桥梁设计中存在的安全耐久性问题及对策研究论文_白勇

桥梁设计中存在的安全耐久性问题及对策研究论文_白勇

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摘要:近年来,随着国家经济科技水平的不断发展,为适应现代高速发展的交通行业,为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需求,桥梁工程得到了快速的发展。本文就针对我国在桥梁设计中存在的安全耐久性问题进行研究,分析出桥梁设计安全耐久性存在问题造成的危害,进而针对桥梁设计存在的安全耐久性问题提出科学合理的对策,以供参考。

关键词:桥梁设计;安全性;耐久性;对策措施

一、桥梁工程安全耐久性不足造成的危害

目前我国很多桥梁工程,特别是城市大型立交,跨大江、大河桥梁,其工程技术复杂、投资巨大、影响范围广,一旦出现安全耐久性问题,往往后果都非常严重。

(一)经济损失巨大

通过实践经验,如果桥梁工程的设计和施工环节没有重视桥梁的安全性和耐久性,那么当工程投入使用时,就容易出现病害,比如裂缝、钢筋锈蚀、变形等病害,如果不及时处理,则会进一步发展影响结构安全,这时就需要花费大量的时间和金钱对桥梁进行维修加固及养护;另外还有一些桥梁工程在使用年限内发生严重病害而不可修复,则要提早拆除,这些都会造成巨大的经济损失。

(二)工程事故严重

在我国,桥梁工程事故屡见不鲜,通过调查,大部分都是人为因素造成,而这些因素也体现在了桥梁工程项目结构的设计、施工、管理及质量检测的各个环节。任何一个环节出现问题,都将对桥梁建成通车后的正常运营产生影响,小则影响行车舒适性,重则影响桥梁结构安全。当结构出现病害时,我们必须及时进行维修处理,否则在长期运营条件下,必然会导致病害进一步发展,甚至导致整个桥梁坍塌。

(三)产生恶劣的社会环境影响

在我国很多桥梁在建设及使用过程中未重视耐久性问题,导致运营过程中产生不可修复的严重病害,如因裂缝发展导致承载力严重不足,结构变形产生过大位移影响结构安全等;因此,很多桥梁工程并没有达到预定的使用年限就开始封闭加固或者拆除重建,这对当地交通出行、经济发展产生不利影响;更有些桥梁在使用过程中突然塌陷,造成人员伤亡及财产损失;以上事件均会产生恶劣的社会环境影响。

二、桥梁设计中存在的安全耐久性问题分析

(一)设计从业人员素质参差不齐

设计是工程项目的灵魂,是项目施工的依据,故要求设计人员有较高的知识水平及专业素质。许多设计从业人员更新知识不够全面、规范理解不到位、照搬套用图纸严重,这在一定程度上也是由我国的工程项目建设现状造成的。目前,我国许多工程项目突击建设,工期短,这必然导致设计单位任务重,设计周期短,进而导致设计人员疲于完成任务,无法对设计过程仔细研究,没有时间学习新材料、新技术,许多项目基本上是利用以往设计稍加修改完成,实际上,设计规范、建筑材料及施工工艺等是不断更新发展的,这就造成桥梁设计适应性和针对性都比较差,这在桥梁设计之初就为整个桥梁工程埋下了质量隐患。

(二)在设计中对细节问题重视不够

桥梁设计工作是一个复杂的系统工作,当中涉及很多细节问题,其中有很多问题都被设计人员忽略。比较典型的是,在桥梁设计过程中,设计人员往往比较关注桥梁强度、刚度、稳定性是否满足要求,而比较容易忽略正常使用极限状态的下裂缝、应力控制以及构造措施上的处理,往往这些问题对桥梁使用功能产生重大影响,甚至对整个桥梁寿命起决定性作用。细节决定成败,因此桥梁设计人员要重视设计细节问题,不断的进行学习和总结,提高桥梁设计的质量。

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(三)设计规范及质量体系不完善

桥梁设计随着时代的发展,要求规范的更新能与新材料、新工艺接轨,往往规范的更新要滞后于材料及工艺的发展,有的规范已经不适应现行行业现状,有的规范内容不完善,在设计时找不到相关规定,此时,桥梁设计主要依靠设计人员的专业素质及各单位设计经验,这就导致各单位存在大量设计差别,使得桥梁设计安全及耐久性因人而异。比如大跨连续梁及刚构桥的设计,如果仅参照现行规范条款进行相关验算及设计是不够的,现行规范对运营阶段跨中下缘最小应力没有提出限制,而实践中发现这和跨中扰度直接相关,仅仅通过抗裂验算来控制主梁下缘应力不能满足大跨连续梁及刚构桥应力要求,故在设计中须除按规范要求验算相关内容外,还须进行其他相关验算。同时,要想建设高质量的桥梁工程,就必须在建设的每一个环节都建立相应的质量保障体系,并在这个质量保障体系中设置相应的规章制度,在设计施工过程中均严格按照具体的行为规范去完成,禁止施工过程中的随意修改。

三、减少桥梁设计中存在的安全耐久性设计要点措施

1、桥梁上部及下部结构

(1)首先应明确结构物所处的环境类别,针对不同环境类别,采用不同的设计指标,比如混凝土最低强度等级、混凝土保护层厚度、裂缝宽度限值等。

(2)在设计中明确提出增强结构耐久性的措施,包括配制耐久混凝土、要求施工中加强裂缝控制与养护等,以加强质量控制与质量保证。

(3)结构设计计算尽量精细、全面,对于复杂的结构,尽量采用空间计算程序。比如曲线混凝土箱梁设计时,箱梁整体升温会改变梁体曲率,导致腹板受拉而开裂,故设计时应充分考虑温度效应并准确模拟支座的约束作用。

(4)在某些受力复杂且难以精确计算的部件,应严格按照规范要求采取相应构造措施以予处理。比如空心板设计时,应避免采用小铰缝,尽量采用铰槽深的大铰缝空心板,并预埋钢筋伸入铰缝内,以加强板块之间连接,避免后期铰缝剪切破坏。

(5)支座的选用不但要符合桥梁变形及位移要求,且在安装构造上应设计利于后期维护的措施。调查发现以往设计的许多桥梁无支座垫石,梁体离盖梁距离过小,更换支座时候无法直接安装千斤顶,则需搭架或者增设钢牛腿,这就大大增加了施工费用及难度。故对设计来说,简单的构件设置往往对后期使用及维护产生良好的效果。

(6)墩台设计过程中,不但要求墩台具有足够的强度、刚度、稳定性,而且对地基沉降量、基础与地基摩阻力等也要提出一定要求,以避免基础产生过大沉降及转动,这将直接影响桥梁使用寿命,特别是对超静定结构应尤其引起重视。

2、桥面构造

(1)应重视桥面铺装防排水设计。根据许多桥梁检测结果,渗水严重的桥梁往往伴随着其他病害,比如裂缝、钢筋锈蚀,砼剥落,支座老化开裂等,故设计时要根据桥梁纵坡及横坡综合考虑防排水措施,防止雨水侵入梁体。

(2)桥梁伸缩缝处往往是一薄弱环节,冲击和振动使其容易迅速破坏,故伸缩缝选用须考虑砼的收缩、徐变影响,同时兼顾伸缩缝装置的抵抗能力和行车舒适要求。以往设计时,对伸缩缝选用及安装不够重视,导致伸缩缝使用寿命短,结合多座桥梁更换经验,每更换一次伸缩缝,对主梁均会造成一定损伤,这都直接影响桥梁使用寿命。

结语:

综上所述,要想有效的提高桥梁建设的安全性和耐久性,首先就必须从设计出发,有了优秀的设计才能产生良好的后续施工建设,因此桥梁设计者要不断学习外国先进的经验和做法,更新设计理念,创新设计方法,从设计环节提高桥梁工程安全性和耐久性,从而促进我国交通事业繁荣发展。

参考文献:

[1] 赵丹. 浅析公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性研究[J]. 黑龙江科技信息. 2015(03)

[2]董亚静. 公路桥梁设计中的安全性和耐久性分析[J]. 交通世界(运输.车辆). 2015(04)

[3]李天萍,刘勇志. 浅谈道路桥梁设计中的隐患及解决措施的分析[J]. 建设科技. 2016(07)

[4]郑亚. 高速公路中小桥梁拼接施工技术分析[J]. 交通建设与管理. 2016(05)

论文作者:白勇

论文发表刊物:《基层建设》2017年3期

论文发表时间:2017/5/3

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