道路桥梁设计问题思考

祁玉基

[苏交科集团（甘肃）交通规划设计有限公司，甘肃兰州730010]

0 引言

在道路桥梁设计管控过程中，工程师以及设计人员需要开展顶层分析，对其中的各项隐蔽工程、隐蔽项目进行重点分析管控，结合精细化的设计理念、设计措施，提高道路桥梁设计水平，最大程度地避免问题的发生。

1 道路桥梁设计问题分析

1.1 道路桥梁耐久性未得到重视

在道路桥梁设计工作中，设计人员往往只关注道路桥梁的造价、成本、质量以及施工安全性问题，没有对道路桥梁工程所具备的耐久性进行细致全面的分析。道路桥梁的耐久性设计包含多项内容，良好的设计方案能够提高桥梁的耐久性，能够进一步延长道路桥梁的使用寿命，保证通行安全。在实施耐久性设计的过程中，设计人员需要开展综合全面的设计调研，对工程材料、工程设计方案进行严格管控，但是部分设计人员在道路桥梁设计过程中往往只开展局部结构设计、计算分析，却没有从道路桥梁的总体构造以及隐藏细节之处出发来完善工程设计，导致桥梁的耐久性大幅度降低，道路桥梁的安全性得不到保障。

除此之外，在桥梁的耐久性设计过程中，工程师也忽视了对钢筋混凝土工程的规划管控，比如对钢筋混凝土工程中的各项掺和骨料、水灰比设置不合理，导致道路桥梁在后续使用过程中存在开裂的情况（见图1），降低道路桥梁的使用寿命以及通行安全性。此外，在对道路桥梁的耐久性进行设计评估的过程中，设计人员也未进行综合全面的计算分析，在桥梁设计板块，设计人员需要开展极限设计的计算分析工作。所谓极限设计技术，则是通过计算模拟对道路、桥梁的极限状态进行评估，对道路桥梁的承载能力以及主体结构的稳定性进行考量。在极限状态设计过程中，设计人员要保证桥梁的主体结构受力均匀，但是其中却涉及较多的内容，设计人员在设计过程中往往对各项数据信息考虑不周，未对其中所存在的模块碰撞、干涉问题进行细致、高效地评估，导致桥梁的极限分析工作还存在相应的欠缺，并且在对桥梁耐久性进行设计的过程中也缺少融入相应的BIM 数字化系统来实施相应的建模分析，以至于工程设计还存在较多的缺陷和不足。

图1 混凝土裂缝

1.2 道路桥梁设计方案过于落后

在对道路桥梁进行规划设计的过程中，设计人员应当参照国家当前在交通建筑领域的立法管控标准，对道路桥梁的设计标准以及工程质量进行明确，以此来规划设计方案，评估设计需求。但是大部分设计人员在道路桥梁设计过程中还沿用陈旧落后的设计方案，无法满足工程项目施工建设需求。比如在道路桥梁设计过程中，设计人员对桥梁的计算图式需要进行多方面的论证，但是由于在设计期间，设计人员理念落后，导致桥梁计算图式和实际路线无法得到明确，存在局部受力过大的情况。并且部分设计人员未严格参照当前国家在道路桥梁混凝土使用等级方面所提出的新要求，导致混凝土工程的质量过低，无法满足道路桥梁高效率运作的需求，最终出现保护层厚度不达标、钢筋直径选取过小的问题，从而给道路桥梁的安全性和耐久性造成严重的影响。

由于设计方案落后、设计形式过于单一，以至于设计人员在计算分析的过程中容易出现计算失误的现象，从而造成一系列的安全问题。在对道路桥梁工程进行规划设计的过程中，设计人员需要从以下几个方面来开展相关工作，即从工程质量、工程造价、施工难易度、工期长短来明确相应的设计指标，但是在当今新经济发展态势下，在对道路桥梁进行施工设计管理也需要整合相应的经济指标，由于设计人员设计观念落后，对各项经济指标分析不明确，导致工程设计还存在较多的弊端，比如在道路桥梁设计过程中，对新材料、新工艺、新结构的使用还存在相应的欠缺，部分设计人员在道路桥梁设计过程中也未参照工程建设地的实际状况，未结合当地的自然气候环境条件来完善工程设计，一味地采取模仿或抄袭原有方案的模式来开展设计工作，导致道路桥梁工程设计缺乏针对性和侧重性，比如在工程项目设计过程中，工程师需要结合不同区域的地质沉降问题，对桥墩以及公路基础进行定性化管控，合理选取相应的软弱地基处理方式来改善基础结构，但是由于大部分设计人员采取千篇一律的设计手段，不注重设计创新，导致道路桥梁在后续使用中还存在相应的沉降问题。

1.3 匝道桥独柱墩梁桥倾覆问题

在城市内部的大部分匝道桥梁的运营状况却保持良好，并且具备成熟完善的桥梁养护管理机制，运维人员在日常保养工作中也开展了总体规划管控，使得匝道桥梁的使用寿命得到有效提升。但是部分远离监督管控的匝道桥梁或高速公路立交匝道桥梁却存在梁桥倾覆的状况，而出现这一现象的根本原因一方面在于相关桥梁维护管理不当；另一方面则在于工程设计不合理。出现桥梁倾覆的问题多数是在于前期工程设计未考虑相关区域的土质地层状况，设计人员未进行前期设计考察，未明确相关地基的理化特性，使用单一的地基处理技术，导致桥梁设计不达标，最终出现桥墩倾覆的问题。

2 解决桥梁设计问题的策略分析

2.1 优化混凝土工程，完善工程耐久性设计

对道路桥梁存在的断面老化等质量问题进行综合管控具备较大的工作量，同时道路桥梁的运营管理工作也是一个动态化的过程。在前期规划设计之初，项目方需要严格参照项目需求，结合工程项目的特征以及周边环境状况，对道路桥梁后续的综合运行状况进行预测评估，以此来完善工程耐久度设计，使得工程项目的强度等级能够达到相应的规范标准。在提升道路桥梁耐久性设计质量的过程中，设计人员需要进行多方面论证，设计人员需要开展全面的受力分析，评估道路桥梁的承载能力以及桥梁通行的稳定性，规范各项设计规程，并且重点关注混凝土浇筑、振捣、运输、保温等各项工作，减少混凝土裂缝数量，以此来提高道路桥梁运行的安全性和稳定性[1]。

在此期间工程师以及设计人员需要进入现场完成规划设计，由于道路桥梁以及整个公路工程具备较大的空间跨度，因此在不同的地质环境情况下需要开展差异化的设计管理，比如不同区域具备不同的气候环境条件，并且具备不同的温差、空气湿度，要想提高道路桥梁耐久性设计水平，工程师应当评估各个区域所存在的各项自然气候因素，并且在相关区域开展一系列的试验检验，对混凝土结构材料的水灰比、水量、骨料含量进行合理设置，确保相关区域工程施工能够满足质量管控需求。此外，为了提高道路桥梁结构稳定性，增强桥梁的耐久性，设计人员还需要结合特种混凝土材料的使用，而特种混凝土材料中包含特种的掺和骨料，如钢筋纤维、碳纤维甚至是玻璃纤维，通过有效管控混凝土内部各项掺和骨料的比例，可提高混凝土结构的稳定性，进而增强混凝土结构的耐久性。因此在提升混凝土结构的耐久性过程中，工程师需要进行多方面的论证，尽可能结合实地调研以及实地试验检验，对混凝土工艺、混凝土工程设计方案进行合理评估，以此来提高道路桥梁的耐久性。

2.2 优化桥梁软弱地基设计处理

在道路桥梁工程设计过程中，完善软弱地基的处理管控工作具备较大的现实意义，通过分析可以看出，部分道路桥梁出现倾覆、倾斜的状况多半是由于相关区域存在软土地基、软弱地基的情况，但是由于设计人员在对软弱地基进行处理管控的过程中采取统一标准化的处理措施，未进行实地考察分析，导致道路桥梁地基的处理水平还无法得到有效提升。常见的软弱地基处理方式相对较多，比如可以结合强夯法、注浆法、换填土法、积密法，通过改善软弱地基内部的理化特性，控制软土地基中的水分含量来提高软弱地基的承载能力，最终提高道路桥梁工程的稳定性，使得桥梁的承载能力能够得到有效提升。

但是由于道路桥梁的规划设计也具备较大的空间跨度，如果仍然沿用统一的管控标准来对软弱地基进行处理则不利于提高施工管控水平，并且不同的软弱地基的处理方式也具备不同的工程成本，如果沿用千篇一律的处理方式则会带来较大的成本损失。因此在对道路桥梁的软弱地基进行规划设计的过程中，工程师需要进行现场实地考察，合理选用地基处理方式，尽可能提高道路桥梁工程的稳定性和可靠性[2]。一般情况下，针对淤泥含量以及湿性土含量相对较多的软弱地基，设计人员可以结合注浆灌注法，通过对软弱地基内部增加相应的水泥注浆，实现对软土地基的固化处理，以此来夯实地基结构（见图2）。

图2 桥梁地基加固

而针对软土层含量相对较少的区域，工程师也可以尝试借助换填土法，通过将相关区域的湿性土进行替换处理，将其转变为结构稳定性良好的干性土，之后再进行一系列的夯实处理，对相关土层进行紧密管控，以此来提高相关区域的地基承载能力。除此之外，针对部分特别难以处理的软土地基部分，设计人员则可以结合复合桩技术，利用复合桩技术则是在相关区域的软土空间，通过打下相应的硬质桩，用此类硬质桩来作为基础承载单元，避免主体结构与软土层直接接触，以此来有效避免桥梁工程的沉降问题，从而提高桥梁工程的质量。因此在对道路桥梁的软弱地基进行处理的过程中，设计人员需要结合行之有效的处理方式，参照不同区域软土层的结构特性，优化软土层的设计以及软土地基的设计方式，改良相关区域软土层的理化特性，提高道路桥梁工程结构的稳定性[3]。

2.3 实施设计责任制

通过以上的分析可以看出，在道路桥梁工程设计规划过程中，包含较多的现场实地勘察项目，设计人员需要具备较高的职业道德素养，能够在设计规划过程中秉承精益求精的管控意识，以此才能够提高道路桥梁工程的设计品质。相关施工单位、企业应当制定成熟完善的设计责任制，使设计人员能够在设计过程中充分发挥自身的主观能动性，同时相关设计人员也需要具备基本的责任意识、安全意识、成本意识，结合实地调研，完善设计方案，实现创新设计。除此之外，企业以及相关单位也需要完善公平公正的设计审核制度，对设计图纸进行多方面地审核论证，对其中的隐蔽工程以及设计不合规的地方进行有效管控，提高审计管理水平、管控效率，最终提高工程项目的设计质量。

2.4 结合BIM 数字化系统完善桥梁综合设计

BIM 数字化系统在当今桥梁工程设计过程中的使用相对较为常见，结合BIM 数字化建模系统，通过输入各项参数信息，可对桥梁工程的综合状况进行模拟评估，以此来改良设计，指出当前工程设计中存在的缺陷和不足。并且结合BIM 数字化系统完善道路桥梁设计也能够降低设计成本，设计人员也可结合该系统与各主体单位进行交流合作、交流互动，对于开展后续的技术交易活动也具备较大的促进作用。

3 结语

总体来说，在道路桥梁设计过程中，设计人员需要结合全过程动态化的设计管理思想，对道路桥梁的耐久性问题、设计方案问题以及关键区位置如闸道、桥梁柱以及关结构问题进行分析评估，结合精益化、精细化的管理措施，优化混凝土工程，完善耐久性设计，加强对桥梁软弱地基的设计处理，提高桥梁的综合承载能力，实施责任制，确保设计工作能够正常高效地进行，并且依托BIM 数字化系统，进一步完善设计。在相关领域，企业单位还应当结合更数字化、信息化的分析要素，并且完善大数据库资料的建设，收集相应的设计方案，确保后续的设计工作更加科学高效。