公路桥梁结构耐久性设计

公路桥梁结构耐久性的设计

摘要：

公路交通作为我们人类生活的重要组成部分，而桥梁作为基础设施在公路交通方面起到至关重要的作用。由于使用负荷还有环境等因素的影响，将会导致桥梁在使用性能等方面逐渐衰退、安全结构与耐久性能下降，致使桥梁适应力不足，严重时还会出现人员伤亡等事故。关键词：公路桥梁；结构耐久性；设计

桥梁是人造的结构物，存在“生老病死”等客观的生存过程，采用适当的科学方法对其进行及时有效的维护和管理是必不可少的。所以，怎样使桥梁的使用寿命延长，耐久性能增强，是保证其发挥最大的经济效益安全有效的为人类服务的关键。

一．分析结构耐久性能不足的原因

（一）环境对其的影响和毁坏

桥梁的施工环境和设计环境总是会存在误差和影响的，因此，不容忽视环境对其的重要影响。作为桥梁的重要建筑材料——混凝土，它的抗拉强度只有其抗压强度的10%。而长时期的热胀冷缩等应变反应强烈，再加上温度、日晒、荷载和河流冲击等一系列因素的影响，混凝土很容易开裂，进而腐蚀钢筋。破坏了混凝土和钢筋之间的强劲化学胶结力，直接导致钢筋混凝土的协作分工能力下降，从而最终导致公路桥梁的耐久性被破坏。

（二）设计理论和构造体系欠佳

在施工方面存在问题的同时, 在桥梁的设计领域,尤其是关于

桥梁施工和安全性的问题还有很多需要改进的方面。公路桥梁结构设计的首要标准是选择经济合理的方案, 然后是结构分析与各个构件的连接和设计, 而且采用规范的安全系数和可靠的指标来保证其安全性。现在有很多设计师往往只注重规范对结构强度的安全性的需要,具体到施工过程中经常出现人为失误，从而无法保证设计的安全性。还有的是结构的整体性不足, 冗余性小，计算图式和受力的路线不符合标准。

（三）施工和管理力度水平不够

国内外出现过许多桥梁突然倒塌与毁坏的现象, 因此工程界对公路和桥梁的安全性十分关注。一般认为现在的工程事故主要是施工和管理力度不够所导致。桥梁在没有达到预期的使用年限时, 却出现了影响其正常使用的问题与劣化;目前普遍存在于施工现场的较严重的结构构件开裂问题( 主要原因有: 水泥选用不合适、混凝土配合比不合理、振捣、养护不科学及预应力施加不恰当等)。这些施工上的问题虽然在短期内不会对公路桥梁的正常使用有很明显的破坏, 但是却会对公路桥梁结构的长期耐久性有着非常严峻的影响。

二. 公路桥梁的预期设计

（一）需要重视结构的耐久性

公路桥梁在建造和使用过程中, 难免会受到环境等自然因素的影响、以及有害化学物质等的腐蚀,还要承受例如：车辆、地震、超载等人为因素的作用, 于此同时公路桥梁所采用的材料由于其

自身性能也会逐渐衰退, 进而导致结构不同程度的毁坏和劣化。这样一来既影响了公路桥梁的正常使用而且也增大了其经济损失。必须指出的是,这类问题很多是与没有事先进行合理的耐久性设计有关, 这给人类敲醒了警钟，促使我们重新认识公路桥梁的耐久性作用。

（二）疲劳损伤起决定作用

公路桥梁的承受荷载是由其内部结构所决定的。而且会在其结构内不断产生循环变化的潜在应力, 不尽会引起内部结构的振动, 而且还能导致其结构的累积疲劳和损伤。因为桥梁所采用的材料不都是均匀的, 实际上隐藏很多微小的缺陷,循环荷载过程中,会逐渐暴露，并且逐渐形成宏观裂纹。一旦裂纹没有得到有效控制, 就极有可能引起材料、结构的突然断裂。早期的疲劳损坏通常不会被检测到, 而然由此引发的后果却是灾难性的。

（三）高度重视公路桥梁的超载问题

汽车超载通常有三种情况: 一是早期筑建的公路老桥超过使用年限，却依然负载运营; 二是公路桥梁的车流量超过原本的计划; 还有一种是车辆的违规超载。前两种主要是设计荷载的不同和交通运输量的增加，公路桥梁的超载第一会产生疲劳问题：第二还会导致内部损伤问题。将使公路桥梁在非正常荷载中发生变化, 进而对桥梁的安全性和耐久性产生危害。

（四）借鉴国外的优秀成果

国内的公路和桥梁设计的突出问题是结构使用性能差，问题的

产生与我国目前的施工单位注重经济效益而忽视质量和管理有关。但是平心而论,这种现状既然无法在短期内得到解决, 那么工程设计人员就应该更加重视这一问题。借鉴欧洲国家(例如德国、丹麦等) , 重视对公路桥梁的结构进行性能设计，比如结构的变形、振动、耐久性等。

三．总论

本文对公路桥梁的耐久性问题做了一系列的阐述和设计，主要介绍了导致耐久性能差的四种原因以及新的设计理念的大致方向。目前, 国内的设计近似于静态设计, 从经济学的角度分析是只考

虑建造成本, 从而忽视了正常营运期的维护成本和使用寿命。现今公路和桥梁的安全性和耐久性成为需要迫切解决的问题。

参考文献：[1]黄忠旭.浅析公路桥梁结构耐久性的问题[a].中国科技博览，2011（4）.[2]徐凯东.桥梁设计中的安全性和耐久性问题[c].黑龙江交通科技，2008.

[3]钟丽.浅述桥梁结构设计中的耐久性设计；广东科技，2010，19（10）.