市政道路桥梁安全性与耐久性设计

胡群辉 胡建儿

摘要：道路桥梁设计不仅仅关系着城市交通的畅通性，还关系着城市经济发展，在设计过程中，要注重其安全与耐久，全面提升设计质量，确保其可靠发展。针对此，开展道路桥梁设计安全性、耐久性的研讨，通过对其设计进行分析，结合工程，旨在为市政道路桥梁的稳定发展提供可靠意见。

关键词：市政道路桥梁;安全性设计;耐久性设计

一、影响桥梁安全性和耐久性的因素

1.设计方面的因素

在道路桥梁设计中，设计理念和结构体系的构建是十分重要的。在具体设计过程中，部分设计人员不能真正从基础理论上对桥梁所受的力进行完整性的分析计算，只是沿用以往的经验进行粗略的计算，易导致桥梁结构产生变形。还有部分设计人员更多的是关注结构的强度，而忽略了结构的完整性及使用材料的合理性，这种人为因素也会在很大程度上影响桥梁的安全性和耐久性。

2.施工方面的因素

工程质量的好坏直接影响桥梁的使用，而在现阶段道路桥梁的施工中存在很多的问题。一些小型的施工单位，由于技术水平比较低，在施工过程中经常忽视现行的标准和规范，仅仅依据经验施工，有时通过降低规范标准进行桥梁建设，导致桥梁质量得不到保障，其安全性和耐久性也受到了不同程度的影响。很多道路桥梁使用才几年，就出现了各种各样的问题，例如钢筋锈蚀、钢筋外露、铰縫脱落等，这些都是桥梁安全性和耐久性方面存在的问题。一些施工单位为了获取较高的经济利益，以次充好，使用不合格的建筑材料;还有一些施工单位技术人员学历较低，技术水平不到位，在施工时操作不规范。另外，很多施工单位在施工管理方面做得不到位，未采取安全措施，没有对施工人员进行专业的桥梁安全和质量等方面的培训，进而导致了安全事故的发生，也严重影响了桥梁的施工质量。

3.后期养护管理方面的因素

我国道路桥梁的建设一般都比较注重前期的设计和中期的施工，很少关注桥梁在运营过程中的养护管理，这在一定程度上影响了桥梁的安全性和耐久性。例如遇到雨雪天气时，如果积雪和积冰处理不及时，就会化成水渗透到桥梁的面层和结构层，进而使得桥梁钢筋被锈蚀，混凝土出现开裂。桥梁的伸缩缝经常被垃圾填堵，如果不及时清理，就会影响桥梁结构在受力时的正常伸缩变形，使得部分构件被破坏，进而影响桥梁的整体稳定性。桥梁结构中的一些附属构件的使用年限较短，在发生破损或移位时，养护人员应该及时更换，以保证桥梁的正常使用，确保通行者的安全。这些后期维修养护中出现的问题都直接影响了桥梁的安全性和耐久性，同时也在一定程度上缩短了桥梁的使用年限。

二、提高桥梁安全性和耐久性设计的措施

1.构造安全性与耐久性设计方法

（1）一般构造

1）相关研究结果表明，在所有影响桥梁安全性和耐久性的非人为因素中，钢筋腐蚀是最为关键的一个因素。由于桥梁结构中的钢筋基本上全部被混凝土包裹在内，从而使得钢筋的腐蚀速度与混凝土的厚度存在着密切的关联性。但混凝土的厚度过大会导致材料浪费，而且会增大表面裂缝的发生概率。因此，要对混凝土的厚度进行合理设计。混凝土碳化是钢筋锈蚀的前提，一般情况下，只有保护层混凝土碳化，钢筋表层钝化膜破坏，钢筋才有可能锈蚀。

2）桥梁工程中的钢筋在不同环境中，对混凝土保护层厚度的要求有所差别，但必须使保护层的设计厚度大于钢筋的直径，预应力钢筋的保护层厚度应大于等于孔道直径的1/2，如果是采用先张法的构件，则保护层的厚度应与普通钢筋的保护层厚度相同，也可在原本的基础上增加10mm。当设计中选用的钢筋为直径16mm的热轧钢筋时，可适当降低保护层的厚度，降幅最多不得超过5.0mm。

（2）防排水构造

1）在桥梁设计过程中，要确保水能够及时、快速地从桥面上排出，避免出现积水下渗的情况。可将桥面设计成较大的坡度，以便于排水。桥面排水应通过专门设置的管道排出，不得将结构构件的混凝土表面直接作为排水通道。排水管道的出口不得紧贴混凝土构件表面，应离开混凝土墩柱或其他构件表面一定距离。

2）桥梁设计施工中，在没有特殊要求的情况下，不要将排水管置于混凝土内部，以免管道失效后，影响更换。可以采用悬挂的方式将排水管吊在桥面下，也可置于主梁空隙中，或是布设在边缘的管沟内。桥梁中设置的排水系统除了要坚固之外，还应耐用，要时刻保持畅通，选择的材料应具有良好的抗腐蚀性;在桥梁结构排水容易出现渗漏的部位，应设置替代出口，以免造成积水。

3）在桥梁防水构造设计中要遵循防排结合的原则，防水设计可采用以下措施：选择具有强抗渗性、耐高温性、黏结性的防水层，并精心铺设;桥面防水设计中，柔性防水和刚性防水相结合;加强梁端封头混凝土及铰缝施工质量控制，避免梁头和铰缝渗水。

2.结构优化设计措施

（1）结构整体优化

在桥梁结构设计中，可以将梁体与桥面铺装层有机结合起来，以此来增强桥梁整体抗疲劳损伤的能力，从而避免雨水下渗造成钢筋腐蚀，影响结构耐久性。桥面可采用高性能混凝土进行铺筑，并在铺装层内设置钢筋网（伸缩缝和连续墩墩顶设置加强钢筋网），避免混凝土开裂。在对主梁的结构进行设计时，可在梁体中设置排气孔，从而达到内部降温的效果。

（2）疲劳损伤设计

1）在材料的选择上，应采用高性能混凝土，以具有耐腐蚀性能的混凝土作为首选。应根据使用环境类别和环境作用等级，按照相关规范选用耐久性所需的混凝土最低强度等级、最大水胶比和混凝土胶凝材料等。

2）将安全性与耐久性设计作为依据，最大限度地降低结构疲劳损伤出现的几率。混凝土桩基、墩柱结构面临的腐蚀是地下水和地表水中硫酸根离子、镁离子、氯离子的化学侵蚀，主要通过提高混凝土的设计强度、增加保护层厚度、提高混凝土的密实性等措施来预防。在对混凝土进行制备时，应对水泥的用量进行控制，掺入适量的外加剂，减少水泥用量。

3）由于桥梁结构的疲劳损伤基本上都是荷载所引起，故此应加强抗荷载设计，从而使桥梁能够承受更大的荷载。如设置橡胶支座，并对支座的位置进行合理布设，从而发挥出支座的作用，避免其受到撞击。可在桥梁上设置监测设备，对桥梁进行安全监测，提前发现问题，及时进行处理，增加其耐久性。

（3）抗震设计

在桥梁结构设计中，为达到抗震规范标准要求，应对桥梁进行抗震设计。下部结构配筋应考虑抗震设计，桥墩墩柱设计成延性保护构件，保证抗震需求。

震害调查显示，在强烈的震动作用下，按规范进行抗震设计的结构很多情况下并不具备抵抗强震的足够强度，但有些结构却没有倒塌，甚至没有发生严重破坏。这些结构能够在地震中幸存，是因为结构的初始强度能够基本维持，没有因非弹性变形的加剧而过度下降，也具有较好的延性。

延性抗震理论不同于强度理论的是，其是通过结构选定部位的塑性变形（形成塑性铰）来抵抗地震作用的。利用选定部位的塑性变形，不仅能消耗地震能量，还能延长结构周期，从而减小地震反应。地震之所以造成结构损坏甚至倒塌，原因是其激起的地震惯性力超过了结构的强度。如果纯粹依靠强度来抵抗地震作用，无疑会造成材料的巨大浪费。因此，在抗震设计中，利用塑性铰减小地震力并耗散能量是行之有效的办法。

结束语

综上所述，为全面提升道路桥梁建设质量，保障安全与耐用，需要始终坚持安全、耐药的设计主线，结合地域差异，分析当地的地理因素、自然环境及气候变化，分析内外因素对工程的影响，将结果应用在具体设计中，全面确保道路桥梁安全、耐用。

参考文献

[1]陈亚彪.提高道路桥梁设计安全性和耐久性的措施分析[J].科技经济导刊，2020，28（24）：55+60.

[2]王宏.山区高速道路桥梁设计的安全性及耐久性问题探讨[J].工程建设与设计，2020（09）：130-131+134.

[3]姜会玲.道路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性的分析探讨[J].工程建设与设计，2020（07）：124-125+128.

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