浅析桥梁设计中的安全性和耐久性.doc

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浅析桥梁设计中的安全性和耐久性
浅析桥梁设计中的安全性和耐久性

摘要：我国桥梁正在扩大规摸施工建设，许多情况却面临着严重的桥梁混凝土结构耐久性和安全性问题，从而引发倒塌事故。这些不仅与施工不当和管理不当有关，也存在着设计中不关心桥梁安全性和耐久性的某些问题。

关键词：路桥设计；安全性和耐久性；问题
中图分类号：U445文献标识码：A文章编号：

引言：
国内现行规范对桥梁设计提出的要求是适用、经济、安全、美观。但是设计中考虑的强度多而耐久性少，重视强度极限状态不重视使用极限状态，而机构的整个使用周期中最重要的却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，目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没明确提出适用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计。
1.国内桥梁设计存在的主要问题
按照国内现行规范，对桥梁设计的要求是适用、经济、安全、美观，这些要求基本上包含了人们关心的所有重要问题。
在规范中，具体的设计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。设计基本原则是要求荷载效应不利组合的设计值。利用荷载安全系数、材料安全系数及工作条件系数来考虑不确定因素下的结构总体的安全储备，是一个半概率的极限状态设计法。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。这从定性和定量的形式上保证了安全性和适用性两项要求，但却没有经济、美观的具体的指标要求。当前国内的结构设计过程中，更多的设计是考虑强度多而考虑耐久性较少；重视强度极限状态而不重视使用及状态，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。因此在国内当前桥梁设计于耐久性只是作为一种概念受到关注，却没有相应明确的使用年限的要求或者专门的耐久性设计。这些设计倾向在某种程度上造成了当前工程事故频发，结构使用性能差、使用寿命短等不良后果；相反国际结构工程界却呈现日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势；同时也不符合结构状态和综合经济性（考虑结构建设、使用、维护等整个周期的费用）的要求。因此桥梁设计的安全性和耐久性设计也逐渐提上日程。
2.桥梁安全性、耐久性差的主要原因
2.1施工和管理水平低
国内外若干座桥梁的突然破坏与倒塌事故，已使工程界对桥梁耐久性、安全性问题倍加关注，施工过程中施工和管理水平欠规范(如野蛮施工和管理不当等)是造成桥梁结构耐久性不足的重要原因，其主要表现在以下几个方面:
施工质量没有达到规范和设计要求，典型的问题包括原材料质量低劣和施土工艺不合格等；个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题；混凝土保护层厚度的控制不严，有些直接导致露筋；钢筋未作防锈处理，其间距疏密不一，粗、细骨料分布不均匀，混凝土振捣不密实；施工现场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;拆摸时间控制不好或支模、拆模方法不当，也会引起早期裂缝。
2.2设计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，在桥梁设计领域，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进的地方。结构设计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设计，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。
桥梁工程是一个由许多结构件组成的一个系统结构,各结构件不仅本身要有足够强度和耐久性，而且组合到整个桥梁中也要满足全桥安全性和耐久性，目前一些设计人员设计时考虑片面，结构的整体性、安全和耐久性考虑不够，造成有的结构整体性延性不足，冗余度过小，有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大，强度要求过低，保护层厚度过小及构件截面过薄和过大。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设计规范的强度要求,但仅用了5年～10年就因为耐久性出了问题影响结构安全。结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题,设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性。
3.提高桥梁设计中的安全性和耐久性的措施
3.1成分重视桥梁结构耐久性和安全性问题
桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境的影响及受到有害化学物质的侵蚀，也会承受车辆、风、地震、疲劳等人为因素外来作用。另外，桥梁所采用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和劣化。大量的病害实例证明，除了施工和材料方面的原因，影响结构耐久性的决定性因素是来自构造上（也即设计上）的缺陷。
3.2树立正确的桥梁工程设计理念
随着时代经济的高速发展，人类所建造的各种大型工程结构物，规模巨大，结构复杂，功能众多。国际上称之为“超级工程”。