贵州省铜仁市公路勘察设计院 贵州省铜仁市 554300
摘要：自从我国进入21 世纪以来，其经济发展速度不断加快，对公路的数量要求也不断增加，这样使我国的桥梁建设事业进入到了突飞猛进的新阶段，以及建设技术不断与时俱进的新阶段。在我们日常生活的公路桥梁建设过程中，越来越多的公路桥梁需要我们工作人员进行严格设计，当前公路桥梁建设的具体要求是，建设的桥梁应是经济实惠的、安全耐用的，这些要求同时也是社会各界人员的共同要求，与此同时我国公路桥梁建设的相关工作人员也在不断努力，不断提升自己的专业知识，从而使自己建设的桥梁不断符合广大人民群众的新要求，从而使公路桥梁建设更好的为我国社会现代化建设服务同时也为经济发展服务。
关键词：公路；桥梁设计；安全性；耐久性
导言：基于当前实际情况来看，我国对公路桥梁等基础性交通运输设施的建造投入力度正在不断加强，虽然大多数公路桥梁均取得了突出性应用成效，但仍有部分公路桥梁在实际运行期间并不具备较强安全性和耐久性，进而容易致使公路桥梁项目正式投入使用后面临着众多隐患问题，其中出现频率最高的便是安全性和耐久性问题。因此为有效解决这一隐患威胁，公路桥梁设计人员在开展设计工作时就要针对安全性和耐久性提出一个较为完善的标准规范，帮助工作人员充分认识到这两方面存在重要性，从而有效提高公路桥梁工程整体质量水平。
1.安全性及耐久性在公路桥梁设计中的重要性
公路是经济发展和现代化建设的基础设施，“要致富、先修路”的大众观念中，公路是可以解决“最后 一公里”障碍的重要手段。从改革开放以来，我国公路交通建设快速发展，无论从规模和数量上都在全世界各国和地区中名列前茅。但相应的，社会发展进程中对于公路交通的质量、功能也提出了更高的要求，例如，交通工具的快速更替，对路面刚性、承载力以及桥梁稳定性、安全性的要求大幅度提高。
其中，公路桥梁的“安全性”主要从桥梁结构和承载能力两个方面去考虑，现实中对公路桥梁的质量评定依据主要包括结构合理性、结构重要系数、结构负载组合等，安全模型和采集数据样本也充分考虑了应力、扭矩、弯矩等指标。而公路桥梁的“耐久性”则主要考虑的是桥梁在正常使用情况下的极限状态，理论上的“耐久性”可以从材料、工艺、成分含量、施工工艺等方面分析。
公路桥梁安全性和稳定性是同一个问题的两个方面，任何一个方面出现问题都会对人民群众生命财产安全造成威胁，例如公路桥梁发生裂缝或坍塌事故以后，会导致惨重的交通事故，此类具体实例在近年来频频发生，如著名的“连霍高速高架桥坍塌”事件；“十三五”我国将进入城市化进程的攻坚阶段，公路交通建设与全面建成小康社会存在密切的关系，甚至关系到区域经济的健康良性发展，因此需要加强安全性和耐久性方面的管理。
同时，公路桥梁项目一般都具有投资大、周期长、影响面广的特征，如果缺乏科学完善的事前规划设计，那么在现场施工过程中就容易造成秩序混乱、交叉施工等现象，严重影响经济效益和社会效益的平衡。结合大量文献分析和实践调查显示，我国公路桥梁设计中对于安全性、耐久性的关注程度并不高，更多的是针对经济利益最大化的考虑，这就导致严重的设计缺陷出现。
2.发展现状
2.1 在设计人员专业素养方面存在不足
在公路桥梁建筑设计中，设计人员的专业素养关乎了整个工程的质量实施。他们的设计能够体现出对桥梁安全性和耐久性的认识。在我国的发展现状中，很多从事桥梁设计的专业人员对设计理念都存在一定的局限性，他们的发展水平也是参差不齐，针对基本的的理论知识和实践经验都比较缺乏。他们的工作本该是随着国家的发展建设需求而进行不断补充和改变的，需要掌握相应的新技术，这就对设计人员的综合能力提出了较高的需求，需要他们对自身做出严格的要求，进行不断的探索和学习，增进自身，从而将工程设计的质量进行提高。
2.2 在设计审核方面存在缺乏问题
公路桥梁工程的设计和实施，都是一个较为复杂的工作，其中，需要审核工作的大力投入，它对于整个工程的实施具有积极作用，只有对实施过程进行严格的把关和监控，才能保证工程的质量得到相应的保证，促进工作人员的积极参与。审核的工作内容包括多个方面，分别为材料的性能、工程的安全系数、经济效益等方面，这些方面的内容实施都需要有较为明确指标来对其进行要求和规范，及时发现存在的问题，对其进行改正和完善。但是在具体的操作过程中，公路桥梁设计的审核工作做的极其不到位，没有相应的规范制度，对于施工过程的管控也不够严格，甚至很多工程队不能将问题进行及时的反应和上报，导致工程质量存在很多的问题。在工程中，审核工作是独立于设计工作的，两者的参与者往往是同一批人，不能经过独立部门的论证，从而使得工程存在很多的隐患，不能保证它的安全性和耐久性。
2.3 公路桥梁结构的疲劳和损耗分析
由于公路桥梁面接受外界力的挤压， 其受力与称重与外界的作用是相互的， 因此其自身的结构会随着使用周期的增加出现一定程度的抗疲劳性能降低。 其面对内部环境影响和结构积累性应力影响而趋于降低这种疲劳损耗机制的破坏，对公路桥梁的结构稳固影响是直接的也是缓慢的。 同时结构体所使用的材料的不同和局部应用不同， 在这种疲劳应力水平下降时，会发生断裂和硬性的破损。 这些结构的逐渐损耗对其安全性和耐久性影响非常强烈， 会从破坏混凝土结构开始延伸， 逐渐开始对整个公路桥梁的结构体进行侵蚀和脆性破坏。 因此，需要开始对混凝土结构进行抗耐腐蚀性研究和动态模拟研究以及公路桥梁结构疲劳抗性研究， 在设计阶段对选择工程材料进行模拟实验和数据分析， 得出应用材料体的准确分析研究。
2.4在设计理论体系方面缺乏完善
针对公路桥梁的设计问题，需要较为完善的理论和构造两方面的体系进行支持，以确保跟进工程的每一项执行。在我国公路桥梁设计的发展现状中，已经具有了相关的体系，但是却缺乏相应的完善性，也没有足够的资料提供支撑，使得相关的设计不能具有一定的清晰性，没有明确的规范性和目的性。很多设计师在进行设计的过程中，对安全性方面的细节规定的较为明确和充分，但是在设计结构的耐久性方面，包括结构的整体性方面和相应的材料性能体系方面的内容设计都相对缺乏，使得在进行施工的过程中很容易造成相关指标的忽略问题，使工程标准被大幅度降低，让一些人有机可乘，使用劣迹材料，偷工减料，使公路桥梁存在一定的安全隐患，容易发生安全性问题。
3.增强公路桥梁设计耐久性与安全性的策略
3.1 保护层厚度控制
现行《公路工程质量检验评定标准》中钢筋安装检查时，除了合格率必须达到90%以上外，对超出安装允许偏差范围的作出明确规定，规定正负偏差的限值区间范围。建议参照《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204－2011)，结合公路桥梁特点，规定每次抽样结果中不合格点的最大正负偏差限值，超过限值的无条件予以纠正。对于钢筋厚度以及保护层之间发生的偏差情况和数值进行明确，在梁板以及拱桥之间出现偏差数值进行控制，一般为“+10mm，－7mm”，而对于墩台之间的偏差数值上来看，一般在“+12mm，－5mm”，对于桩基础的偏差值可允许数据为“+15mm，－10mm”。
3.2 做好公路桥梁施工勘查
为确保公路桥梁设计拥有较好的耐久性与安全性，在设计之前必须充分考察施工区域，确保勘查材料的完整性，这样才能为设计提供充分的参考价值。在勘查期间，选择恰当的工作路线，尽量在施工成本允许的范围内，保障公路桥梁设计的耐久性与安全性。设计人员整合施工路线对桥梁材料选择、公路形态与施工养护做好研究，这样才能让公路桥梁的剪力、弧度更科学，以达到结构最优化的目的。在设计期间，还需保障桥梁荷载，并且做好施工预案。
3.3将疲劳损伤放到桥梁设计中
当公路桥梁通行后，车辆运行势必会带来荷载，从而让公路桥梁发生震动，而长时间的荷载积累也会对公路桥梁带来疲劳损伤。对此，设计人员在工作中，必须做好桥梁疲劳损伤研究。因为公路桥梁由很多结构拼接在一起，所以结构在连接时不可避免会发生缺陷，缺陷积累就会出现出现疲劳损伤，若不能及时控制，很可能酿成安全施工。从每年的事故调查来看：由疲劳损伤酿成的事故很多，所以工作人员必须做好疲劳结构损伤研究。
3.4 避免超载
在桥梁完工并投入使用以后，一定要注意控制桥梁的车流量与载重量。尽管我国目前已设立了桥梁管理部门，但是在实际中并没有有效落实对超载的控制。而且我国的公路桥梁数量巨大，仅仅依靠道路桥梁管理人员的检查是不现实的，必须要让车主认识到车辆超载的严重危害，只有这样才能最大程度地避免超载现象，提高桥梁的安全性与耐久性。在桥梁的实际使用中，主要存在以下三种不同形式的超载：①桥梁施工完成后，设计的车流量与实际的车流量之间存在较大的偏差，导致了桥梁长时间超载；②部分车辆超载，造成了桥梁超负荷运营；③桥梁经长期使用，已经达到了使用年限，但是却没有得到有效的养护与维修，导致了桥梁的承载力下降，使得其处于超载状态。桥梁如果长期处于超载状态将会导致其整体结构受到影响，安全性与耐久性都会下降，从而影响桥梁的整体质量。
图1所示为车辆超载造成的桥梁事故现场图。
为了避免桥梁超载，在桥梁设计时要对车流量进行科学预测，实际使用中要加强对桥梁行车的管理，并且加大对车辆超载危害性的宣传力度。
3.5 提高设计者的质量意识
针对公路桥梁设计，设计者一直占据着主导位置，能否优化设计方案和工作人员有着直接关系，所以提高设计者质量意识非常重要。在项目设计期间，设计人员不仅要考虑桥梁运载能力，还必须综合考虑桥梁安全系数与使用寿命，结合质量准则设计，同时选用各方面值得信赖的单位，为优化桥梁设计提供保障。
3.6 增强施工管理
对于公路桥梁建设管理水平不高的情况，必须从根本上落实施工管理。①严格控制施工流程。在施工管理期间，确保选材的科学性与合理性，杜绝偷工减料的情况，若工作人员出现偷工减料的问题，必须采用对应的处罚措施。②提高工作人员综合素质，做好施工技术与知识培训，让工作人员意识到施工安全与质量的重要性，杜绝盲目施工，结合工作规范与要求进行，从整体上提高施工质量。
3.7提高设计人员耐久性重视程度
往往公路桥梁工程在正式投入使用期间，一旦受到雨水腐蚀或其他化学物质影响，都必定会对其实际使用期限带来不利影响。因而这就需要设计人员在开展设计工作时能对设计耐久性引起高度重视，尽可能避免出现一些问题，有效延长公路桥梁使用寿命。除此之外，设计人员还要不断提高自身对公路桥梁设计工作的重视力度，积极构建相对完善设计标准体系，让其逐渐拥有专业设计能力，能够达到公路桥梁设计安全性和耐久性的最佳状态。
3.8 重视外在因素的影响
在设计公路桥梁工程的时候， 相关人员应当对威胁公路桥梁安全的所有因素进行充分的考虑，包括暴风雨天气、有害物质以及地震灾害等等。 在公路桥梁实际施工过程中，很多因素会影响施工进度、施工质量。 此外，施工材料的均匀性很难得到保证。 在公路桥梁投入使用后，很容易发生裂痕问题，进而使得公路桥梁的安全性、耐久性受到很大的影响。 如果不能对裂痕进行及时的处理，那么裂痕就会越来越严重，进而导致钢筋混凝土结构受到损坏等更严重的问题。 位于海边的公路桥梁，长期处于潮湿的环境中，很容易遭到腐蚀。 所以，在公路桥梁工程设计过程中， 应当全面考虑各种外在因素的影响，比如在设计海边公路桥梁工程的过程中可以考虑加上防水层等。
3.9借鉴国外的设计经验
在我国桥梁设计存在的主要问题：即结构正常使用性能差、耐久性和安全性差；此类问题虽然跟后期的实际使用有一定关系，但是其根本是工程设计人员没有找到适当的安全措施方案、适当的设计方法来保证桥梁的耐久性和安全性。在国外，其设计人员开展桥梁设计的过程中尤其注重结构物的性能设计，包括结构的变形、裂缝、振动、强健性、美观、耐久性能、疲劳性等，为了保证桥梁的结构达到正常使用要求外，还需具有良好耐久性、抗腐蚀和耐疲劳性，进而保障了桥梁安全性与耐久性。
4.结束语
在公路桥梁设计中，除了对工程造价、承载能力以及外观等进行分析外，安全性、耐久性的分析是非常重要的环节，确保工程的安全性、 耐久性才能够为公路桥梁的安全运行提供有力的保障，充分发挥其应用的价值。 但是，当前我国的公路桥梁设计中存在着很多的问题，严重影响着整个工程的质量，其中缺乏安全性、耐久性的分析是主要的问题之一。 要想促进公路桥梁工程的健康发展， 应当对公路桥梁设计理念进行持续的优化，对工程设计施工进行规范管理，确保施工质量，进而保证整个工程的安全性、耐久性，为公路桥梁工程的健康发展提供有力的保障。
参考文献：
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［3］ 孙权． 浅析公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性研究［J］． 江西建材，2015，(7):155，160．
论文作者:杨政明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/9/29
标签：桥梁论文; 公路论文; 耐久性论文; 安全性论文; 结构论文; 设计人员论文; 疲劳论文; 《防护工程》2018年第16期论文;