市政路橋設(shè)計中的安全性和耐久性研究

李國慶

遼河石油勘探局有限公司筑路工程分公司 遼寧盤錦 124010

1 安全性和耐久性對市政路橋的意義

在市政路橋設(shè)計過程中，應(yīng)該將施工的安全性和耐久性作為重要的設(shè)計依據(jù)。安全性會直接關(guān)系到市政路橋的使用情況，耐久性能夠決定市政路橋的使用年限。因為耐久性會對路橋的安全性產(chǎn)生直接影響，所以，市政工程對路橋的耐久性考察極為嚴格，必須保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性、合理性、科學(xué)性、準(zhǔn)確性，這樣才能實現(xiàn)路橋工程設(shè)計功能的有效利用。在設(shè)計過程中要注意一些細節(jié)，必須嚴格按照設(shè)計中所規(guī)定的工程安全系數(shù)進行施工，一旦出現(xiàn)問題，必須追責(zé)相關(guān)責(zé)任人。

市政路橋工程的設(shè)計與一般的建筑工程設(shè)計有所區(qū)別，路橋工程的設(shè)計更加關(guān)注相關(guān)部件的安裝工藝和建設(shè)工藝，嚴抓設(shè)計環(huán)節(jié)、施工細節(jié)、構(gòu)造設(shè)計、材料選擇和設(shè)計人員的業(yè)務(wù)技能，以便及時處理道路橋梁設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。

2 影響市政路橋安全性與耐久性的因素

以工程設(shè)計為例，市政路橋工程是城市規(guī)劃建設(shè)中的重要組成部分，通常位于市區(qū)、郊區(qū)，施工現(xiàn)場工作環(huán)境存在復(fù)雜性特征。加之市政路橋工程與市政給排水工程、電力通信工程等存在密切關(guān)聯(lián)性。因此，工程安全性與耐久性易受環(huán)境（包括地質(zhì)水文條件、周邊建筑、管道工程、氣候變化等）影響，形成施工質(zhì)量與安全隱患。對此，在設(shè)計過程中應(yīng)結(jié)合地質(zhì)勘察工作，立足工程實際要求與實際情況進行綜合分析，樹立安全性設(shè)計與耐久性設(shè)計意識，保證工程設(shè)計的科學(xué)、準(zhǔn)確與全面[1]。與此同時，市政路橋工程隨著土木工程事業(yè)的不斷發(fā)展，在工藝技術(shù)、設(shè)計理念、施工方法、建設(shè)材料等方面存在一定變化性。需要設(shè)計人員能夠緊跟時代發(fā)展進行設(shè)計理念更新，注重新工藝、新設(shè)備、新材料的引入與應(yīng)用，在保證市政路橋設(shè)計適用性、經(jīng)濟性、美觀性的同時，提升其技術(shù)性、可靠性、安全性、耐久性。避免設(shè)計方案雷同，路橋設(shè)計美觀但使用壽命短等現(xiàn)象的產(chǎn)生。此外，市政路橋工程相對于其他工程而言對后期運維、養(yǎng)護與管理要求更高。在工程設(shè)計過程中，設(shè)計人員除注重整體結(jié)構(gòu)設(shè)計外，也許關(guān)注細節(jié)設(shè)計，樹立檢測意識，了解路橋超載、路橋疲勞損傷對工程安全性與耐久性的影響。以避免設(shè)計方案選用不合理影響工程使用壽命。

3 市政路橋設(shè)計中的安全性和耐久性研究

3.1 加強對路橋壽命期的認識

在道路和橋梁設(shè)計中，依據(jù)過去經(jīng)驗，不僅應(yīng)考慮裝載力，還應(yīng)盡可能延長道路和橋梁的使用壽命。為了真正為公路橋梁產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出貢獻，我們需要加強對道路和橋梁建設(shè)的認識，使道路和橋梁能長期為人們服務(wù)。例如，目前中國的道路和橋梁設(shè)計基于100年的設(shè)計方向。然而，道路和橋梁設(shè)計過程的某些元素會影響設(shè)計數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，應(yīng)確定數(shù)據(jù)建模、工程測試和預(yù)期壽命。因此，道路橋梁項目的設(shè)計可以整合到道路橋梁項目和相關(guān)數(shù)據(jù)信息中[2]。

3.2 加強對疲勞損傷的研究

完成道路工程和橋梁的施工后，還需要吸收巨大的動態(tài)負載。因此，疲勞損傷是不可避免的。目前，大多數(shù)道路和橋梁工程使用鋼和混凝土等材料，這種材料具有連續(xù)和不規(guī)則的性質(zhì)，所以會有很多小裂縫。如果項目無法及時檢測和處理，項目的整體安全性和可持續(xù)性將受到嚴重影響。與此相關(guān)，在規(guī)劃道路和橋梁的建設(shè)時，規(guī)劃者需要正確地計算和驗證疲勞參數(shù)。

3.3 注重結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件的選型

在設(shè)計道路和橋梁時，您可以盡可能選擇簡便的結(jié)構(gòu)類型，以提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。有必要通過選擇預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)來偏置橋梁結(jié)構(gòu)的垂直和水平元件，可以避免結(jié)構(gòu)裂縫。

3.4 抗震結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

在城市橋梁抗震設(shè)計時可以創(chuàng)建有限元模型，檢查地震模型最脆弱部分的橫截面，適用于大型和超大型腳結(jié)構(gòu)的絕緣，主要設(shè)計方法如下：使用有限元分析軟件SAP2000生成橋接和超級模式。如果安裝了有限元模型，則對主支撐結(jié)構(gòu)和原始尺寸的分層結(jié)構(gòu)以及橋墩和橋梁等工具進行建模結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為質(zhì)量并添加到有限元模型中，以確保有限元模型與實際結(jié)構(gòu)之間的一致性。根據(jù)地震要求的魯棒性計算結(jié)構(gòu)梁極，以便使用正常截面強度控制軟件的其他有限元核心部分的地震分析的結(jié)構(gòu)，以滿足抗震設(shè)計規(guī)范。在重要橋梁結(jié)構(gòu)的抗地震分析中，降低了假人的地震響應(yīng)，該假人是安裝在載體末端的粘性流體阻尼器頂部的絕緣地震軸承，鐵的位置是橋梁結(jié)構(gòu)的縱向和橫向彈性。增加了建筑抗震的特性，改善了結(jié)構(gòu)的自然振動周期，避免了地震發(fā)生時的共振，并采用地震結(jié)構(gòu)的特點，改進了上述建筑的抗震性能，以螺旋標(biāo)準(zhǔn)的整體穩(wěn)定性和扭轉(zhuǎn)尺寸的橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計結(jié)構(gòu)形式。

3.5 加強科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用

BIM是一種信息建模架構(gòu)，它是一種使用三維數(shù)值工具來構(gòu)建各種信息的架構(gòu)模型。BIM技術(shù)的可視化調(diào)整、優(yōu)化了建模功能，在用于道路和橋梁設(shè)計時，可以有效避免不協(xié)調(diào)的施工，大大提高了工作效率和精度，還可以自動創(chuàng)建設(shè)計圖紙、文檔等，以及城市建設(shè)項目可以使用BIM技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用軟件創(chuàng)建城市道路和橋梁模型，還可以為管理提供基礎(chǔ)[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，市政路橋是涉及民生的重要基礎(chǔ)建筑設(shè)施，對實現(xiàn)經(jīng)濟目標(biāo)有著重要的意義，也是一座城市的重要名片，雖然這其中還有很多影響其安全性和耐久性的因素，但是對這些因素進行分析，可以使市政路橋工程參與人員從中采取科學(xué)有效的舉措來提高市政路橋的安全性和耐久性，從而使城市在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上推動我國的路橋建筑行業(yè)的不斷向前發(fā)展，使其在經(jīng)濟社會的發(fā)展中呈現(xiàn)出積極的作用。