我国桥梁耐久性设计中存在的问题及对策研究

牛自礼

摘 要：随着我国社会经济的快速发展，道路交通建设规模不断发展壮大，推动着我国道路桥梁设计技术水平不断提高。其中，桥梁设计的耐久性直接影响桥梁寿命、桥梁质量及安全。本文首先分析我国桥梁耐久性设计现状，然后探讨桥梁耐久性不足引起的危害，最后提出改进桥梁耐久性设计的对策，希望为提高我国桥梁耐久性设计水平提供可行的方式方法。

关键词：桥梁设计;耐久性;危害

中图分类号：U442.5文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）28-0111-03

Research on the Problems and Countermeasures of

Bridge Durability Design in China

NIU Zili

（Pingdingshan Road Traffic Survey and Design Institute，Pingdingshan Henan 467000）

Abstract： With the rapid development of China's social economy， the scale of road traffic construction continues to grow， which promotes the improvement of road and bridge design technology. Among them， the durability of bridge design directly affects the bridge life， bridge quality and safety. This paper first analyzed the current situation of bridge durability design in China， then discussed the harm caused by insufficient bridge durability， and finally put forward countermeasures to improve bridge durability design， hoping to provide feasible methods for improving the level of bridge durability design in China.

Keywords： bridge design;durability;harm

因我国地域辽阔，山川河流众多，道路桥梁成为人们日常通行中不可缺少的基础交通设施。桥梁作为我国道路的重要组成部分，特别是大、中桥梁对当地的政治、经济、国防等都具有重要意义，对推动地区之间、民族之间沟通交流、友好交往、维护社会稳定、民族稳定都发挥着不可替代的重要作用。桥梁的形式特色因各地区地理气候、文化习俗以及社会生产力发展水平及实际需要而各具特点。为了使桥梁建设质量达到设计要求，满足人们出行需求，实现桥梁建设的经济效益，设计人员就必须重视桥梁耐久性设计问题，提高桥梁通行质量，延长使用寿命。

1 我国桥梁耐久性设计现状

道路交通对我国经济社会发展具有重要作用。桥梁设计不仅对桥梁外观、质量安全、使用寿命等有重要影响，而且关乎着道路交通安全、人民群众生命安全。在分析桥梁设计存在的问题时发现，有的设计方案没有明确结构的计算图式与受力路线，使桥梁局部受力过大;有的则对混凝土的强度设计过低、保护层厚度过小、钢筋的直径与桥梁受力不匹配，这些都是降低桥梁结构耐久性的影响因素。很多橋梁在设计建设中虽然满足了强度要求，但是在投入使用几年后就会出现影响结构安全的问题，耐久性不足已成为当前桥梁设计中亟待解决的问题。我国桥梁耐久性设计中主要存在以下几方面问题。

1.1 桥梁耐久性设计没有得到足够的重视

目前我国桥梁设计中着重分析桥梁承受的强度，对桥梁耐久性的设计考虑欠佳，表现在能充分把握桥梁强度极限状态，而对使用极限状态的条件及后果缺少有效设计。

桥梁在使用过程中的状态及长期使用后的变化在桥梁的寿命周期中占据主要地位。设计人员在桥梁设计过程中，大多只是把耐久性作为概念简单提及，并没有对所设计桥梁的使用年限提出明确的规定，对提高耐久性的设计措施没有进行深入研究，包括使用什么样的材料、采取怎样的结构措施等以实现桥梁耐久性[1]。此外，在桥梁设计中耐久性还包括定期养护措施的设计，但目前，并未对桥梁在不同使用阶段需要采取的养护措施进行规定，致使桥梁后期养护管理缺乏阶段性、目的性，影响桥梁使用寿命。

1.2 桥梁耐久性设计方法不合理

在桥梁设计过程中，需要有科学完善的理论作为基础，在严谨的科学理论基础上，编制合理、可行、经济、适用的设计方案，以此保证桥梁设计的可行性和实效性。但目前，桥梁设计大多借鉴以往经验，未能根据地区差异及实际交通需要选择设计方法，导致设计方法不合理，从而直接影响后期施工质量。

1.3 对桥梁设计管理缺乏监督

当前，在桥梁设计过程中，未配置监督员对设计过程进行全程监督，导致设计质量不高。在桥梁投入使用后，因公路桥梁质量问题引发的交通事故处罚对象多为施工单位，对其严肃追责。部分桥梁发生交通事故除了确实是因施工质量不达标、偷工减料造成的外，还可能是因设计方案不合理引发的。但在实际处罚中，往往对桥梁设计方缺乏处罚约束。因此，我国应完善设计过程监督管理制度，规范设计方法，有效提高设计质量[2]。

2 桥梁耐久性不足引起的危害

桥梁工程具有投资大、受环境影响大、技术复杂、维护成本高、修复难度大等特点，一旦出现问题，造成的影响是多方面的。

2.1 造成经济损失

我国桥梁基本上是由国家出资投建的，对于每一项桥梁工程，都要根据其规模投入不同程度的人力、物力、财力。如果桥梁缺乏耐久性，在未达到使用年限前经常出现质量问题，不仅会直接影响桥梁安全，而且需要投入巨大的经济代价进行维护与修复，严重的甚至需要拆除修建，在维护、修建中对当地社会经济会造成不利影响;同时，在多次修复中又需要投入人力、物力、财力，造成经济损失。

2.2 容易引发重大事故

从以往桥梁交通事故来看，绝大多数都是因为人为因素造成的，人为因素主要表现在结构设计、施工质量及管理各个方面。如果在设计过程中不能及时纠错，尤其是对耐久性设计因素考虑不全，加上施工过程中出现不当管理，在后期投入使用中就会出现各种问题，从而引发严重交通事故。

2.3 造成不良的社会影响

如果桥梁在施工完成后未满足当地实际需要就重新进行修护、拆除重建，容易造成老百姓口中常说的“拆了建、建了拆”，在社会造成不良影响。若桥梁发生严重的工程事故，不仅会造成人们的心理恐慌，不利于社会稳定，而且会影响政府与人民群众间的亲密关系，不利于党对人民群众的领导[3]。

因此，设计施工单位必须重视桥梁耐久性设计，做到提前预防、加强管理，以及时发现问题、解决问题，维护人民群众的根本利益。

3 改进桥梁耐久性设计的对策

重视桥梁耐久性设计，合理提高桥梁的使用寿命，是设计每一阶段、每一环节都不容忽视的重点。在设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性。笔者结合自身多年工作经验，提出以下几点改进桥梁耐久性设计的建议。

3.1 桥梁耐久性设计要加强整体性、系统性

桥梁设计工作开展前，设计人员要进行实地勘查，掌握水文地质及其他可能对施工带来影响的因素，并查阅相关资料，系统、全面地联系理论进行研究分析。整体性、系统性地优化桥梁耐久性设计，包括桥梁使用寿命设计、使用性能设计、建设成本设计、可持续发展设计[4]。

对于桥梁使用寿命的设计，需要依据当地经济需求、交通运输量及地质环境等数据进行研究确定。对于桥梁性能的设计，应该充分结合所在区域需求、历史文化条件、风俗习惯、自然条件等确定桥梁桥型及等级，突出当地的地域特色，如在地方旅游经济发达的地区，可优先选用拱桥，拱桥造型圆润、优美，成本低，可增加地区文化气息。若在跨度较大的地区，可选用斜拉桥结构，斜拉桥结构是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合而成的，斜拉桥的拉索体系能减小梁体内弯矩，减轻结构的重量，因此在大跨度桥梁建设中较多应用斜拉桥形式。对于桥梁成本进行控制时，应在实现桥梁性能需求的基础上，节约桥梁建设成本，坚持合理、科学、规范设计的原则，最大限度地发挥桥梁的经济价值。在设计过程中，要坚持可持续发展原则，要求设计人员掌握当地自然环境特点，减少工程对周围环境及农作物的影响，坚持资源消耗最小化[5]。

3.2 设计中明确桥梁通车荷载量

在桥梁运行阶段，车辆超载引发的问题在前期不易被发现，到一定阶段后，桥梁材料出现损耗、结构出现损伤，会使桥梁出现安全问题。因此，在计算荷载时，首先需要分析当地交通运行状况，统计当地车辆通行量，并分析经过该桥梁可能达到的行车数量及重载货车比例，将这些数据作为计算荷载的参数。其次，确定结构设计荷载模型时，以工程实际情况为基础，计算出桥梁均布荷载参数，以准确反映桥梁在重载车辆达到峰值时所受到的影响，进而明确桥梁结构的荷载分布状态。在计算桥梁车辆荷载值时，要先确定基础使用年限，利用公式[FTx]=[Fx]×（使用时间年限）进行计算，此公式可以准确计算出相应的技术值，进而确定桥梁最大车辆荷载值，最终明确设计中的主要技术参数，以满足桥梁耐久性的使用需要[6]。

3.3 加强设计人员理论知识学习

设计人员要重视桥梁耐久性设计的重要作用，无论是在桥型选择上还是在桥梁构造细节上，都要慎重考虑桥梁的耐久性。例如，在设计一座中小跨径的混凝土连续桥梁时，是采用体内预应力束还是体外预应力束？大多数桥梁设计师偏向选择体内预应力束，这主要是因为设计人员对体外预应力束了解不够深入，而国内的体内预应力束已有成熟的经验和理论。设计人员未更新自身的知识体系，加之国内本身对体外预应力束的研究就少，造成可借鉴的经验不多，因此对体外预应力束的应用存在一定的误解，认为因体外束钢筋需暴露在空气中，会对耐久性造成一定影响。但事实上，体内预应力束是在混凝土内部，若内部结构腐蚀则不易被检测到，不能及时发现问题，进而造成桥梁结构被破坏;但体外预应力束暴露在混凝土外，其锈蚀状况更容易被检测和发现，便于及时更换钢束。因此，设计人员在设计过程中，要充分考虑施工的可行性，施工过程中及后期运行中病害的可检查性等，提高思想认识，学习国內外先进经验及设计施工理论知识，坚持理念创新[7]。

3.4 提高对桥梁耐久性设计的监督力度

解决桥梁耐久性设计中存在的问题，除了要提升设计水平外，还要加强桥梁耐久性设计的科学管理，使设计项目在进行中得到有效监督，进而使得桥梁耐久性设计规范化、制度化。第一，要加强对设计人员的职业道德教育，提升设计人员的职业素质;第二，实施奖罚明确的体制机制，加大奖惩力度，在奖惩机制的激励作用下，增强设计人员的责任意识、担当意识和创新意识;第三，专门设置监管部门，对桥梁设计工作严格把关，明确分工及责任人;第四，建设单位也要跟进设计进度，确保设计的科学性与合理性，依据自身施工经验与设计人员进行有效沟通，降低桥梁耐久性设计出现问题的概率;第五，政府部门也要做好监督和检查工作，本着对人民负责的原则，加大对桥梁耐久性设计相关工作的监管力度，保障交通基础设施的经济效益得到最大化。

4 结语

随着我国运输经济的发展，公路桥梁建设速度逐渐加快，为了保障桥梁使用的安全性和稳定性，在设计阶段必须确定最佳的设计方案。桥梁设计工作的复杂性较高，涉及的影响因素较多，所以，设计人员在设计前要深入工程现场进行勘查，掌握当地自然环境对工程的影响因素，并结合当地交通运行状态，计算确定桥梁荷载参数，以保障桥梁满足实际交通运行的需要。为了优化设计方案，提高桥梁耐久性，设计人员要不断更新扩展自身理论知识，掌握施工新技术、施工新材料，使施工人员依据施工设计方案进行施工，提高施工质量。此外，设计人员要时刻与施工单位保持沟通，结合施工详情，对出现的施工问题制定相应的解决方案，并依据规章制度上报管理部门。只有提高桥梁耐久性设计质量，才能有效延长桥梁使用寿命，为当地经济的发展提供有力的支持。

参考文献：

[1]孙丽丽，赵巧慧.道路桥梁设计中的隐患及解决措施分析[J].江西建材，2015（7）：120-121.

[2]杨霄.浅谈桥梁设计的耐久性[J].青海科技，2011（2）：114-115.

[3]刘东明.浅析造成桥梁设计耐久性较差的原因[J].中国科技财富，2011（3）：80.

[4]李晓光.桥梁工程结构耐久性设计实践探微[J].科技创新与应用，2018（30）：95-96.

[5]王晓宇道路桥梁设计中的安全性与耐久性设计[J].绿色环保建材，2018（9）：116-117.

[6]康二刚.基于桥梁耐久性和安全性的设计思路分析[J].交通世界，2018（20）：123-124.

[7]卢建庆，宋亚洲.大跨径公路桥梁设计标准化的关键问题探究[J].中国标准化，2017（20）：169-170.