关注桥梁设计中的安全性和耐久性.doc

关注桥梁制定中的安全性和耐久性具体的制定过程按承载能力和正常使用两种极限状态来进行。前者是控制结构在丧失服务能力临界状态时的承载能力、制定的基本原则是要求荷载效应不利组合的制定值，必须小于或等于结构抗力的制定值。利用荷载安全系数、材料安全系数及工作条件系数来合计不确定因素作用下的结构总体的安全储备，是一个半概率的极限状态制定法。可以认为是对安全性要求的保证。后者控制结构在正常使用状态时应力、裂缝和变形小于一定的限值，对应于适用性的要求。暂且不管这些控制方程和计算理论是否完全合理，它们至少从定性和定量的形式上保证了安全性和适用性两项要求，而关于经济、美观的要求则没有具体的指标进行衡量。当然，在方案制定和评审阶段会合计到经济和美观的要求(中小桥梁主要关注经济性，而大型和特大型桥梁对美观问题越来越重视)；但需要指出的是该阶段对经济性的评估往往是只注重合计建设成本，而关于后期的养护、修理等的长期综合成本缺乏合计，因此这种评估常常是比较片面的。一个典型的例子是斜拉桥的换索问题。由于目前技术水平的限制，斜拉桥拉索的平均使用寿命在20年到30年之间，也就是在其服役期期间至少要进行一次换索，如果合计到后期换索的庞大投入，那么在跨度1000米以下的桥型竞争中，悬索桥与斜拉桥在经济性方面的差距将大大减小。现在，国内的结构制定过程中，有这样的倾向：制定中合计强度多而合计耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。实际上，目前的桥梁制定中，关于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性制定〔从材料、结构措施及制定程序上上保证耐久性，并明确声明在何种维护和使用条件下，桥梁具有哪种程度的耐久性〕。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果；也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相背离；也不符合结构动态和综合经济性〔合计结构建设、使用、维护等整个周期的费用〕的要求。桥梁安全性、耐久性差的主要原因1〕施工和管理水平低国内外多座桥梁的突然破坏与倒塌，已使工程界对桥梁安全性问题倍加关注。一般的看法认为当前的工程事故主要是野蛮施工和管理腐败所导致。关于短期内发生的诸如突然破坏与倒塌，多是由于施工质量没有达到规范和制定要求，典型的问题包括材料强度不够和施工工艺不合格等；也有各别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题，更是对桥梁安全造成致命的损害。而大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，出现了影响正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不够的问题，这也与施工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不够及目前广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题〔主要原因包括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等〕。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生显然的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的危害。2〕制定理论和结构构造体系不够完善在承认施工存在问题的同时，也不可否认，在桥梁制定领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改善的地方。结构制定的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的制定，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。许多制定人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从制定、施工到使用全过程中常常出现的人为错误等方面去强化和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不够，冗余性小；有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大；有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄；这些都削弱了结构耐久性，会严重影响结构的安全性。不少桥梁、虽然满足了制定规范的强度要求，仅用了5～10年就因为耐久性出了问题影响结构安全。结构耐久性不够已成为最现实的一个安全问题，制定时要从构造、材料等角度采用措施强化结构耐久性。不同的环境和使用条件、不同的制定对象都会对结构体系提出不同的布局和构造等方面的要求。规范再具体也不能包罗本应由制定人员解决的各种问题、规范更新得再快也适应不了新熟悉、新技术、新材料快速发展对结构提出的各种新的要求。因此，合理可靠的结构制定除了满足规范的要求外，还要求制定人员具有对结构本性的正确熟悉、丰富的经验和准确的判断。需要改善和努力的方向1〕应该更加重视结构的耐久性问题桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的腐蚀，并要承受车辆、风、地震、疲惫、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采纳材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤