提高橋梁設(shè)計(jì)的安全性和耐久性的對(duì)策

李 霞

（衡水市公路勘測(cè)設(shè)計(jì)所，河北 衡水 053000）

經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)的橋梁工程建設(shè)也迎來(lái)了建設(shè)的黃金時(shí)期。隨著國(guó)際金融危機(jī)的爆發(fā)，我國(guó)政府相繼出臺(tái)了許多政策加大基礎(chǔ)設(shè)施的投資，拉動(dòng)內(nèi)需是當(dāng)前我國(guó)政府重要的政策導(dǎo)向。受?chē)?guó)際和國(guó)內(nèi)的雙重影響，橋梁工程建設(shè)數(shù)目大幅增加。但是因安全性不高、耐久性不良等原因?qū)е聵蛄禾崆皥?bào)廢的事情也被頻頻被曝光。橋梁工作者有必要及時(shí)反省工作中的失誤，借鑒國(guó)內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，主動(dòng)思考工作中的不足，盡力避免事故的發(fā)生。

1 橋梁安全性、耐久性不足的危害

隨著施工技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，工程施工也向著大規(guī)?；?fù)雜化、功能多樣化的方向發(fā)展?，F(xiàn)代工程項(xiàng)目的共同點(diǎn)在于投資巨大，對(duì)技術(shù)條件要求比較高，對(duì)環(huán)境的影響較大，遭到破壞后的修護(hù)、加固難度大，因此，現(xiàn)代橋梁工程中，一旦出現(xiàn)安全性、耐久性不良等問(wèn)題，其影響十分惡劣。

1.1 巨大的經(jīng)濟(jì)損失

橋梁建設(shè)工程多需要投入大量的財(cái)力、人力和物力，如果在橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，考慮不到位，橋梁的安全性和耐久性就得不到有效的保證，在后續(xù)的橋梁養(yǎng)護(hù)和運(yùn)營(yíng)中就需要再次耗費(fèi)大量的資金，造成資源浪費(fèi)。

1.2 嚴(yán)重的工程事故

導(dǎo)致橋梁事故的原因是多方面的，但是據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，人為錯(cuò)誤導(dǎo)致的事故約占事故總數(shù)的80%。在整個(gè)工程建設(shè)中，最關(guān)鍵的因素就是人的因素。工程的結(jié)構(gòu)安全、質(zhì)量管理等各個(gè)方面都離不開(kāi)人的管理和參與，因此人為的失誤，會(huì)對(duì)橋梁工程造成重大影響。橋梁安全性和耐久性不足，會(huì)造成嚴(yán)重的工程事故，甚至有可能導(dǎo)致坍塌。

1.3 惡劣的社會(huì)影響

橋梁工程的質(zhì)量，直接關(guān)系著百姓民生，代表著政府的形象。一旦橋梁工程質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)影響政府在市民心中的形象，造成惡劣的社會(huì)影響。

2 橋梁的安全性、耐久性差的原因分析

國(guó)內(nèi)橋梁設(shè)計(jì)普遍存在著耐久性和安全性不足、結(jié)構(gòu)正常使用性能差等問(wèn)題。這些問(wèn)題很難在短期內(nèi)得到根本解決，作為設(shè)計(jì)人員，必須要分析原因，要充分考慮現(xiàn)有的施工技術(shù)、施工水平，結(jié)合材料特性，才能制定科學(xué)的設(shè)計(jì)方法來(lái)提高橋梁的使用性能。隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)生活要求越來(lái)越高，對(duì)橋梁工程的使用年限要求也越來(lái)越高。歐洲規(guī)范規(guī)定各種土木工程結(jié)構(gòu)物的使用壽命不得低于100年，美國(guó)規(guī)范將合理的使用壽命界定在75～100年。與國(guó)外橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范相比，我國(guó)的公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范的安全儲(chǔ)備并不低，但是由于實(shí)際運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的荷載水平超標(biāo)、施工質(zhì)量控制不力、工程項(xiàng)目得不到及時(shí)的養(yǎng)護(hù)管理等多方面的原因，出現(xiàn)了橋梁毀損的實(shí)例。

2.1 設(shè)計(jì)理念比較落后，思考片面化，目光不夠長(zhǎng)遠(yuǎn)

2.1.1 路橋工程是一項(xiàng)復(fù)雜龐大的系統(tǒng)工程，是由很多結(jié)構(gòu)件組合而成的。設(shè)計(jì)時(shí)，各個(gè)結(jié)構(gòu)件的安全性和耐久性是應(yīng)考慮的主要目標(biāo)和方向，而結(jié)構(gòu)的整體性往往容易被忽視，造成了整體安全性和耐久性的欠缺。

2.1.2 隨著技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用，越來(lái)越多的新材料和新技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代的路橋工程中。設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)理論沒(méi)有及時(shí)更新，設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)思想的落伍是造成不安全因素的主要原因之一。

2.1.3 設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，缺乏長(zhǎng)期發(fā)展的眼光，靜態(tài)的傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思維不利于設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的與時(shí)俱進(jìn)的作品。設(shè)計(jì)人員如果缺乏整體性的持續(xù)性的設(shè)計(jì)思維，設(shè)計(jì)作品就只能滿(mǎn)足現(xiàn)狀的強(qiáng)度要求，但是難以滿(mǎn)足長(zhǎng)期的耐久性要求。

2.1.4 為了控制和節(jié)約成本，設(shè)計(jì)人員往往過(guò)多地考慮節(jié)約造價(jià)成本，因此容易忽略設(shè)計(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)性，為橋梁質(zhì)量埋下隱患。

2.1.5 設(shè)計(jì)中沒(méi)有能夠?qū)蛄涸诓煌沫h(huán)境和使用條件下的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行細(xì)致的分析和思考，設(shè)計(jì)對(duì)象和構(gòu)造布局呈現(xiàn)出單一化，往往只滿(mǎn)足于規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算上的安全度需要，而忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護(hù)、結(jié)構(gòu)耐久性以及從設(shè)計(jì)、施工到使用全過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性。工作中的重心停留在設(shè)計(jì)建成時(shí)期結(jié)構(gòu)的工作和服務(wù)能力，缺乏對(duì)橋梁實(shí)際使用過(guò)程中的性能表現(xiàn)的思考，更談不上提前預(yù)設(shè)劣化環(huán)境對(duì)橋梁性能的影響。

2.2 施工的質(zhì)量控制不嚴(yán)

隨著多處橋梁事故的曝光，橋梁工程的安全性逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。對(duì)已發(fā)生的事故做原因剖析可以發(fā)現(xiàn)，多數(shù)的事故都與工程施工質(zhì)量控制不力有關(guān)。具體包括工程材料的選購(gòu)不合格，施工工藝不符合相關(guān)規(guī)定，施工管理不善等等，這些原因造成工程質(zhì)量無(wú)法達(dá)到有關(guān)規(guī)范的要求，為橋梁安全埋下了隱患。橋梁工程的材料應(yīng)該具有抗壓性好、輕便的特點(diǎn)，尤其是鋼筋混凝土的使用必須按照科學(xué)的比例調(diào)試。設(shè)計(jì)方案如果不能結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦?、氣候條件，如空氣濕度、地基松軟程度等，就會(huì)出現(xiàn)鋼筋保護(hù)層不足和目前廣泛出現(xiàn)的構(gòu)建開(kāi)裂問(wèn)題。水泥選用、混凝土配合比、振搗、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)及預(yù)應(yīng)力世家不合理等因素可能在短期不會(huì)對(duì)橋梁的正常使用產(chǎn)生影響，但是必將影響橋梁的使用壽命，影響橋梁的安全性和耐用性。

2.3 橋梁工程的監(jiān)督管理體系有待進(jìn)一步完善

橋梁施工需要專(zhuān)業(yè)人員做監(jiān)督管理，施工之前，橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系、結(jié)構(gòu)材料的使用在工程建設(shè)的全過(guò)程都需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的管理?，F(xiàn)實(shí)施工過(guò)程中，由于工作人員疏忽導(dǎo)致的數(shù)據(jù)失實(shí)、結(jié)構(gòu)整體性和延長(zhǎng)性不足，冗余性較長(zhǎng)等問(wèn)題就時(shí)有發(fā)生；此外，施工過(guò)程中的圖紙不明、混凝土的等級(jí)判定、鋼筋直徑、構(gòu)件截面的厚度等問(wèn)題都需要專(zhuān)業(yè)人員的考核。任何環(huán)節(jié)的疏忽都有可能為橋梁的使用埋下隱患，影響橋梁的耐久性和安全性。

3 提高橋梁安全性、耐久性的措施

3.1 逐步健全設(shè)計(jì)規(guī)范

設(shè)計(jì)規(guī)范的健全是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要廣泛借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，尤其需要明確職責(zé)和權(quán)限，健全規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)是減少橋梁事故的根本措施，需要業(yè)內(nèi)同仁的長(zhǎng)期一致的努力。

3.2 不斷更新設(shè)計(jì)理念

國(guó)內(nèi)對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的研究始于20世紀(jì)90年代，在社會(huì)各界的關(guān)注和支持下，目前已經(jīng)取得了許多優(yōu)秀的成果。但是這些研究成果大多是從材料和統(tǒng)計(jì)分析的角度出發(fā)探究提高橋梁耐久性的方法，而對(duì)于結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)角度出發(fā)的改進(jìn)方法很少。國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家通過(guò)多年的研究，逐步討論了結(jié)構(gòu)在使用期間的檢測(cè)、維修、加固的新技術(shù)，對(duì)不同工程結(jié)構(gòu)物的災(zāi)害和可接受的危險(xiǎn)水平和評(píng)估進(jìn)行了深入研究，提出了耐久性設(shè)計(jì)的概念。結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)是綜合考慮了經(jīng)濟(jì)因素、使用年限要求以及設(shè)計(jì)規(guī)范要求的設(shè)計(jì)理念。在日后橋梁耐久性研究中，設(shè)計(jì)者需要不斷革新設(shè)計(jì)理念，理解新的設(shè)計(jì)理念的精髓，并不斷致力于研究定量化的橋梁耐久性設(shè)計(jì)方法。

3.3 重視對(duì)疲勞損傷的研究

橋梁結(jié)構(gòu)所承受的動(dòng)荷載會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力，從而導(dǎo)致橋梁的疲勞損傷。由于橋梁材料具有不均勻性、非連續(xù)性的特點(diǎn)，當(dāng)橋梁遭受非均勻的荷載作用時(shí)，材料的缺陷會(huì)逐漸發(fā)展，最終形成大的裂紋。如果裂紋得不到及時(shí)有效的控制，就很有可能發(fā)展成材料、結(jié)構(gòu)的脆性斷裂。早期疲勞損失很難檢測(cè)出來(lái)，但是其后果十分嚴(yán)重。多年來(lái)，疲勞損失一直是鋼橋設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題之一，近年來(lái)，疲勞損傷研究已經(jīng)逐步滲透到了混凝土結(jié)構(gòu)中，但是由于起步時(shí)間晚，研究水平十分有限，對(duì)于使用期受腐蝕的鋼筋混凝土構(gòu)件的動(dòng)態(tài)性能和疲勞性能的研究還需加強(qiáng)。疲勞損傷的研究不僅對(duì)于關(guān)鍵部位，而且對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性都有重大的意義。

3.4 充分重視橋梁的超載問(wèn)題

橋梁超載現(xiàn)象導(dǎo)致的橋梁提前報(bào)廢現(xiàn)象十分普遍，其原因主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：早年修建的老橋隨著時(shí)間的推移，無(wú)法負(fù)載現(xiàn)代化的運(yùn)營(yíng)；二是橋梁建成后車(chē)流量超過(guò)了設(shè)計(jì)之初的預(yù)計(jì)；三是車(chē)輛的違規(guī)超載。橋梁超載是引發(fā)疲勞問(wèn)題的元兇之一，會(huì)加劇橋梁的結(jié)構(gòu)破壞。一旦超載導(dǎo)致的橋梁的內(nèi)部損傷不能恢復(fù)，就會(huì)影響到橋梁正常荷載的工作狀態(tài)。這就對(duì)橋梁的耐久性產(chǎn)生了重大的影響。該問(wèn)題的解決不僅需要交管部門(mén)的大力協(xié)作，也需要設(shè)計(jì)者多思考，主動(dòng)分析和研究超載的原因和后果。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁的安全性和耐久性研究需要長(zhǎng)期的堅(jiān)持的努力，只有不斷借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)和方法，加強(qiáng)施工質(zhì)量控制和監(jiān)督管理，不斷更新設(shè)計(jì)理念，創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，才能做好橋梁的耐久性設(shè)計(jì)。同時(shí)，我們也需要重視疲勞和超載等關(guān)鍵因素對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的影響。

［1］周金鵬.結(jié)構(gòu)橋梁安全性設(shè)計(jì)若干問(wèn)題的思考［J］.安全與健康，2006，（5）：37-38.

［2］陳江成.橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素與設(shè)計(jì)對(duì)策［J］.中國(guó)建設(shè)信息，2007，（3）：61-62.