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摘要:从目前情况来看,我国公路桥梁的设计与施工过程还存在一定的问题,这些问题对公路桥梁的耐久性和安全性产生了很大的负面影响。因此,有关设计和管理人员要对这些问题进行认真的分析与总结,从而找出相关的解决措施,确保公路桥梁设计的耐久性与安全性。
关键词:桥梁设计;安全性;耐久性
引言
由于我国对桥梁使用的需求急剧增加,桥梁的建设速度也随之不断加快,造成了不合理的设计周期和施工工期,以至于桥梁的质量不能够得到很好的保障,这样的桥梁设计有着实用性的缺憾,施工也潜在安全隐患,分包的方法带来了施工质量的降低,甚至是施工中的偷工减料,严重损害了桥梁工程的安全性和耐久性。
一、桥梁设计的基本原则
桥梁是铁路、公路或城市道路的重要组成部分,特别是大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重要意义。因此,公路桥梁应根据所在公路的作用、性质和将来发展的需要,除应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求外,还应按照美观和有利环保的原则进行设计,并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。
1、从安全耐久来看
所设计的桥梁结构在强度、稳定和耐久性方面应有足够的安全储备;对于通行大吨位船舶的河道,除按规定加大桥孔跨径外,必要时设置防撞构筑物等;对修建在地震区的桥梁,应按抗震要求采取防震措施;对于大跨柔性桥梁,尚应考虑风振效应。桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量(包括行人通道);桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝;桥跨结构的下方要有利于泄洪、通航(跨河桥)或车辆(立交桥)和行人的通行(早桥);桥梁的两端要便于车辆的进入和疏散,而不致产生交通堵塞现象等;考虑综合利用,方便各种管线(水、电气、通信等)的搭载。
2、要做到经济合理、技术先进
桥梁设计应遵循因地制宜,就地取材和方便施工的原则;经济的桥型应该是造价和养护费用综合最省的桥型。设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少,维修时尽可能不中断交通,或使中断交通的时间最短。桥梁设计应在因地制宜的前提下,尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺。在注意认真学习国内外的先进技术、充分利用最新科學技术成就的同时,努力创新,淘汰和摒弃原来落后和不合理的设计思想。
3、要美观环保
合理的结构布局和轮廓是桥梁美观的主要因素,一座桥梁应具有优美的外形,而且这种外形从任何角度看都应该是优美的。结构布置必须简练,并在空间上有和谐的比例。桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展的要求。从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等全面考虑环境要求,采取必要的工程控制措施,并建立环境监测保护体系,将不利影响减至最小。
二、损害桥梁安全性、耐久性的原因
1、管理水平差
近年来,国内外频繁出现桥梁破坏与倒塌的事件,这在工程界产生了很大的影响,也是给工程界的设计人士起到了警戒作用,希望能够对桥梁的安全问题加强重视程度。大多人的想法是将桥梁工程中的事故原因推归结为是因为施工者野蛮施工和管理者的不负责任行为所致。对于短期内接连发生的这种桥梁事故,大部分都是由于施工的质量没有达到标准的设计要求;本质的问题其实是因为材料不符合施工标准,也就是没有达到合格的规范。也有的桥梁在建设过程中,出现了偷工减料,以次充好的严重问题,这样的行为根本保证不了桥梁的安全性,严重甚至会造成致命的损害。还有一些桥梁出现的现象是,在预期的使用寿命还没有到的时候,就出现了劣化和破损的现象,严重的例子是,某些城市的桥梁只是用了短短几年、甚至是刚刚建成不久就出现了严重的质量问题,安全性不能保证,那么耐久性无可避免受到了重创,这就与施工质量低下有重要的关系,钢筋保护层不足导致桥梁施工中出现了构件开裂的现象,但是这样的影响却在很多城市的桥梁建造中频频出现。
2、体系不完善
设计理念和机构构造是在桥梁设计中应该特别注重的环节。我们在总结桥梁施工中存在问题的同时,也不得不承认,在桥梁的设计中,关于提高桥梁的安全性和耐久性有很多可以改进的地方。选择经济合理的机构设计方案是桥梁设计者在桥梁设计时首要完成的任务,其次是机构的分析和对构件的连接设计,必要的采用规范规定的指标来保证这些结构的安全性。在桥梁的设计中,有很多设计者总是单单的满足规范上对桥梁结构强度承受力的计算,却忽视了构造和材料的耐久性,在施工的过程中就难免会出现一些人为的错误,这就需要加强和保护结构的质量和安全性。有的桥梁机构缺乏整体性,延展性,有的设计则是计算不够精确甚至是受力分析不到位,这造成了桥梁局部受力大;有的混凝土结构中混凝土的强度等级过低、保护层的保护程度不够、钢筋的直径达不到承重的需求,或是构建截面太薄,这都严重的损害了桥梁结构的耐久性,严重还会影响到桥梁的安全性。
三、确保公路桥梁设计的耐久性与安全性的策略
1、在结构设计上更加注重公路桥梁使用的耐久性
在公路桥梁的设计过程中,既要考虑到施工人员和设计的接受程度,也要从桥梁的结构设计这一方面对桥梁的耐久性进行改善。由于受到超载、车辆、疲劳等人为因素的影响以及酸雨、地震、台风等自然因素的作用,公路桥梁在进行施工和使用的过程中,会造成桥梁材料性能的退化,致使公路桥梁会在不同程度上受到损伤。因此在公路桥梁的设计过程中,要充分考虑好该桥梁的构造细节和结构布局,并在构建完成后,定期进行维修和检查,从而确保公路以及桥梁在使用方面的安全性,使得公路桥梁的维修费用尽可能地减少,提高了整个公路桥梁运行中的经济效益。
2、对超载问题的重视
就目前来看,汽车的超载通常有以下几种情况:第一种最常见的情况就是车辆的违规超载;第二种情况就是桥梁在通行车的流量上大大超过原有的设计范围;第三种情况就是先通行的公路桥梁已经超龄负载了。前者主要是人为的恶性因素,而后两者主要是由于交通量的增加以及设计的荷载发生变化所造成的。而桥梁的疲劳问题最主要也是来源于此。此外,由于桥梁超载造成的公路桥梁内部的损伤并不能自动恢复,因此也会造成桥梁的维护工作发生变化,从而对公路桥梁的耐久性和安全性产生了巨大的危害。因此,针对这一问题,一方面,有关交通部门要加强对公路桥梁上的交通管理;另一方面有关的设计和管理人员也要分析和研究超载所造成的后果。
3、注重对桥梁损伤问题的研究
桥梁结构在风荷载和车辆荷载方面承受的是一种动态的荷载,因此,循环变化方面的应力也会随之产生。这样不仅会造成结构发生振动,而且也会对结构造成一种积累性的疲劳损伤。而桥梁的使用材料也并非是连续均匀的,因此,在这些荷载的循环作用下,原先存在的这些小缺陷便会逐渐扩大,最终发展成为严重的损伤,导致桥梁裂纹的出现。而如果公路桥梁的维修部门没能及时发现这些裂纹并做出有效的控制,那么就很有可能导致桥梁的断裂情况的出现,从而造成了灾难性的后果。因此,在公路桥梁的设计过程中,不仅要关注到公路桥梁的整体结构,而且也要防止桥梁关键部位出现局部疲劳的效应,避免因此而造成整个桥结构的失效等。
结束语
总之,在桥梁的设计与施工过程中,我们要善于发现这些问题,结合现有的科技水平和施工人员的接受程度,通过对桥梁疲劳、超载等问题的重视,选择有效的设计方案,确保了公路桥梁耐久性与安全性的实现。
参考文献
[1] 谢贤. 浅谈桥梁设计存在的问题及解决对策[J]. 科技信息. 2011(19)
[2] 吕言鹏,郭晓文. 浅谈桥梁维修加固过程中的一些问题及措施[J]. 科技资讯. 2010(33)
关键词:桥梁设计;安全性;耐久性
引言
由于我国对桥梁使用的需求急剧增加,桥梁的建设速度也随之不断加快,造成了不合理的设计周期和施工工期,以至于桥梁的质量不能够得到很好的保障,这样的桥梁设计有着实用性的缺憾,施工也潜在安全隐患,分包的方法带来了施工质量的降低,甚至是施工中的偷工减料,严重损害了桥梁工程的安全性和耐久性。
一、桥梁设计的基本原则
桥梁是铁路、公路或城市道路的重要组成部分,特别是大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重要意义。因此,公路桥梁应根据所在公路的作用、性质和将来发展的需要,除应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求外,还应按照美观和有利环保的原则进行设计,并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。
1、从安全耐久来看
所设计的桥梁结构在强度、稳定和耐久性方面应有足够的安全储备;对于通行大吨位船舶的河道,除按规定加大桥孔跨径外,必要时设置防撞构筑物等;对修建在地震区的桥梁,应按抗震要求采取防震措施;对于大跨柔性桥梁,尚应考虑风振效应。桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量(包括行人通道);桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝;桥跨结构的下方要有利于泄洪、通航(跨河桥)或车辆(立交桥)和行人的通行(早桥);桥梁的两端要便于车辆的进入和疏散,而不致产生交通堵塞现象等;考虑综合利用,方便各种管线(水、电气、通信等)的搭载。
2、要做到经济合理、技术先进
桥梁设计应遵循因地制宜,就地取材和方便施工的原则;经济的桥型应该是造价和养护费用综合最省的桥型。设计中应充分考虑维修的方便和维修费用少,维修时尽可能不中断交通,或使中断交通的时间最短。桥梁设计应在因地制宜的前提下,尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺。在注意认真学习国内外的先进技术、充分利用最新科學技术成就的同时,努力创新,淘汰和摒弃原来落后和不合理的设计思想。
3、要美观环保
合理的结构布局和轮廓是桥梁美观的主要因素,一座桥梁应具有优美的外形,而且这种外形从任何角度看都应该是优美的。结构布置必须简练,并在空间上有和谐的比例。桥梁设计应考虑环境保护和可持续发展的要求。从桥位选择、桥跨布置、基础方案、墩身外形、上部结构施工方法、施工组织设计等全面考虑环境要求,采取必要的工程控制措施,并建立环境监测保护体系,将不利影响减至最小。
二、损害桥梁安全性、耐久性的原因
1、管理水平差
近年来,国内外频繁出现桥梁破坏与倒塌的事件,这在工程界产生了很大的影响,也是给工程界的设计人士起到了警戒作用,希望能够对桥梁的安全问题加强重视程度。大多人的想法是将桥梁工程中的事故原因推归结为是因为施工者野蛮施工和管理者的不负责任行为所致。对于短期内接连发生的这种桥梁事故,大部分都是由于施工的质量没有达到标准的设计要求;本质的问题其实是因为材料不符合施工标准,也就是没有达到合格的规范。也有的桥梁在建设过程中,出现了偷工减料,以次充好的严重问题,这样的行为根本保证不了桥梁的安全性,严重甚至会造成致命的损害。还有一些桥梁出现的现象是,在预期的使用寿命还没有到的时候,就出现了劣化和破损的现象,严重的例子是,某些城市的桥梁只是用了短短几年、甚至是刚刚建成不久就出现了严重的质量问题,安全性不能保证,那么耐久性无可避免受到了重创,这就与施工质量低下有重要的关系,钢筋保护层不足导致桥梁施工中出现了构件开裂的现象,但是这样的影响却在很多城市的桥梁建造中频频出现。
2、体系不完善
设计理念和机构构造是在桥梁设计中应该特别注重的环节。我们在总结桥梁施工中存在问题的同时,也不得不承认,在桥梁的设计中,关于提高桥梁的安全性和耐久性有很多可以改进的地方。选择经济合理的机构设计方案是桥梁设计者在桥梁设计时首要完成的任务,其次是机构的分析和对构件的连接设计,必要的采用规范规定的指标来保证这些结构的安全性。在桥梁的设计中,有很多设计者总是单单的满足规范上对桥梁结构强度承受力的计算,却忽视了构造和材料的耐久性,在施工的过程中就难免会出现一些人为的错误,这就需要加强和保护结构的质量和安全性。有的桥梁机构缺乏整体性,延展性,有的设计则是计算不够精确甚至是受力分析不到位,这造成了桥梁局部受力大;有的混凝土结构中混凝土的强度等级过低、保护层的保护程度不够、钢筋的直径达不到承重的需求,或是构建截面太薄,这都严重的损害了桥梁结构的耐久性,严重还会影响到桥梁的安全性。
三、确保公路桥梁设计的耐久性与安全性的策略
1、在结构设计上更加注重公路桥梁使用的耐久性
在公路桥梁的设计过程中,既要考虑到施工人员和设计的接受程度,也要从桥梁的结构设计这一方面对桥梁的耐久性进行改善。由于受到超载、车辆、疲劳等人为因素的影响以及酸雨、地震、台风等自然因素的作用,公路桥梁在进行施工和使用的过程中,会造成桥梁材料性能的退化,致使公路桥梁会在不同程度上受到损伤。因此在公路桥梁的设计过程中,要充分考虑好该桥梁的构造细节和结构布局,并在构建完成后,定期进行维修和检查,从而确保公路以及桥梁在使用方面的安全性,使得公路桥梁的维修费用尽可能地减少,提高了整个公路桥梁运行中的经济效益。
2、对超载问题的重视
就目前来看,汽车的超载通常有以下几种情况:第一种最常见的情况就是车辆的违规超载;第二种情况就是桥梁在通行车的流量上大大超过原有的设计范围;第三种情况就是先通行的公路桥梁已经超龄负载了。前者主要是人为的恶性因素,而后两者主要是由于交通量的增加以及设计的荷载发生变化所造成的。而桥梁的疲劳问题最主要也是来源于此。此外,由于桥梁超载造成的公路桥梁内部的损伤并不能自动恢复,因此也会造成桥梁的维护工作发生变化,从而对公路桥梁的耐久性和安全性产生了巨大的危害。因此,针对这一问题,一方面,有关交通部门要加强对公路桥梁上的交通管理;另一方面有关的设计和管理人员也要分析和研究超载所造成的后果。
3、注重对桥梁损伤问题的研究
桥梁结构在风荷载和车辆荷载方面承受的是一种动态的荷载,因此,循环变化方面的应力也会随之产生。这样不仅会造成结构发生振动,而且也会对结构造成一种积累性的疲劳损伤。而桥梁的使用材料也并非是连续均匀的,因此,在这些荷载的循环作用下,原先存在的这些小缺陷便会逐渐扩大,最终发展成为严重的损伤,导致桥梁裂纹的出现。而如果公路桥梁的维修部门没能及时发现这些裂纹并做出有效的控制,那么就很有可能导致桥梁的断裂情况的出现,从而造成了灾难性的后果。因此,在公路桥梁的设计过程中,不仅要关注到公路桥梁的整体结构,而且也要防止桥梁关键部位出现局部疲劳的效应,避免因此而造成整个桥结构的失效等。
结束语
总之,在桥梁的设计与施工过程中,我们要善于发现这些问题,结合现有的科技水平和施工人员的接受程度,通过对桥梁疲劳、超载等问题的重视,选择有效的设计方案,确保了公路桥梁耐久性与安全性的实现。
参考文献
[1] 谢贤. 浅谈桥梁设计存在的问题及解决对策[J]. 科技信息. 2011(19)
[2] 吕言鹏,郭晓文. 浅谈桥梁维修加固过程中的一些问题及措施[J]. 科技资讯. 2010(33)