公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性的分析

时间:2016-05-05 09:41 来源:www.fabiaoba.com 作者:张静玲 点击:

  [摘 要]公路桥梁的设计中,安全性和耐久性是与民生问题联系的,也是非常重要的关注点,而本文则对于公路桥梁设计中的安全性及桥梁耐久性进行了分析。本文先对于公路桥梁设计的现状进行了阐述,接着分析了原因,其次对安全性和耐久性提出了要求,最后细节性的对安全性和耐久性的提升提出了项对应的措施。 

  [关键词]公路桥梁 桥梁设计 安全性 耐久性 分析研究 

  一、当代公路桥梁设计的现状 

  公路和桥梁都有一定的使用寿命,在理论的使用期限内出现问题的公路或桥梁,会给人们的生产和生活带来很多的麻烦,尤其从使用者的角度来看,会对其人身安全构成威胁,从设计者的角度来讲则是设计方案的不完备,我们总称这种现象为公路或桥梁缺乏安全性和耐久性。常见的公路和桥梁的安全性和耐久性的缺乏表现为,在理论的使用期限内,原本表现健康的建筑出现结构的变形、裂缝、下挠等问题,具体的像正交异性钢桥面板的疲劳裂缝、混凝土斜拉桥的主梁与横隔板开裂、大跨度预应力混凝土连续刚构桥主梁下挠等。这些会破坏建筑的表面的保护,使得更加细节的结构暴漏在外界环境中,如此一来,随着外界恶劣空气的变化,会使得腐蚀的程度更加的深入,加大了公路和桥梁建筑的结构的破坏,从而进一步的加大了建筑的损毁程度,加重了不安全的隐患。 

  在公路和桥梁的建筑中有明确的规定使用年限,但是综上所述会出现很多外界环境引起的状况,导致建筑的结构出现很多不可预测的问题,建筑结构出现各种缺陷,这会使公路和桥梁的寿命会比理论预期的要短。 

  二、影响公路桥梁安全性与耐久性的原因 

  (一)整体上的设计方案规则的欠缺 

  公路桥梁的建设都是设计民生问题的工程,而一项大的工程的顺利的完成是依赖于很多的规定的,这样才能在建设的过程中重视到很多的细节。因为据当代我国对于大型建筑的把关主要是通过制定相关的法律法规进行约束的,这样建筑工程师对于公路和桥梁的设计时及建筑工人们施工的时候会尽可能的遵守,最后保证建筑的质量,也就是说这些约束是公路桥梁安全性与耐久性的保障。但是随着国家的经济水平的快速发展,对于便利的交通条件的要求也越来的越高。随着科技水平的提高,交通建筑的形式也呈现出多样性,比如新增的跨海大桥、海下的大桥等,虽然这些建筑会给人们带来很多的方便,但是对于新增的建筑工程没有及时的制定法律法规,从而无法更加具体的指导工作,对于设计施工的过程中出现的问题也不能依据相关的规章制度进行处理。这样的漏洞导致了有些人员有机可乘,大大降低了公路桥梁的安全性和耐久性。 

  (二)设计的实施方案中对于安全性与耐久性考虑的欠缺 

  一般在工图设计的时候方案是较为完善的前提下,由于施工过程中建筑实施人员对于整体的结构没有进行合理的把握,也会对于公路和桥梁的安全性和耐久性问题有所影响。具体的表现在,由于一些人员的利益之心的驱使,不能很严苛的按照设计方案进行结构的建筑实施和材料的正确的选择,而是想着如何在建筑的过程中偷工减料,从而减少建筑实施的整个过程中资金的投入。有时候只注重了结构的安全性即在设计的时候对细节结构多加考虑,却忽视了耐久性,即在建筑的材料选择的时候却不能满足要求。有时候对于耐久性进行可重视即选择了较牢固的材料,却忽视了细节结构的安全性。所以,要对两者进行合理的结合才会达到最佳的效果。 

  (三)科学理论知识与经验的欠缺 

  建筑的多样性是用于适应多样的建筑情况和风格,如何对应的选择正确的建筑设计是非常考验设计师的专业的理论知识的。而在公路桥梁的设计中,基于对设计安全性和耐久性的考虑与改进提升,其次也要在结构的设计中兼顾考虑较为经济的方案,再者是对于细节结构的固件和连接方式的考虑,最终综合各个方面实现一个多目标的规划问题,设计出最佳的方案。而一些经验欠缺或者理论知识不扎实的设计人员却不能很全面的考虑,比如只考虑了结构强度对于安全性的贡献,而没有兼顾整体体系构造、建筑结构所适合的材料、后期对于建筑的维修和保护、结构的耐久性等,也没考虑在施工过程中由于人员的主观原因导致的各方面的问题。比如由于钢筋混凝土中钢筋和凝土的比例设置不合理而导致的额强度较低,保护能力大大的下降,或者钢筋过细或过粗带来的建筑的不适合环境的现象。 

  三、设计中的要求 

  (一)安全性 

  公路桥梁作为公共的交通建筑,安全性是第一大考虑的问题。而对于公路和桥梁这样的建筑,合理的结构的设计及结构细节直接决定了建筑的安全性,具体的就是与公路和桥梁的使用价值直接联系,所以在设计中要从最初的设计结构中进行提升。所以在具体的设计过程中,首先要将安全性放在第一位,即要从结构自身的可靠性上来设计,要对现有的设计进行结构的可靠性和安全性进行理论性的计算,以数据的事实来评估效果。其次,也要考虑到经常出现的荷载状况,让方案更加具有显示意义,如恒载?活载?自然荷载等荷载。最后,对于较为极端的情况也要考虑在内,这样最大限度的降低整体评估的风险,如加入突然性的高强度的荷载,如出现强风时、高强度的冻胀力、高强度的水力等。 

  (二)耐久性 

  基于安全性,其次将是对公路或桥梁的耐久性的重视。耐久性主要指的是在建筑结构不出现损坏的情况下,公路或桥梁的使用时间要足够的长。现实生活中即使在设计时多方面的考虑,也会出现对实际情况了解不全的状况。公路和桥梁的结构的设计常常要基于对实际的地形情况进行考察,才会进行针对性的设计。在地形较为起伏的地方,桥梁的设计常常会出现较为大的跨度结构,当出现这种结构的需要的时候,关键点出现在下部结构的刚度的分配,并且要很大程度的保证稳定性和耐久性,比如对于难以采用标准跨径结构和互通式立交中弯曲半径较小的桥梁,可以采用钢筋混凝土现浇结构及预应力混凝土现浇结构。 

  (三)经济性 

  在达成安全性和耐久性两项原则之后,还要考虑工程的造价问题。首先,要按照设计的要求以及使用方的要求,使得建筑达到最基本的使用标准;其次,要进行多目标优化后的最佳选择,将不同的方案进行反复的比较;最后,要遵守“绿色节能”的原则,要对复杂的地形有较好的适应性,对环境的伤害要尽可能的小,让两者和谐的相处才是长久之计。 

  四、提升公路桥梁设计中的安全性和耐久性 

  (一)树立耐久性的观念 

  对于一个理念进行实际的实施,最关键的是从思想上树立安全性和耐久性的意识,对其要有较为深刻和较为独特的认识,要有创新性的适应性的设计理念。具体的实施时,设计人员要对专业知识和相关的理论有求知的欲望,不断的接受紧跟潮流的设计方法,积极的与业内的人士进行交流思想与设计经验呢,如果条件允许的话,与国际上的最先进的水平进行学习,也可实现与国际接轨的现实意义,通过国际与国内的对比,实现查缺补漏。这样一来会增强公路和桥梁建设的耐久性和安全性,有较为踏实的观念意识。 

  (二)对于极限情况的考虑 

  公路或桥梁在设计的时候不能仅仅考虑经常出现的状况,也要考虑一些极限情况的出现,将极限情况加入设计评估之中,会使得建筑与较大的承载极限的伸缩,提升安全性和耐久性。具体的如考虑车流量较大的时候、车辆超载的时候、公路或桥梁使用时间较长。这些情况可能造成建筑内部结构出现看不见的损伤,在设计的时候要结合较有韧性的钢筋混凝土和合理的结构,降低开裂。 

  (三)对于实现安全性和耐久性的建筑材料的使用 

  结构在安全性中有很重呀的作用,而对于建筑材料的选择则会大大的提升公路和桥梁的耐久性。公路或桥梁结构常常出现裂缝的情况,这样会使空气和液体进入,增加了对于建筑的腐蚀程度,这样对建筑非常不利。此时选择耐久性较好的材料将会达到事半功倍的效果。常常用到的环氧树脂涂层钢筋,将其应用于一般钢筋混凝土负弯矩区的钢筋中,能够有效地保证结构的耐久性。 

  (四)对于结构细节的调整与适当的改造 

  细节的结构设计时对抗各种问题强效有力的措施。上文中提到了关于腐蚀的问题,而如果在细节结构上进行创新性的设计,对于腐蚀性的对抗也会增加安全性和耐久性。此外,细节设计的优化如加大保护层的厚度、最优材料的选择、防氧化的处理等,都可以增加建筑的防水排水的能力、抗腐蚀的能力。 

  (五)兼顾结构的整体连续性 

  公路和桥梁表面结构的平滑性一定程度上会减小在使用过程中的损毁程度,所以加强建筑结构的整体的连续性,使得车辆人群通过的时候最大限度的舒适也是安全性和耐久性的前提。实际设计中,桥梁由于支撑性的需要大多有杆状的结构,难免会出现截面的变化、不平顺的变化,但是实际的施工中要减少这种变化,让结构的整体较为连续,这样的话也可以提高结构的韧性、强度、稳定性。具体实施时可以采用冗余设计,使得局部损伤和变形有了结构上的安全储备,也可以对于地震、强风等现象有一定的抵御能力。 

  (六)融合先进的理论成果 

  适当的与国际水平进行对比,发现不足进行改进,为国内的公路和桥梁的安全性和耐久性的实现注入新的活力。我们国家在公路和桥梁的安全性和耐久性方面主要存在的问题是实际使用的时间较短,并且在此期间维护的费用和代价过高。由于环境、人为等因素,造成的公路或桥梁的结构的变形、线条的不连贯性、结构表面易于开裂等问题,这些都是国内水平的局限性。而对比之下,国际上有很多建筑风格独特且耐用的公路和桥梁建筑,我们可以进行成功经验或思路的汲取。 

  五、结语 

  公路和桥梁的设计中安全性和耐久性对于人们生产生活有着重要的意义,在这种问题上,国内有些许的研究,也做出了很大的贡献。此外,对于国外先进经验的吸取也会对问题的改进有很大的好处。希望我国在公路和桥梁的安全性和耐久性上有一个新的突破。 

  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(3). 

  [2] 穆俊伟.关于路桥设计中的安全性和耐久性研究[J].山西建筑,2014(3). 

  [3] 魏燕,公路桥梁设计施工中的安全性分析[J].科技创新与应用,2011(3):189-191. 

  [4] 李平伟,论公路桥梁设计的安全性与耐久性[J].中国新技术新产品,2012(4):423-425. 


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