枣庄市公路管理局公路技术管理处 山东枣庄 277800
摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，公路桥梁建设取得了显著成效，而在公路桥梁项目不断增多下，人们对公路桥梁设计的安全性及耐久性提出了更高要求。通过进一步分析公路桥梁设计的安全性及耐久性，有利于规避潜在的安全及质量问题，优化材料使用及工艺操作，进而将公路桥梁整体质量增强。本文将分析公路桥梁设计中出现的安全性桥梁耐久性原因，提出几点增强安全性及耐久性对策，以为相关部门提供一些借鉴。
关键词：公路桥梁；设计；安全性；耐久性
1.公路桥梁设计出现安全性及耐久性原因
当前，公路桥梁设计对美观性及及经济性日趋注重，逐渐忽视了安全性与耐久性，在一定程度上缩短了公路桥梁使用寿命，并且在施工中经常发生偷工减料行为，也加速缩短了使用周期。设计中如何才能保证美观、经济的同时增强安全及耐久性，成为设计人员值得思考的问题。可以从结构及安全角度入手，考虑到内外部双重环境因素，以防止因考虑不全面，降低公路桥梁的安全性及耐久性。此外，设计人员专业素质及能力不同，对工程结构与构造结构的考虑也就存在差异，即使采用了新的材料及工艺，依然无法更新设计观念，专业素质及能力得不到强化，公路桥梁安全性及耐久性就无法增强。
2.提高公路桥梁设计安全及桥梁耐久性对策
2.1转变设计理念
作为我国的基础工程，公路桥梁设计不能只考虑美观与经济，而是需要多关注安全性及耐久性，提升整体品质才是最重要的。在承载力上不能只考虑承载极限，而是需要考虑增加了承载负荷极限后是否会影响到公路桥梁使用周期。这些均是设计人员需要思考与强化的，需要不断提高设计水平与职业素质，同时还要提高相应的各项参数指标，确保从设计阶段就开始优化技术及管理手段。
2.2一般大气压环境下桥梁结构耐久性
鉴于我国大部分地区气候干燥，碳化是造成混凝土结构退化的重要原因，为此，需要加强对混凝土抵抗碳化侵蚀的对策研究，注重对钢筋锈蚀的防范。依据相关性能试验，在标准环境中养护28d，并且控制二氧化碳浓度在0.05%以内，才能符合混凝土材料抗碳化耐久度。同时，养护过程中，温度要控制在25~30℃，湿度控制在65~75°，拉伸时碳化深度要达到35mm。具体的桥梁混凝土最小保护层与强度等级详见表1。
通过上表可以看出，最低参考标准是耐久性材料与构造，没有涉及到抗裂性分析，且厚度与抗裂性存在正相关，需要同时考虑到抗裂性与用料经济性。
2.3多关注公路桥梁疲劳与损耗
公路桥梁结构在使用周期延长下，会使抗疲劳性能降低，并且内部环境与结构累积性应力影响下，会进一步破坏这种疲劳损耗机制，逐渐影响到公路桥梁结构的稳固性。此外，结构体所采用的材料不同，局部应用的材料也不同，当降低疲劳应力时，硬性破坏及断裂就会随之产生。结构损耗会直接影响到安全性及耐久性，会逐渐延伸对混凝土结构的破坏，进一步侵蚀功能桥梁结构，引发脆性破坏。为此，需要通过动态模拟研究混凝土结构抗耐腐蚀性，研究公路桥梁结构疲劳抗性，开展模拟实验及数据分析，从而为材料准确使用提供依据。
2.4分析截面抗震性及抗裂性
计算公路桥梁截面抗震抗裂性时，需要优化取值判断每个不同的结构，有三个级数结构对于预应力混凝土结构裂痕，其中，一级是不能出现裂痕的混凝土结构，二级是可能出现标准组合及非标准组合共同存在，三级是可能出现裂痕的预应力混凝土结构。需要分别计算每一个截面，然后对轴心受压力结构与受弯结构再裂缝宽度充分考虑，最后通过模拟推算的方法进一步判断。
2.5考虑桥梁防水层
在公路桥梁设计中，不仅要考虑到抗拉伸、抗渗透、抗剪力等指标，还要加强对防水层的考虑与设计，可以让每一个沥青混凝土铺装层与防水涂层交融到一起，因为两者之间有着较强的粘结力，可以将防水层使用效果增强。铺设桥面体时，需要在梁体负弯矩段优化缝隙排水设计、防水层的设计，同时优化布局排水管。在实际施工中，桥梁超载的情况时有发生，也在一定程度上降低了桥梁耐久性，需要在设计中，增加桥梁坚固性的考虑，可以设计斜拉桥索锚，可以有效将桥梁疲劳损伤程度降低。
3.案例分析
某地区在建桥梁，为普通公路桥梁，负荷等级为公路二级，安全性也为二级。跨径16.5m，桥面净空为7m。应用C30混凝土，纵力钢筋20为HRB335级，车道设定为N=3，主梁数为N=9。主梁截面图如下。
图1 主梁截面图（单位cm）
依据耐久性设计要求，分析了混凝土结构耐久性，同时对受碳化影响程度进行了全面分析与考虑，结合当地的气候特征及温度，年平均湿度为79%，年平均温度为18℃，设计该桥梁的使用寿命为65年，钢筋锈蚀可以保证30年内不会发生。依据关于自重效应判定公式将标准差与变异系数得到，进而得到了汽车荷载分布系数与冲击系数，分别为0.214与0.35。
依据以上内容及对主梁结构钢筋生锈要求的分析，依据抗碳化耐久度的参数推导公式，要求该桥梁耐久性要达到40年，使用Apiddm方法计算，得到的年限是45.6年，高于30年的设计，而采用其他计算方法推导出的开裂时间为75年，与寿命计算值要求不符合，通过进一步推算，将混凝土等级提高到C35，增加保护层厚度至40mm，从而与桥梁寿命要求满足。
结束语：综上所述，当前公路桥梁设计没有重视安全性及耐久性，缺乏对这两方面指标的考虑，从而在一定程度上缩短了公路桥梁使用寿命，降低了整体质量，对行车安全带来诸多隐患。为此，需要从设计阶段就重视对公路桥梁安全性及耐久性的考虑，不断更新设计人员的观念，考虑到当地的大气压环境、气候环境，以合理选用使用材料，增强对疲劳及损耗的分析，截面抗震及抗裂性分析等，切实提升公路桥梁安全性及耐久性。
参考文献：
[1]雍海滨.公路桥梁设计中的安全性和耐久性探究[J].建材与装饰，2017（37）：233-234.
[2]张菂.浅析公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性研究[J].四川水泥，2017（07）：98.
论文作者:崔珂
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/25
标签：桥梁论文; 耐久性论文; 公路论文; 性及论文; 结构论文; 防水层论文; 材料论文; 《基层建设》2018年第8期论文;