公路桥梁安全性和耐久性设计研究

公路桥梁安全性和耐久性设计研究

丁磊  丛晓雪

包头市公路工程股份有限公司 

摘要：为准确分析公路桥梁的安全性和耐久性，提出公路桥梁安全性和耐久性设计概述和基本要求，并针对问题对应措施，进一步提高公路桥梁的质量和使用寿命。

关键词：公路桥梁；安全性；耐久性；设计研究

引言

公路桥梁是我国交通网络的重要组成部分。随着人们交通出行需求增加，城市高架桥、跨河跨海大桥等项目亦增多。在公路桥梁结构设计环节，安全性、耐久性关系到出行安全和便利，可降低交通事故的发生风险，是最基础、最重要的设计内容。其中，安全性指的是正常使用环境中，在各种荷载作用下公路桥梁结构不会破坏损坏。耐久性指的是在设计寿命内，采用正常维护管理方案，公路桥梁结构能发挥出相关功能，且这个过程中不需要大修。以下结合实践，探讨了公路桥梁的安全性及耐久性问题，供同业人员参考。

1公路桥梁安全性和耐久性设计概述和基本要求

1.1概述

安全性与耐久性是公路桥梁工程建设中的基础性考核指标。其中，具体分析公路桥梁工程的安全系数，往往受到多方因素影响，包括但不限于构件重要系数、安全设计等级、构件荷载组合等。同时，在进行公路桥梁工程设计时，同样需要针对构件的扭矩、结构应力、弯矩剪力等方面做好把控。其次，公路桥梁工程耐久性角度来看，往往会受到工程中所使用混凝土强度、材料等级和最大含碱量等因素影响。通过保证公路桥梁工程具有较好的耐久性，更有效减少公路桥梁工程的维修次数，延长公路桥梁工程的使用年限。目前，随着我国经济社会的持续性发展，我国公路桥梁工程总体数量和规模均处于上升趋势。如此一来，也反映出了公路桥梁工程中更多、更复杂的问题。尤其是从公路桥梁工程设计方案的角度来看，未能够保证公路桥梁工程设计方案的标准，造成公路桥梁工程在正式投入使用后，出现了诸多安全和耐久方面的问题。

1.2基本要求

公路桥梁工程作为一项系统化工程，在公路桥梁工程建设中，往往受到各个方面因素的影响，包括但不限于地形因素影响，地质因素影响等。如此一来，便很难保证公路桥梁工程结构设计，能够真正契合地形。同时，为能够使公路桥梁工程设计方案达到更加精确的效果，也需要在进行公路桥梁工程设计时，针对工程中所涉及到的结构问题和材料问题做好综合性分析，保证工程设计方案的合理，以此实现公路桥梁工程的安全性和耐久性建设目标。开展公路桥梁工程建设工作时，要求从多个角度分析，重点把控好公路桥梁工程施工现场的地形地貌与桥梁布置，提升工程整体设计效果。同时，也需要关注周边环境以及周边住户可能带给公路桥梁工程建设的影响。因此，这就需要在工程中以更灵活的方式，对先进施工技术进行使用。之后，在确保工程安全防护到位的基础上，最大程度削弱来自环境负面因素的影响。另外，在机械设备选择中，应当以有利于运输的机械设备为主要考量。

2公路桥梁安全性和耐久性设计问题

加强公路桥梁荷载的分析。公路桥梁工程亟需解决的问题就是荷载问题，荷载问题会导致年限较久的公路桥梁无法满足运行负荷，或是公路桥梁最大设计荷载无法满足车流量负载。车流量增加与公路桥梁自然承载能力降低可通过设计及施工进行调整，但是没有办法从根本上控制车辆荷载问题。对此，在公路桥梁设计中，需对车辆荷载问题进行分析，避免公路桥梁投运后受车辆荷载影响。控制车辆荷载会降低车辆运行对公路桥梁结构造成的损伤，避免公路桥梁出现结构性损坏，从而提升公路桥梁耐久性及安全性。由于公路桥梁荷载主要受车流量影响，因此需重点对车流统计方法进行研究。车流统计方法包括人工调查法、仪器观测法。为了保证观测精度，可采用仪器观测法，使用动态车重系统观测车流代表性参数，如车辆总量、轴重、车速等。观测车流量后，需进行荷载谱计算。根据相关路段实际调查得到交流流通数据，将得到的车辆进行分型。目前，大多数路面中经过的车辆类型较多，对其进行荷载演算时需简化车辆类型。可以从车辆轴数、轴距等方面进行分类。比如，某四种车型分为三轴车和六轴车，分类方式依托车轴的布置模式与轴间距，不同布置方式引起的车辆荷载幅度值不同，因此可以从车轴角度区分车辆类型。依照统计分析得到的车重样本，结合等效疲劳损伤理论解释不同模型车辆的等效轴重，从而得到荷载谱。在公路桥梁设计中可结合荷载谱对公路桥梁进行优化设计，避免公路桥梁承受超过设计标重的荷载，提高公路桥梁耐久性及安全性。

3公路桥梁安全性和耐久性设计措施

3.1提高公路桥梁冗余度

冗余度是公路桥梁发生危机事件时公路桥梁的储备强度，若公路桥梁未设置冗余度或冗余度不足，当公路桥梁某个结构发生损坏时会导致整桥坍塌或塌陷。公路桥梁设置冗余度后可保证公路桥梁发生某个结构损坏时不影响整桥结构性能，可为公路桥梁检修提供应急时间。冗余度在公路桥梁设计中更多的是对破坏力的承受能力。冗余度设计需依托公路桥梁安全系数而非结构在安全性上的贡献。公路桥梁结构中，不同类型冗余度是相互依存的。冗余度设计在公路桥梁中的应用更多的体现在指导设计阶段。为了保证公路桥梁耐久性及安全性，需提高公路桥梁冗余度，如公路桥梁设计中避免或关注特殊结构或构造细节的使用，公路桥梁设计中通过冗余度系数评估荷载应力的影响，对需要提高冗余度的节点进行优化设计，在节省造价的同时保证整桥性能。公路桥梁设计过程中，设计人员需根据公路桥梁使用需求，有针对性的设计冗余度，如针对公路桥梁所处的区位情况优化设计，评估地震、火灾、滑坡、洪水、车辆撞击等事件的发生率，按照事件发生概率的高度设置对应冗余度。公路桥梁冗余度设计并非无限制提升，冗余度过大会浪费财力，但是过小会影响公路桥梁抗性。在公路桥梁设计中可采用三维有限元分析法，采用迭代的方式对公路桥梁体系的连锁破坏模式进行模拟分析，找出不同结构体系存在的短板，针对短板元件进行强化设计，消除隐存风险，提升公路桥梁耐久性及安全性。

3.2加强对混凝土的管理

在公路桥梁工程中，只有对混凝土进行严格的质量控制，才能保证公路桥梁结构的耐久性及安全性。混凝土结构由外加剂、水泥、砂石、水等组成，每一种材料的选用都要经过严格的控制。在混凝土生产中，应从原材料的采购环节入手，对原材料的采购过程进行严格监控，并加大对原材料的检验力度，以保证混凝土生产中所用原材料的质量与性能达到规范要求。同时，施工人员要对混凝土调配进行严格控制，在具体调配技术中，要对混凝土的配合比例进行检验，明确各种调配参数，以保证混凝土的质量。只有材料的测试结果达到标准之后，才可以对混凝土进行配制、搅拌、浇筑等操作，从而使混凝土具有强度、抗腐蚀性、抗渗透性，以满足实际施工的需要。另外，在施工完毕后，还需对其进行相应的维修保养，以保证公路桥梁运行质量，并使公路桥梁在使用中更好地发挥作用。

结束语

综上所述，开展公路桥梁工程建设，要求对公路桥梁工程安全性与耐久性问题做好分析。实践中，重点考量公路桥梁工程实际情况，细化各类因素造成的公路桥梁工程影响，然后在全面把握工程实情的基础上，针对性设计工程建设方案，保证公路桥梁工程建设能够达到更理想的安全性和耐久性效果。

参考文献

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[2]高伟.公路桥梁安全性和耐久性设计研究[J].工程建设与设计,2022(12):110-112.

[3]祁玉基.公路桥梁安全性和耐久性设计研究[J].四川水泥,2022(2):120-121.