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【摘 要】 由于我国的经济实力不断增强,对交通运输的依赖性也日益增加,所以当前公路建设成为地方政府的主要市政工程,各地区的交通运输业得到了前所未有的发展。但是近些年来,交通安全事故有增无减,尤其是在桥梁路段,因此,桥梁设计过程中的安全问题受到越来越多人的关注。本文对桥梁设计中的安全性影响因素及改进措施进行了探讨。
【关键词】 桥梁设计;安全性;影响因素;措施
引言:为了更好地改进桥梁设计,就必须对影响桥梁的安全性因素进行分析,才能采取针对性的设计策略。以下从影响桥梁安全性的因素入手,分析当代桥梁设计改进策略。
一、桥梁设计中的安全性影响因素
1、设计体系的不完善
目前,在桥梁设计体系上,存在一些有关安全性的问题。笔者了解到,大多数桥梁设计人员在进行作业时,只局限的满足于对结构强度计算上的安全性需要,往往会忽视从结构耐久性、结构维护、结构材料、结构构造、结构体系等方面体现桥梁安全性,并且在设计--施工--使用过程中,经常会出现一些人为的错误,从而大大的削弱了保障桥梁安全性的力度。
有些桥梁虽符合了设计要求的强度,但是仅仅使用5--10年的时间就会因为耐久性而大大影响了桥梁安全性能。所以,桥梁设计时需要从材料和构造等各个角度来采取相应措施用以加强结构的耐久性。一个完整的设计体系,应当在面临不同环境、不同使用条件、不同设计对象时,对结构体系的布局和构造也是要不同的。即使规范再详细,也不能包括由设计人员来解决的全部问题;即使规范更新得再快,也不能适应新技术、新认识和新材料的快速发展。所以,合理的桥梁设计体系既要满足标准,也要求设计人员具备丰富的经验和正确的判断力。
2、管理和施工水平不高
许多桥梁的短期内倒塌与破坏,已使国内工程界对于桥梁的安全问题倍加关注。对于突然性的破坏性桥梁事件,多是由于施工质量未达到设计要求和规范,一般而言,典型的质量问题主要有施工工艺不合格、材料强度不足等。对于一些桥梁存在的以次充好、偷工减料等严重问题,更是会造成致命的安全性隐患。单从桥梁的安全度方面来看,很多桥梁难以达到预期设计的使用寿命,各种病害和劣化现象频繁发生,如桥梁钢筋保护层开裂、构件裂缝等,如果不能加强重视,必然对结构稳定性产生影响。尤其是一些桥梁,往往只使用了几年、甚至个别桥梁刚建成不久,就产生了严重的安全性问题,这些都与施工、管理水平低下有关。
二、提高桥梁设计安全性的措施
桥梁的安全程度是能够被及时观察到的,但是要想保证桥梁的安全性,就需要从桥梁建设工程的初级阶段抓起,重视桥梁设计环节中关于安全性的设计,从根本上提高桥梁的安全性能程度。在许多情况下,桥梁在使用过程中,并不能从表面看出桥梁内部结构发生的细微,但却致命的变化。这就要求我们的技术人员可以提前的预控问题。
1、选择合适的设计方案。
通过选择合适的设计方案,能够在很大程度上增强桥梁的安全性。桥梁结构设计方案主要有两种,标准跨经桥以及大跨度桥梁。标准跨经桥的施工方法比较简单,并且成本较低,应用较广;大跨度桥梁可以突出桥梁的特点及个性,但是它的设计比较复杂,影响因素较多,所以在实际的施工过程中,很少采用这种设计方案。
2、加强对疲劳损伤的研究
桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载,会在结构内产生循环变化的应力,不仅会引起结构的振动,还会引起结构的累积疲劳损伤。桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的,实际上存在许多小的缺陷,在循环荷载作用下,这些微小缺陷会逐渐发展、合并形成损伤,并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹得不到有效控制,极有可能引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到,但其带来的后果往往是灾难性的。对疲劳损伤的研究不仅指对整个结构而言,事实上桥梁结构常常由于某些关键部位的局邵彼劳失效内导致整,构的天效,例如科仪桥拉索锚固端的疲劳损害。
3、提高科学使用材料的力度
在进行桥梁设计的时候,钢筋混凝土的质量,以及这些建筑材料的合理使用,对桥梁的安全性起着特别重要的作用。因为钢筋混凝土的标准与质量会直接影响着桥梁结构的安全性。混凝土的耐久性能主要是由其材料的构成决定(材料的组成主要考察的是水灰的比例、水泥的使用量、水泥的强度等级等等)。桥规中明确规定了,不同的使用条件中混凝土的不同要求,桥梁建设过程中混凝土的最大水灰比例、水泥使用量、混凝土的强度等级等。在进行桥梁工程设计的时候,需要认真遵守这些条例。提高混凝土结构耐久性最主要的是做到:提高混凝土保护层的弧度,以更好地保护钢筋免受到锈蚀等;其次要对混凝土的裂缝进行及时修补。在进行设计的时候,除了要根据规范中的要求,对裂缝进行科学地控制之外,最主要的是使用构造手段,从根源上管理与控制混凝土施工过程中产生的裂缝。
4、应该充分重视桥梁的超载问题
一般来说,汽车超载主要有三种情况:其一是早期修建的老桥超龄负载运营;其二是桥梁通行的车流量超过原设计的规定;其三是车辆违规超载。前两种情况产生的原因主要是设计荷载的变化和交通量的增加;后者是车辆使用者违法超载营运,后两种超载现象在我国公路运输中较为普遍。桥梁的超载一方面可能引发桥梁疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧,甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面,由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复,将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化,从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。因此除了交管部门要加强管理外,也需要对超载带来的后果进行研究、分析。
5、注重借鉴国外的经验和成果
就我国而言,桥梁设计存在的主要问题是结构正常使用性能差(指与设计期望相比,可归结为适用性能差,主要包括桥梁的过大振动、线形不平顺、接头跳车、结构开裂和过大的变形等)、耐久性和安全性差。作为工程设计人员就应该充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材料工艺水平,采用适当的安全度、适当的设计方法来保证桥梁使用性能的达标,这才是更为主动和有效的方法。欧洲国家非常重视对结构物进行性能设计,主要内容包括结构的变形、裂缝、振动、强健性、美观、耐久性能、疲劳性等。这样做是为了使结构在运营过程中除了保证最低的安全性要求外,还应有良好的使用性能(包括寿命和耐久性、杭腐蚀、耐疲劳性、美观等)。
6、增加防范意识
桥梁在使用过程中,也应该得到持续关注。通过定期对桥梁各项参数进行技术检测,可以及时得到有效的反馈信息,使有关人员及时掌握桥梁的使用情况,从而为桥梁的修缮工作提供可靠的依据。
三、结束语
隨着我国经济的快速发展,公路工程规模和数量也不断增加,桥梁相关工程也逐步增多。公路桥梁工程在安全性与耐久性方面的设计已经成为设计人员必须正视并且急需解决的一个大问题。从我国大多公路桥梁设计状况来看,往往片面追求其用途,在设计过程中缺乏对安全性和耐久性的足够重视。在桥梁设计时,应对可能存在的影响因素进行综合分析,同时还要密切关注在其运营过程中的维修与日常维护的费用以及对应于其使用寿命的相应的经济效益。
参考文献:
[1]邱树才.桥梁安全性、耐久性差的主要原因及改进措施[J].中国新技术新产品,2009,(11).
[2]郑锦新.浅谈公路桥梁设计中的安全性和耐久性[J].科技资讯,2009(22).
[3]白兴林.秦岭地区的桥梁设计安全性分析[J].公路交通研究,2010,05
【关键词】 桥梁设计;安全性;影响因素;措施
引言:为了更好地改进桥梁设计,就必须对影响桥梁的安全性因素进行分析,才能采取针对性的设计策略。以下从影响桥梁安全性的因素入手,分析当代桥梁设计改进策略。
一、桥梁设计中的安全性影响因素
1、设计体系的不完善
目前,在桥梁设计体系上,存在一些有关安全性的问题。笔者了解到,大多数桥梁设计人员在进行作业时,只局限的满足于对结构强度计算上的安全性需要,往往会忽视从结构耐久性、结构维护、结构材料、结构构造、结构体系等方面体现桥梁安全性,并且在设计--施工--使用过程中,经常会出现一些人为的错误,从而大大的削弱了保障桥梁安全性的力度。
有些桥梁虽符合了设计要求的强度,但是仅仅使用5--10年的时间就会因为耐久性而大大影响了桥梁安全性能。所以,桥梁设计时需要从材料和构造等各个角度来采取相应措施用以加强结构的耐久性。一个完整的设计体系,应当在面临不同环境、不同使用条件、不同设计对象时,对结构体系的布局和构造也是要不同的。即使规范再详细,也不能包括由设计人员来解决的全部问题;即使规范更新得再快,也不能适应新技术、新认识和新材料的快速发展。所以,合理的桥梁设计体系既要满足标准,也要求设计人员具备丰富的经验和正确的判断力。
2、管理和施工水平不高
许多桥梁的短期内倒塌与破坏,已使国内工程界对于桥梁的安全问题倍加关注。对于突然性的破坏性桥梁事件,多是由于施工质量未达到设计要求和规范,一般而言,典型的质量问题主要有施工工艺不合格、材料强度不足等。对于一些桥梁存在的以次充好、偷工减料等严重问题,更是会造成致命的安全性隐患。单从桥梁的安全度方面来看,很多桥梁难以达到预期设计的使用寿命,各种病害和劣化现象频繁发生,如桥梁钢筋保护层开裂、构件裂缝等,如果不能加强重视,必然对结构稳定性产生影响。尤其是一些桥梁,往往只使用了几年、甚至个别桥梁刚建成不久,就产生了严重的安全性问题,这些都与施工、管理水平低下有关。
二、提高桥梁设计安全性的措施
桥梁的安全程度是能够被及时观察到的,但是要想保证桥梁的安全性,就需要从桥梁建设工程的初级阶段抓起,重视桥梁设计环节中关于安全性的设计,从根本上提高桥梁的安全性能程度。在许多情况下,桥梁在使用过程中,并不能从表面看出桥梁内部结构发生的细微,但却致命的变化。这就要求我们的技术人员可以提前的预控问题。
1、选择合适的设计方案。
通过选择合适的设计方案,能够在很大程度上增强桥梁的安全性。桥梁结构设计方案主要有两种,标准跨经桥以及大跨度桥梁。标准跨经桥的施工方法比较简单,并且成本较低,应用较广;大跨度桥梁可以突出桥梁的特点及个性,但是它的设计比较复杂,影响因素较多,所以在实际的施工过程中,很少采用这种设计方案。
2、加强对疲劳损伤的研究
桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载,会在结构内产生循环变化的应力,不仅会引起结构的振动,还会引起结构的累积疲劳损伤。桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的,实际上存在许多小的缺陷,在循环荷载作用下,这些微小缺陷会逐渐发展、合并形成损伤,并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹得不到有效控制,极有可能引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到,但其带来的后果往往是灾难性的。对疲劳损伤的研究不仅指对整个结构而言,事实上桥梁结构常常由于某些关键部位的局邵彼劳失效内导致整,构的天效,例如科仪桥拉索锚固端的疲劳损害。
3、提高科学使用材料的力度
在进行桥梁设计的时候,钢筋混凝土的质量,以及这些建筑材料的合理使用,对桥梁的安全性起着特别重要的作用。因为钢筋混凝土的标准与质量会直接影响着桥梁结构的安全性。混凝土的耐久性能主要是由其材料的构成决定(材料的组成主要考察的是水灰的比例、水泥的使用量、水泥的强度等级等等)。桥规中明确规定了,不同的使用条件中混凝土的不同要求,桥梁建设过程中混凝土的最大水灰比例、水泥使用量、混凝土的强度等级等。在进行桥梁工程设计的时候,需要认真遵守这些条例。提高混凝土结构耐久性最主要的是做到:提高混凝土保护层的弧度,以更好地保护钢筋免受到锈蚀等;其次要对混凝土的裂缝进行及时修补。在进行设计的时候,除了要根据规范中的要求,对裂缝进行科学地控制之外,最主要的是使用构造手段,从根源上管理与控制混凝土施工过程中产生的裂缝。
4、应该充分重视桥梁的超载问题
一般来说,汽车超载主要有三种情况:其一是早期修建的老桥超龄负载运营;其二是桥梁通行的车流量超过原设计的规定;其三是车辆违规超载。前两种情况产生的原因主要是设计荷载的变化和交通量的增加;后者是车辆使用者违法超载营运,后两种超载现象在我国公路运输中较为普遍。桥梁的超载一方面可能引发桥梁疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧,甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面,由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复,将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化,从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。因此除了交管部门要加强管理外,也需要对超载带来的后果进行研究、分析。
5、注重借鉴国外的经验和成果
就我国而言,桥梁设计存在的主要问题是结构正常使用性能差(指与设计期望相比,可归结为适用性能差,主要包括桥梁的过大振动、线形不平顺、接头跳车、结构开裂和过大的变形等)、耐久性和安全性差。作为工程设计人员就应该充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材料工艺水平,采用适当的安全度、适当的设计方法来保证桥梁使用性能的达标,这才是更为主动和有效的方法。欧洲国家非常重视对结构物进行性能设计,主要内容包括结构的变形、裂缝、振动、强健性、美观、耐久性能、疲劳性等。这样做是为了使结构在运营过程中除了保证最低的安全性要求外,还应有良好的使用性能(包括寿命和耐久性、杭腐蚀、耐疲劳性、美观等)。
6、增加防范意识
桥梁在使用过程中,也应该得到持续关注。通过定期对桥梁各项参数进行技术检测,可以及时得到有效的反馈信息,使有关人员及时掌握桥梁的使用情况,从而为桥梁的修缮工作提供可靠的依据。
三、结束语
隨着我国经济的快速发展,公路工程规模和数量也不断增加,桥梁相关工程也逐步增多。公路桥梁工程在安全性与耐久性方面的设计已经成为设计人员必须正视并且急需解决的一个大问题。从我国大多公路桥梁设计状况来看,往往片面追求其用途,在设计过程中缺乏对安全性和耐久性的足够重视。在桥梁设计时,应对可能存在的影响因素进行综合分析,同时还要密切关注在其运营过程中的维修与日常维护的费用以及对应于其使用寿命的相应的经济效益。
参考文献:
[1]邱树才.桥梁安全性、耐久性差的主要原因及改进措施[J].中国新技术新产品,2009,(11).
[2]郑锦新.浅谈公路桥梁设计中的安全性和耐久性[J].科技资讯,2009(22).
[3]白兴林.秦岭地区的桥梁设计安全性分析[J].公路交通研究,2010,05