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淺談道路橋梁設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及對(duì)策

   2013-01-22 中國(guó)路橋網(wǎng) 48420
核心提示: 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,交通的建設(shè)催生了道路橋梁的發(fā)展,目前我國(guó)道路橋梁設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了較高的水平,但仍然存在著一些問(wèn)題。1 我
     隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,交通的建設(shè)催生了道路橋梁的發(fā)展,目前我國(guó)道路橋梁設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了較高的水平,但仍然存在著一些問(wèn)題。
    1 我國(guó)道路橋梁設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題
    1.1 設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系有待完善
    道路橋梁設(shè)計(jì)最重要的任務(wù)是找出最經(jīng)濟(jì)合理結(jié)構(gòu)方案,然后是結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)建連接,并且用符合規(guī)范的安全系數(shù)來(lái)保證結(jié)構(gòu)是安全的。然而,在我國(guó)的道路橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域,尤其是橋梁設(shè)計(jì)施工和使用期的安全性問(wèn)題方面有許多地方需要改進(jìn)。目前來(lái)看,很多設(shè)計(jì)人員在道路橋梁的設(shè)計(jì)中只滿足規(guī)范所規(guī)定的最低安全需要,經(jīng)常忽視結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)耐久性等問(wèn)題,忽視從設(shè)計(jì)、施工到投入使用整個(gè)過(guò)程中可能經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤,以致加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)安全性工作做得不足,使得我國(guó)道路橋梁設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)圖式和受力路線不夠明確,導(dǎo)致整個(gè)橋梁受力不夠均勻;混凝土強(qiáng)度等級(jí)低、鋼筋直徑小、保護(hù)層厚度小而影響耐久性和安全性;結(jié)構(gòu)整體性和延性不足,缺乏足夠的冗余性等各種各樣的問(wèn)題。
    在生活中我們經(jīng)常會(huì)看到才投入使用5至10年的橋梁就出現(xiàn)了安全性問(wèn)題,然而在調(diào)查時(shí)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有嚴(yán)重的設(shè)計(jì)問(wèn)題,就是因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員要求過(guò)低,只滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的強(qiáng)度要求,而沒(méi)有更進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際情況,這就要求設(shè)計(jì)人員重視起來(lái),對(duì)結(jié)構(gòu)本性有正確的認(rèn)識(shí),積累經(jīng)驗(yàn),在道路橋梁設(shè)計(jì)時(shí)從材料、構(gòu)造等各個(gè)方面采取有效措施,全面考慮,保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性。
    1.2 道路橋梁施工隱患
    最近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅速發(fā)展,基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也隨著大力發(fā)展,道路橋梁的施工也越來(lái)越多,各類大橋完工也越來(lái)越多。然而,卻也逐漸出現(xiàn)一種趨勢(shì),那就是施工速度越來(lái)越快,施工周期越來(lái)越短。如此一來(lái),安全問(wèn)題很可能也會(huì)隨之而來(lái),因?yàn)榈缆窐蛄簩?duì)安全性、耐久性都有著很高的要求,如果設(shè)計(jì)、施工周期太短,勢(shì)必會(huì)減少安全性方面的考慮,很多隱患可能就在不知不覺(jué)中留下了。比如有些施工方因?yàn)槌邪鼉r(jià)格較低,為了保證足夠的利潤(rùn),經(jīng)常會(huì)采取將工程分包給資質(zhì)低、經(jīng)驗(yàn)不足的工程隊(duì),以此降低成本,如果層層分包,就會(huì)發(fā)生較多的以次充好、偷工減料等現(xiàn)象;另外,當(dāng)今市場(chǎng)存在著一定程度的假冒偽劣現(xiàn)象,鋼筋、器材、水泥、基礎(chǔ)工程材料等等道路橋梁施工各個(gè)階段所需材料都有可能用到假冒偽劣產(chǎn)品,如果遇到黑心包工,再加上監(jiān)管疏忽,難免會(huì)出現(xiàn)將不合格材料用于工程,最后的結(jié)果必然是工程質(zhì)量無(wú)法達(dá)到規(guī)范要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),道路橋梁安全性也就得不到絕對(duì)保證,更別說(shuō)必要的安全冗余了。
    1.3 橋梁維護(hù)工作缺乏系統(tǒng)性
    橋梁在投入使用后就進(jìn)入了維護(hù)階段,良好的維護(hù)工作能夠保證橋梁始終處于安全狀態(tài),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決可能出現(xiàn)的問(wèn)題。然而,現(xiàn)如今我國(guó)的道路橋梁維護(hù)工作缺乏系統(tǒng)性,不能有效的對(duì)橋梁全壽命過(guò)程進(jìn)行管理,對(duì)橋梁耐久性不足有著很大的影響。很多時(shí)候,橋梁的維修都是在不得不修的情況下甚至事故之后才進(jìn)行的,而不是在最佳修理時(shí)間,使得維修效果不盡如人意。正確的方法是要把整個(gè)區(qū)域的道路橋梁作為一個(gè)系統(tǒng)工程進(jìn)行研究,統(tǒng)籌考慮、合理安排,在設(shè)計(jì)階段就要做好維修保養(yǎng)的規(guī)劃。
    2 改進(jìn)設(shè)計(jì)的對(duì)策建議
    2.1 重視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的耐久性問(wèn)題
    道路橋梁在投入使用后,會(huì)受到車輛、地震、風(fēng)、超載、疲勞等各種外來(lái)因素的影響和作用,以及橋梁本身所用材料自身性能的不斷退化,那么橋梁就不可避免地會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損傷和劣化。雖然我國(guó)的道路橋梁設(shè)計(jì)及施工技術(shù)都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,只要規(guī)范設(shè)計(jì)、施工,出現(xiàn)倒塌和嚴(yán)重?fù)p害的例子很少,但仍有許多橋梁因?yàn)槟途眯詥?wèn)題不得不提前修理,不僅影響正常使用,還增加了經(jīng)濟(jì)支出。
    事實(shí)說(shuō)明,道路橋梁需要重視耐久性設(shè)計(jì),研究表明,在保證了施工和材料方面的和理性之后,設(shè)計(jì)上的缺陷是影響耐久性的重要因素。目前,國(guó)內(nèi)對(duì)于道路橋梁耐久性的研究主要停留在材料和統(tǒng)計(jì)分析的角度,對(duì)于從設(shè)計(jì)方面改善耐久性問(wèn)題研究不足,需要引起足夠的重視,從定量分析方面去研究耐久性問(wèn)題。
    2.2 重視超載問(wèn)題
    道路橋梁在使用中難免會(huì)出現(xiàn)超載的情況,對(duì)于設(shè)計(jì)方來(lái)說(shuō),需要特別關(guān)注由于通行車流量超過(guò)原設(shè)計(jì)最大流量的問(wèn)題,因?yàn)檫@已成為我國(guó)道路運(yùn)輸?shù)钠毡閱?wèn)題。超載所帶來(lái)的影響是巨大的,不僅會(huì)造成道路橋梁的疲勞問(wèn)題,更重要的是使橋梁疲勞盈利幅度增加,以致?lián)p傷加劇,長(zhǎng)久以往,極易造成橋梁結(jié)構(gòu)的破壞從而引發(fā)事故,并且,因?yàn)槌d所造成的橋梁內(nèi)部損傷是不可恢復(fù)的,這對(duì)橋梁的安全性和耐久性是很大的威脅。因此,設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)工作中要重視這一問(wèn)題,充分考慮橋梁所在地區(qū)的車流量,經(jīng)過(guò)充分調(diào)研,掌握最準(zhǔn)確的數(shù)字,不僅考慮現(xiàn)在,還要考慮橋梁壽命內(nèi)的將來(lái),保證設(shè)計(jì)流量能滿足該地區(qū)的最大負(fù)載量,只有這樣才能保證充分安全。
    2.3 重視附屬工程設(shè)計(jì)
    附屬工程是道路橋梁的重要組成部分,關(guān)系到通行的方便性、安全性以及后期維護(hù)的順利展開(kāi)等方方面面,設(shè)計(jì)人員必須充分考慮這些問(wèn)題。
    首先大橋、特大橋橋頭應(yīng)根據(jù)情況增設(shè)緊急停車帶,以方便日后養(yǎng)護(hù)施工工作的展開(kāi);其次,對(duì)于橋下機(jī)動(dòng)車可以通行的部分,橋頭的隔離柵可以適當(dāng)設(shè)置“活動(dòng)門”,以方便養(yǎng)護(hù)物資的搬運(yùn);第三,如果通道附近設(shè)置了蒸發(fā)池或滲進(jìn),則必須設(shè)置刺鐵絲網(wǎng),并安裝警示牌。
    2.4 加強(qiáng)疲勞損傷研究
    疲勞損傷曾經(jīng)一直被視為剛橋梁設(shè)計(jì)中的核心和主要問(wèn)題,因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)疲勞會(huì)導(dǎo)致鋼材開(kāi)裂,從而有可能引起橋梁垮塌。
    道路橋梁結(jié)構(gòu)所承受的風(fēng)荷載、車輛荷載等屬于動(dòng)荷載,這些荷載會(huì)在橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力,引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和累積疲勞損傷,再加上橋梁建造所使用的材料不是均勻的與連續(xù)的,而是存在著許多很微小的缺陷,那么這些缺陷在在循環(huán)荷載的作用下會(huì)逐漸發(fā)展、合并,形成損傷,積累地多了就會(huì)在材料上形成裂紋,如果對(duì)這些裂紋控制不好,就會(huì)導(dǎo)致材料和結(jié)構(gòu)的脆性斷裂,帶來(lái)安全問(wèn)題。近年來(lái),我國(guó)關(guān)于橋梁疲勞損傷的研究在逐步發(fā)展,由于混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展,這一問(wèn)題已經(jīng)得到了很好的控制,但是對(duì)于由于有些鋼筋混凝土構(gòu)件在使用期由于受到腐蝕,其動(dòng)態(tài)性能和疲勞性研究的難度仍然很大,這方面的研究需要加強(qiáng)。
    2.5 重視下部構(gòu)造設(shè)計(jì)
    下部構(gòu)造是道路橋梁的重要組成部分,理應(yīng)受到重視。
    在實(shí)際中,同一橋梁下部構(gòu)造結(jié)構(gòu)形式應(yīng)統(tǒng)一,以避免因?yàn)椴唤y(tǒng)一問(wèn)題所帶來(lái)的不均勻沉降;有些輕型橋臺(tái)因?yàn)楦叨却蟆⑴_(tái)后土壓力大,為保證安全,有必要對(duì)臺(tái)身進(jìn)行受力驗(yàn)算;支座墊石水泥混凝土應(yīng)該保證和蓋梁相同的強(qiáng)度,最好使用與改良混凝土整體澆注的方法設(shè)計(jì)施工;有些橋梁在采用擴(kuò)大基礎(chǔ)的橋涵設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)在設(shè)計(jì)和施工文件中明確對(duì)地基承載力的要求,對(duì)于存在軟弱地基的,要給出具體處理方案。
    總而言之,道路橋梁設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展,道路橋梁的耐久性問(wèn)題也應(yīng)該越來(lái)越引起足夠的重視。道路橋梁設(shè)計(jì)人員在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中,不僅要滿足規(guī)范的要求,還要綜合考慮所涉及道路橋梁所處的環(huán)境,包括自然環(huán)境、人為因素、承擔(dān)車流量等,借鑒國(guó)內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn),爭(zhēng)取將橋梁設(shè)計(jì)工作做到最好,減少后期可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題。
 
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