桥梁设计安全耐久性问题及对策

1、【摘要】以桥梁设计与桥梁工程的安全耐久性为分析对象，概述 了我国桥梁工程现状，指出桥梁结构安全程度低与耐久性不足两大问 题，分析了桥梁设计中存在的常见问题，包含规范性不足、人员专业 素质不高、忽略细节问题与设计思路不科学，并从安全性设计、耐久 性设计、设计规范与管理制度等方面针对性地提出了问题解决对策， 以期提升桥梁工程设计水平，增强工程的安全耐久性。 1 引言 我国道路交通事业复苏于 20世纪 70年代，混凝土桥梁工程也开 始进入快速发展期， 截至目前，这些桥梁已投入正式运行 30 余年，因 外界环境多变、施工技术有限，同时，桥梁使用过程中的养护管理不 充分，促使一部分桥梁开始相继出现质量问

2、题，路基路面出现裂缝、 桥梁钢筋被过早锈蚀，安全隐患横生，耐久性不足。另外，近年来迅 速攀增的私家车保有量以及超载车辆也给桥梁运行带来了过度压力， 导致桥梁构件老化与破损，所以，为大幅度提高桥梁结构的安全性与 耐久性，施工人员必须从方案设计做起，优化其安全耐久性设计。 2 桥梁工程的现状 2.1 桥梁结构安全度低 根据相关统计数据，我国已经投入使用的全部桥梁中存在安全隐 患的桥梁达到约 3.5%。为妥善处理桥梁工程的老化与破损问题， 政府 逐步强化了钢筋混凝土桥梁工程的检修、维护与加固建设等一系列工 作，大幅度提高了投资额度， 并为其配备专业人才和高科技机械设备。 然而，这并没有较好地改善桥梁

3、结构安全度低等问题，桥梁的锈蚀、 裂缝等情况仍逐步增多，威胁着整体桥梁工程的安全稳定运行 1 。 2.2 桥梁结构耐久性不足 根据诸多工程案例与具体实践经验，笔者认为，目前限制我国桥 梁健康运行的主要问题还有桥梁结构耐久性不足，重点表现在混凝土 结构疲劳与老化、混凝土碳化、结构密实性差以及钢筋锈蚀等方面。 （ 1）混凝土结构疲劳与老化， 这是桥梁工程结构极易出现的问题， 同 时也是难以避免的。无论是何种桥梁结构在经过长期的使用和重负载 的情况下，都会或多或少地出现疲劳与变形问题，因此，施工运营人 员必须加强监管，从而及时地进行防护加固处理，继而避免形成重大 事故（ 2）结构密实性差，这是由于桥

4、梁施工过程中的施工把控不严， 压实与碾压操作不足，继而使得桥梁结构出现裂缝等问题。 （3）混凝 土碳化，混凝土中的氢氧化钙与顺着结构缝隙进入其中的一氧化碳相 互接触并产生化学反应，减少了桥梁结构内的碱含量，从而破坏了钢 筋外表层附着的防钝化保护膜。 （ 4）钢筋锈蚀。当钢筋表层的防钝化 保护膜发生破损后，外界环境中的水分子和氧气与钢筋产生接触，产 生氧化反应，继而导致裸露在外的钢筋发生锈蚀现象，同时，体积因 锈蚀而膨胀变大，混凝土结构也会随着内部钢筋的方向而发生裂缝， 长此以往，裂缝必然会越变越大，破坏桥梁整体结构，威胁桥梁的安 全使用。 3 桥梁设计中存在的主要问题 3.1 桥梁设计的规范性

5、不足 目前，我国已经形成的道路桥梁设计规范主要是由过往的实践经 验总结而来，根据不同桥梁工程的建设要求分别制定。然而，我国桥 梁工程建设存在诸多不足，这些不足并未得到有效的解决或改善，这 必然会在一定程度上限制桥梁设计规范的科学性与全面性，继而对桥 梁施工造成干扰，影响桥梁建设质量。另外，桥梁设计人员在开展设 计工作时不能有效遵循设计规范，而仅根据自身经验做出主观设计行 为。桥梁设计过程的规范性不足已成为设计工作的主要问题之一 2 3.2 设计人员的专业素质有待提高 桥梁工程的施工方案设计是一项涉及众多因素的复杂任务，既需 要专业的背景知识，也需要丰富的理论实践，对于设计人员的专业素 质要求极

6、高，但是，现实中设计人员的综合能力却不足，往往难以满 足设计需求，这也是限制桥梁工程质量的重要因素。相比其他工程项 目而言，桥梁的施工建设所需时间较短，预留给设计工作的时间也相 对不足，设计人员必须在短时间内迅速完成设计方案与图纸，并保证 该设计符合工程建设标准。这使得设计人员没有足够的时间和经历去 学习、应用新方法、新技术，不能紧跟时代发展步伐而针对性地增强 自身综合能力，因此，也无法科学应对桥梁设计中的诸多问题，最终 导致桥梁设计环节中的结构安全性与耐久性不足。 3.3 设计过程忽略细节问题 正如上文所述，桥梁工程的设计包含众多内容，设计流程也较为 复杂，设计人员应具有足够的耐心和细心，以

7、综合考量桥梁具体施工 过程中的各个细节问题和影响因素，尽可能地降低设计误差出现的概 率。但是，我国桥梁设计人员却时常忽略细节性问题，如在桥梁的承 载力设计时忽略降水因素，不能全面考虑桥梁的整体性能，最终导致 桥梁工程的建设质量不达标。 4 桥梁设计中的安全耐久性问题的解决对策 4.1 桥梁设计安全方面 设计人员可从 2 个方面提升桥梁结构的安全性。 （1）强化桥梁设 计过程中的人物配置，形成高水平的桥梁设计。施工企业在正式进行 桥梁施工设计之前应积极组织专家、具有丰富实践经验的工程师及基 层技术人员，就该桥梁工程的整体性能、质量标准、设计规范、结构 体类型以及所用的工程物料等进行科学定位，为具

8、体的桥梁设计提供 适用的标准，为后期设计工作和具体施工奠定基础。桥梁设计企业应 加强对员工的专业培训，并提供丰富的学习交流机会，以不断增强设 计人员的综合素质。设计人员在构建设计思路时应及时去施工现场进 行考察、检测，不断加深对桥梁施工场地及其地质水文条件的了解， 形成动态的设计思路和设计规划 3 。（2）注重桥梁设计过程中的疲劳 损伤问题。这要求桥梁设计人员在方案设计时必须充分分析疲劳损伤 因素，全方面掌握可能引发这一问题的原因，进而做好妥善的预防对 策。 4.2 桥梁设计耐久性方面 桥梁工程的耐久性与施工材料紧密相关。为解决桥梁工程在长期 使用过程中的裂缝等问题，设计人员需从设计工作抓起，

9、注重设置适 当的混凝土强度与选取水泥种类。 （ 1）严格设定水灰比例，增强混凝 土的强度。石灰与水分的比例是影响混凝土拌合物强度的最主要因素， 这一比例越小，强度则越大，混凝土桥梁结构体的密实度也会相应增 加。反之，则强度与密实度均越小。桥梁混凝土结构的强度大，则能 够有效抵御外界腐蚀性气体的侵入，避免混凝土被碳化、破坏其稳定 性。（2）科学选用水泥种类、保证其质量符合工程要求。目前，我国 市场上的水泥品种繁多，不同水泥的化学组成千差万别，组建形成的 桥梁结构体的稳定性也会有所区别，实践经验表明，如果混凝土混合 物料中的水灰配比一致，由矿渣类水泥构成的桥梁混凝土的碳化反应 最迅速，时间也最短。

10、 4.3 完善桥梁安全耐久性设计规范 桥梁设计规范是桥梁设计工作者开展方案设计的主要依据与准 则，针对设计过程中的规范性不足等问题，设计人员应积极引入先进 设计理念与设计技术，以提升桥梁设计的规范性，保障桥梁工程的安 全性与耐久性。（1）我国桥梁设计单位在开展工程设计时应增强对国 际先进设计理念的重视，组织设计人员学习，并将其充分融入在新的 桥梁工程设计之中，从而不断完善设计者所掌握的知识体系。 （2）积 极借鉴国际发达国家的桥梁工程设计方法和设计策略。欧洲的道路桥 梁工程建设技术十分完善，与其他地区或国家相比，其更加重视桥梁 的结构设计，尤其是桥梁结构在长期使用过程中的变形问题与裂缝问 题，欧洲成熟的设计程序与设计规范是我国桥梁设计学习的重点 4 。 4.4 建立健全桥