【摘要】在现阶段，我国大多数建筑桥梁工程都具有建设规模较大，工程量多，工程较复杂等特点，所以建造的成本花费也较大，应用技术较为复杂多样。如果在工程中不考虑安全性和耐久性的问题，那么就会产生一系列的后期维护费用，对社会产生巨大的影响。我国很多专家学者针对桥梁设计工作中的荷载问题提出了许多见解，主要体现在对其类型划分方面；对于桥梁设计过程中的安全性问题，也总结了一些经验，提出了加强桥梁安全性和耐久性的许多方案。
【关键词】桥梁设计；安全性；耐久性；荷载问题及对策
引言
在桥梁设计过程中，荷载问题和安全性问题密不可分。基于此，本文综合考虑二者之间的关系，对桥梁设计工作进行探讨，以保证桥梁系统能够安全平稳运行，保障出行安全。
1 桥梁设计的荷载标准以及安全性问题的危害
（1）荷载标准
在实际工程设计中，经常存在内容混淆不易区分荷载的现象，需要依照相关要求开展合理的判断。以《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ11-2011）里的汽车荷载模式为例，城一B、城一A级都选择单一集中荷载加均不荷载方式进行计算，此模式同《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60―2015)里的要求相吻合。然而在实际操作过程中，当桥梁跨径处于20米不衔接的状况时，城一A车道在连续弯梁的荷载计算方面会形成显著影响，具体为计算支点的反力、水平力、扭矩之后的取值。当选择好荷载模式后，应当对荷载执行相应的折算，对确切的城级的荷载标准进行推求。荷载不衔接在分片部位简支梁上的作用较小，但是会对连续弯梁和整体截面形成显著影响。同桥梁上部荷载比值相比，加载的总长度同车道荷载取值呈现出十分紧密的内在关联性，极有可能造成桥梁下部荷载幅值呈现出显著的上升效果，此结果与下部的安全度大于上部的安全度这一原则相符合。
（2）安全性问题的危害
据一些数据资料表明：如果桥梁建筑的设计不考虑安全性与耐久性的问题，那么就会给后期维护带来沉重的负担，给工程带来经济损失。比如在20世纪80年代，当时的英国修建了11座高架桥，桥梁使用的时间为12年，但在这12年里，桥梁的维护费用竟然达到了12亿英镑，甚至高出了当时桥梁建设的费用。在我国的桥梁工程建设中，也有这样的例子，北京的西直门环形大桥在建造时就忽略了一定安全性问题，所以产生了较多的修理费用。虽然西直门大桥的建立减轻了北京西直门的交通压力，但是在拆除重建时发现桥梁的结构存在一定问题，比如遭受到严重的冻害，而且支撑桥梁的支座已经失修老化了，支座的承台遭到了严重破坏。以上还是比较轻的工程危害，但是据工程安全事故说明的数据严重的工程安全事故时有发生，而且发生事故有80%的概率都是人为操作不当引起的，使用时间较长的桥梁，如果人员不进行定期检查与维护，那么将会产生较为严重的工程事故和交通事故。
2桥梁设计安全性、耐久性存在的问题
2.1桥梁设计理论存在欠缺
针对我国桥梁工程建设中的结构问题，设计人员更加关注的是桥梁结构的承载力度与质量，以及桥梁本身的强度，这样一来，桥梁本身的耐久性与安全性就被忽视了，由于对桥梁本身的强度值过分重视，就忽视了桥梁的使用时间，在整个桥梁的使用时间中，最重要的其实是桥梁的结构，桥梁结构能够体现出桥梁的性能与品质，因此桥梁在建成以后存在较多的安全隐患，威胁着桥梁的工程设计，但是就目前来看，桥梁的设计多是一些静态设计，运用了一些静态设计理念，该理念对于桥梁本身的结构强度过分强调，但是在实际操作中，会受到多种外界环境因素的影响，所以桥梁工程的表现力较低，人员对此也没有很好地了解，在实际运营维护当中，人员对桥梁的维护修理和安全性产生了忽视心理。
2.2设计不规范
针对桥梁设计和使用时间安全性的问题，还有许多需要改进的地方，比如人员在进行结构设计时，主要任务是采用一些比较经济实用的结构方案，使得设计方案更加科学合理，然后是对桥梁的结构进行分析，保证其安全性和可靠性，在通常情况下需要按照相关规定与要求来衡量桥梁的安全性，同时保障桥梁的安全性和可靠性。一些设计人员在进行桥梁设计时，需要先考虑满足桥梁结构的强度，计算出相关规定的强度标准，另外，还要考虑设计出来的桥梁的体系、构造以及所用的工程材料等，要考虑这些因素是否使用的合理，以及维护起来会对桥梁本身的结构产生什么影响，尤其是对结构安全性和耐久性的影响，在设计的过程中，由于人员存在一些主观意识，对桥梁结构本身的性质没有十分清楚，盲目增加结构本身强度，使桥梁结构整体的安全性和耐久性大大降低。有的桥梁在刚设计出时就失去了本身的延展性；一些人员在桥梁设计时，由于不清楚桥梁承受力的计算路线，导致桥梁受力计算不准，使得一些部位和区域受力过大，而另一些部位受力较小，存在较大的安全隐患；另外，有的设计人员在设计桥梁过程中，用的材料质量不合格，比如使用的混凝土质量不符合相关标准，而且设置的木板层厚度也不达标，钢筋的选择也过于窄细，使桥梁的安全性受到威胁和影响，将对桥梁整体造成破坏，这些错误都会严重影响桥梁的整体安全性和耐久性。
2.3施工管理水平不高
相关工程单位在施工时会对一些工程环节简化，对进度和成本进行压缩，使工程尽快完工，这样可以减少资金投入，但如果都这样做，会使施工期间的标准规章难以落实，降低一定的施工质量标准，导致桥梁的质量变差，在施工过程中，通常比较容易出现的问题包括材料质量不达标，工艺不合规范，以劣充优，人员偷工减料，这都会给桥梁后期的工作埋下安全隐患。
3.桥梁设计中的荷载问题
3.1荷载分类
在桥梁服役的过程中，需要承担各种各样的荷载，而不同的荷载给桥梁带来的负荷效果大不相同。因此，设计阶段需要对荷载类型加以区分，以保障桥梁的承载能力，这是其他各项工作的前提。一般将桥梁荷载分成三大类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
（1）永久荷载，指的是在桥梁的设计、施工以及使用过程中，较少地受外界条件的影响，数值变化较小并且较为稳定的荷载类型。（2）可变荷载，指的是在桥梁的设计、施工以及使用过程中，数值大小随着使用时间的推移呈现出有一定规律的变化并且可以测算出来的荷载类型。（3）偶然荷载，指的是在桥梁的设计、施工以及使用过程中极少出现，但一旦出现就会带来巨大影响的荷载类型，常产生自物体撞击。
3.2现存问题
（1）设计标准过低受经济发展水平的制约，在之前很长一个阶段，我国的桥梁设计及施工要求相对较低，存在无法严格满足规范要求的情况。有的项目因为过于追求压缩工期，导致设计质量和施工质量降低，从而对后续的使用产生了不利影响。这类问题现在已大大减少。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）桥梁承重能力不足在桥梁设计过程中需要考量荷载因素，包括抗压能力以及承重能力。除了设计质量这一因素以外，其他因素，比如车辆超载、交通事故等情况也会导致桥梁承重能力不足，轻则造成桥梁结构受损，重则直接缩短其使用时长甚至造成安全事故。（3）耐久性考虑不足就目前我国各类桥梁的使用情况来看，相当一部分桥梁存在着耐久性不足的缺陷。考虑其产生的原因，主要是在桥梁设计阶段确定施工方案时，对桥梁自身存在的结构抗压问题有所忽视，导致施工过程缺少加固方案，最终引起桥梁在服役过程中快速受损。
4.桥梁设计中的安全性、耐久性对策
4.1完善相关制度
桥梁设计的问题需要从源头上解决，首先就需要完善相关制度，需要健全相关桥梁设计规范和标准，建立起一套完备的管理系统，根据国内外先进优秀的理论，用理论指导实践，建立出完善的管理体系。根据国内外的先进理论，需要先充分了解桥梁的结构、振动以及疲劳性等问题，考虑桥梁结构后期存在的问题，比如桥梁会产生超载问题，以及桥梁超载会对社会经济产生的影响，从而保证桥梁具有耐久性，能够满足今后日益增长的交通需要，保证桥梁有一定的承载力度。
4.2选择合理的设计方案
合理的设计方案是保证桥梁工程耐久性和安全性的基础和前提，所以选择一个合理和结构设计方案十分重要，尤其是一些结构比较复杂的桥梁工程，比如大跨度桥，结构较为复杂，可控因素也较多，对于标准跨度的桥，需要根据相应标准，具有较低的成本花费，所以标准跨度的桥梁应用更加广泛。
4.3加强桥梁设计安全性和耐久性
加强桥梁工程的安全性和耐久性，需要从以下几个角度分析：选择参数正确的桥梁施工技术和方法，处理桥梁结构经过耐久性之后出现的问题；整体分析桥梁结构的整体性；严格控制桥梁混凝土的质量，选择关键技术，应该以提高桥梁的耐久性和安全性为前提，做好数据保存工作，为今后的桥梁工程建设提供依据。
加强桥梁设计的安全性和耐久性必须做到以下几点：首先，要正确选择材料，在桥梁工程中，钢筋混凝土是最重要也是最基础的材料，混凝土的质量直接关系到桥梁的安全性和耐久性，所以必须要加强钢筋混凝土的质量。其次，要加强混凝土材料的质量管理，严格控制水泥、水和石灰的比例，因为它们的等级强度会影响桥梁的使用时间，加强对材料的质量管理要做到避免钢筋混凝土发生锈蚀，使它们损坏，加强混凝土层的施工管理；在选择质量较好的钢筋混凝土的基础上，考虑钢筋混凝土的性能，保证其不出现缝隙，空气进入钢筋中使钢筋产生锈蚀等问题；人员需要认真监管施工现场的混凝土配比，保证混凝土按照规程进行操作。
4.4加强桥梁施工管理
加强桥梁工程施工管理，需要建立一批专业技术高超的施工队伍，保证在施工团队中，人员具有较高的专业理论知识和丰富的实践经验。在施工过程中，要建立一个施工管理单位或者部门，要求具有高超专业技能的人员担任管理人员，他们都具有丰富的施工经验，还有一定的监管才能，保证施工过程的每一环节都在监督管理之下，都经过专业人士监督，保障桥梁工程的质量。
5.荷载问题的对策
5.1桥梁设计的汽车荷载问题
在桥梁荷载设计环节，可变荷载当中重要性最高的构成因素即为汽车荷载。汽车荷载涵盖车辆荷载和车道荷载两部分，可以被划分成公路Ⅰ级和公路Ⅱ级两类，其中车道荷载涵盖均布荷载和集中荷载两部分。车道荷载是在桥梁结构整体性计算过程中发挥作用的，例如主桁架、主梁以及主拱等结构的计算。在此过程中，有一个重要原则：车道荷载和车辆荷载二者共同形成效果绝不能叠加。集中荷载的标准值单纯的对相应影响线的峰值具有某种作用，而车道荷载的均布荷载标准值需要在同号影响线上布满，让结构尽可能暴露出最不利效应点。
5.2 桥梁设计的人群荷载
桥梁设计当中的人群荷载，应当在人行道净宽度内做横向布置，而纵向需要施加在区段里的可以让主梁形成最不利荷载效应的点。人行桥梁的专用人群荷载标准值为3.5kN/m2。依据桥梁计算跨径实际取值的不同，人群荷载标准值也会随之变化，应当依照现实状况因事而定。
5.3车道荷载集中力取值的问题分析
冲击作用会对桥梁荷载形成巨大作用，桥梁结构、桥梁的跨度、桥梁的线路以及车辆类型等因素，都会在冲击力数值方面形成相当显著的影响。在冲击力涵盖竖向荷载时，需要将静荷载乘以冲击系数的结果作为最终取值。一般来说，桥梁跨中位置的周边是动位移最大的地方，但是对桥梁的振动频率并不会形成过于明显的影响。桥面的起伏是引发桥梁出现震动的内在因素，当桥面状况每况愈下，就增加了桥梁的震动幅度。当桥面情况越来越差时，桥梁的动力系数呈现出非线性增加现象，且表现出显著的幅度增加。所以，当计算冲击力时，切不可仅仅套用公式得出数据，而需要将全部因素纳入考虑，综合分析之后予以计算，继而得到准确的、切实的方案效果。
5.4针对桥梁设计中的荷载问题进行应对
首先，绝大多数的城市都是跨度小于50米的中小型跨度桥，荷载呈现出连续性，应当依照《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60―2015)的具体要求，即依据荷载5～50m跨度的内插开展荷载计算。其次，出于方便计算的考量，应当选择集中荷载组合及均布荷载模式进行荷载计算，这是荷载设计的最优性选择。再次，依照桥梁方案的特殊性要求，在设计环节需要依照桥梁属性的特殊差异确定最适合的规范加以执行。
结语
在桥梁设计工作中，荷载问题和安全问题非常重要，必须引起设计者的足够重视，在设计过程中充分考虑这两个方面的要求，严格遵守规范，为日后的施工及车辆运行等提供最基本的保障。本文结合我国桥梁设计工作现状，针对设计标准过低、桥梁承重能力不足、耐久性不足等问题，提出应重视疲劳损伤、预估风险和重视耐久性问题；针对桥梁设计过程中的安全性问题，提出了完善管理体制、规范设计方案以及加强施工管理的解决方案。
参考文献：
[1]倪成文.桥梁设计常见荷载问题及处理措施[J].居舍，2018（35）：100.
[2]付宏伟.分析桥梁设计中的荷载问题及处理措施[J].黑龙江交通科技，2017，40（12）：131-132.
[3]姬小伟.谈桥梁设计中的安全耐久性问题及对策[J].山西建筑.2014-09-01.
[4]吕冲.徐小剑.提高桥梁设计安全耐久性的对策[J].江西建材.2015-01-30.
论文作者:要志蕊
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第08期
论文发表时间:2019/7/31
标签：桥梁论文; 荷载论文; 耐久性论文; 结构论文; 安全性论文; 过程中论文; 标准论文; 《建筑实践》2019年第08期论文;