋混凝土是目前公路桥梁的主要施工材料，应用范围比较大，但是对于各个关键性的结构部分，钢筋砼的应用仍然受到很多因素的干扰和影响。比如，某些公路桥梁项目实施中，附带有桥墩结构形式为“V”或者“W”形，导致某些低洼的部位上极易产生积水的问题。长期运营下，如果没有组织专业人员及时清理，积水逐步深入结构内部，和钢筋接触后就会导致腐蚀问题加重。因此，在公路桥梁结构的设计中，设计人员应该综合分析合适的公路桥梁结构形式，并逐步改善这一问题。当前，很多公路桥梁都会选择使用环氧树脂类型的胶结剂进行钢筋防腐蚀处理，主要是将其涂刷到表面，形成具备防腐蚀效果的表面结构，进而提升钢筋耐久性，延长公路桥梁的使用寿命[8]。

3.4 大力引进计算机技术

目前，在公路桥梁设计计算、绘图等环节，都会通过计算机开展设计，以此可以保证设计工作顺利进行，提高设计质量，达到现场施工的要求。此外，虚拟技术的研发和使用，提升了规划设计水平，能够将设计方案以真实桥梁的形式展示出来，准确分析项目存在的问题和不足，优化设计方案，进而切实提升公路桥梁的总体水平，满足现代交通运行需要[9]。

此外，在桥梁稳定性设计过程中还需要引进新型桥梁抗震设计方法，提高桥梁的稳定性。另外，一旦桥梁结构自身力大于地震作用力时，就会给桥梁稳定性造成很大影响，严重时还会出现结构破坏以及结构折损等问题。因此，在进行稳定性设计中相关设计人员可以通过使用BIM 技术进行设计，BIM 技术具备可视化、建模化以及信息共享等功能。设计时通过构建BIM 精度模型，只需要将相关设计参数输入到模型系统中，就能将桥梁各方面参数直观地展示给设计人员，设计人员可按照桥梁抗震需求调整设计值，从而提升整体设计效果。此外，在桥梁抗剪力设计以及延伸力设计上，同样也可在模型中进行模拟，评估桥梁抗震能力。

3.5 增加节点连接设计中的稳定性

在桥梁节点连接设计环节中，传统的方式会将把关结构简化为联系连接的方式，这种方式刚性不足会出现变形等情况。所以，在节点连接设计上需要提升节点连接刚度，提升整体稳定性。首先，设计人员需要计算连接点的承载范围，确定承载能力理论值，然后针对墩柱下部埋深以及墩柱面积进行计算，以保证墩柱与结构节点的连接质量得到提升，减少结构因素以及外界因素产生的荷载作用引起质量问题。

4 结语

总而言之，在公路桥梁稳定性设计的过程中，要想达到稳定性的要求，就需要工作人员在设计方面综合评估桥梁稳定性的运行状态，从而在设计层面、材料以及技术上加大研究力度，探寻出科学有效的设计手段，提升设计能力。