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摘要:在中国目前的公路桥梁设计中,许多安全性和耐久性方面的问题研究只是基于一个概念上进行的。对公路桥梁的使用寿命没有提出更加具体的要求,对公路桥梁的耐久性也没有具体的设计要求。这直接导致目前中国公路桥梁的安全性和耐久性问题。公路桥梁设计中的结构安全性和耐久性已成为公路桥梁设计中亟待解决的问题。因此,有必要加强对公路桥梁结构设计中的结构安全性和耐久性的研究,以改进公路桥梁的设计结构的安全性和耐久性。本文讨论了公路桥梁在安全性和耐久性方面存在的问题,研究公路桥梁设计及其解决方案。
关键词:公路桥梁;设计;安全性;耐久性
1、我国公路桥梁设计中安全性和耐久性的现状
在我国现阶段公路桥梁的设计过程中存在这样明显的倾向:公路桥梁设计过程中更多的对桥梁的强度进行考虑,而对桥梁的耐久性考虑相对较少;重视桥梁的强度极限,而对于桥梁的使用极限并没有特定的设计要求,而公路桥梁的使用极限则是桥梁的整个生命周期中最重要的组成部分;重视公路桥梁结构的建造,而对于公路桥梁结构的维护工作重视程度不够。
这些公路桥梁设计中的共同倾向使得当前公路和桥梁工程事故频繁发生,桥梁整体性能普遍不高,公路桥梁整体使用寿命短,不仅与目前公路桥梁的国际安全与耐用性不断被强调的现实相反,这也会给人们的生命和财产带来巨大的隐患。同时也与公路桥梁的动力性和综合经济性能的要求相矛盾。近年来,中国道路和桥梁的安全和耐久性发生了许多事故,造成了巨大的经济损失,威胁人民的生命安全。
2、影响公路桥梁安全性和耐久性的原因
2.1公路桥梁设计不合理
需要承认的是,在桥梁设计中,中国的桥梁设计师还有很多需要改进的地方。一些设计师缺乏实践经验。虽然他们有一定的理论知识,但在考虑问题时还不够全面,所设计的公路桥梁不够科学或不实用。虽然许多公路桥梁的设计者普遍重视公路桥梁结构强度的安全性,但他们往往忽视公路桥梁设计的合理性。这些设计问题使得公路桥梁的安全性及其在源头上的耐久性不安全。自然会对后期的建设和使用产生严重影响。在设计桥梁时,大多数公路桥梁设计人员基本上都是根据理论(如相关强度指标等)来计算和确定结构强度,很少考虑甚至不考虑公路桥梁实施中使用的材料和施工方法,对公路桥梁安全和耐久性的影响,有些设计者在设计时没有考虑公路桥梁的安全性和耐久性,盲目增加公路桥梁的强度,缺乏对公路桥梁整体设计的认识。此外,一些设计师很少考虑桥梁在使用过程中的力量路线,从桥梁的一开始就造成很大的安全隐患;所选混凝土的强度不符合公路桥梁设计的强度,或保护层的厚薄等因素使得桥在安全性和耐久性方面都得不到保证。
2.2设计人员的专业素质高低不齐
由于路桥建设行业的快速发展,越来越多的人员从事路桥设计工作,但其中高水平、高素质人才仍然匮乏。换句话说,现阶段中国路桥设计师的专业水平仍处于不平衡状态。缺乏优秀的设计师,这从根本上限制了道路和桥梁设计的改进和进一步发展。更令人恐惧的是,很多低级设计师并没有相关的专业知识。水平低下更多的表现在其在设计过程中,不能很好的综合结构体系、结构的耐久性及结构强度等因素从而达到一种整体上效益的最大化。
2.3设计理念得不到及时的更新
由于现阶段中国道路和桥梁设计专业人员素质相对较低,创新能力更加难以承受。在这种情况下,中国设计方法的创新来源基本被切断,直接导致了设计方法的发展基本处于停滞状态。因此,现实中许多路桥的设计仍然按照这样一个老框架来实施,这个框架已经有了成熟的经验,但缺乏创新。但是如果一直实施旧方案,道路和桥梁设计创新的可能性就会进一步受到遏制,因此处于一个不可逃避的恶性循环。另一方面,随着我国经济的不断发展,道路和桥梁的数量和规模都在迅速增加,这自然会对设计要求提出更高的标准。要求设计人员从更深远的角度设计,要求相关的设计解决方案变得更加成熟,并有更多的时代气息,尤其是在道路桥梁设计的机动性、通行能力及路网的容量及安全上的要求更加严苛。
3、提高公路桥梁安全性和耐久性的有效措施
3.1提高延长桥梁寿命的设计意识与理念
在建设道路和桥梁的过程中,我们必须改变以前仅仅满足承载能力的观点。在设计和施工时,不仅要考虑承载能力,还要考虑桥梁的寿命。这些内容必须与具体相关规定高度一致。提高延长桥梁寿命的意识对于更深入地探索公路桥梁的结构具有重要意义。实际上,这些相关的寿命参数也不一定十分的绝对化。在确定最终值之前,必须进行许多模拟。确定桥梁施工期后,应进一步考虑以下因素:设计是否合理、施工是否到位、使用是否合适以及维护是否及时。只有综合考虑以上因素,才能确保公路桥的使用寿命较长。
3.2做好设计前的准备工作
为确保公路桥梁建设项目的质量和使用寿命,设计单位在工程中标后,需要及时组建专业勘察队伍的对公路桥梁建筑工程施工范围内的地质条件和水文条件进行实地的勘察,确保调查资源的真实性、可靠性。为公路桥梁建设项目设计提供更有价值的参考资料,选择建设成本低、安全性能高的施工路线进行公路桥梁建设项目的施工。在设计过程中,设计人员还需要从公路桥梁施工形式、混凝土施工方案、选材、养护维修等方面入手,特别是从施工技术上对公路桥梁进行设计,以保证公路桥梁的安全、科学性和合理性。直线和参考线的线性曲率和剪力确保了公路桥梁的结构性能最大化、最高化,对公路桥梁的负荷承载能力进行科学、合理的设定;同时设计人员在设计过程中还需要对公路桥梁施工过程中可能出现的问题进行预想并制定相应的措施,确保一旦在施工过程中发生突发事故,管理人员和施工人员能够及时的采取相应的补救措施,为公路桥梁建筑工程的顺利施工提供保障。
3.3加强桥梁的细节设计
由于桥梁结构直接暴露在自然环境中,因此在设计过程中细节设计至关重要。详细设计有效地防止了外部腐蚀因素对桥梁结构的腐蚀。加强桥梁的细节设计可以有效提高桥梁结构的安全性和耐久性。如增加组件保护层的厚度,可有效保护钢筋免受侵蚀;加强桥面排水和防水层的设计,可有效防止水对结构的破坏;钢筋上进行环氧树脂涂层,对钢筋进行阴极保护、穿透模板等措施,以确保钢筋不被腐蚀。
3.4保证结构的冗余设计、整体性、连续性
大多数桥梁都属于杆结构。在设计过程中,应确保结构的完整性和连续性,使部件的横截面均匀、平滑地变化。这不仅满足了美学要求,而且提高了结构的强度、刚性和稳定性。在设计过程中,冗余设计可以更好地弥合可能出现的问题。该结构具有一定的安全储备,并且具有更好的抗局部损坏和变形的能力。这特别适用于超载现象严重的情况。此外,冗余设计还可以在某些偶然荷载如地震、爆炸等情况下给予结构抗倒塌的能力。
4、结语
综上所述,我国公路桥梁在设计方面,对安全性及耐久性问题还欠缺考虑,并且存在很多因素影响公路桥梁设计的安全性及耐久性,如设计理念较为落后,施工管理水平普遍较低等。针对这些问题,需要做好公路桥梁设计安全性及耐久性的强化工作。
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