关于公路桥梁的安全性及耐久性的分析探讨

关于公路桥梁的安全性及耐久性的分析探讨

文长青

四川省公路设计规划研究院有限公司 四川成都 610041

摘 要：公路桥梁工程的安全性、耐久性关系到人民生命财产安全，如何将其实现非常重要。以国内的现状来看，从中国公路桥梁事故案例入手对此主题进行剖析，分析寻求解决公路桥梁安全性及耐久性的有效措施。

关键词：公路桥梁；桥梁的安全性；桥梁的耐久性

近年来随着我国社会经济的高速发展，我国日益由桥梁大国演变为桥梁强国。然而因社会环境、建设条件及主观认识等诸多因素的影响，我国桥梁在安全性及耐久性方面仍需进一步提高。桥梁结构的安全性及耐久性关系到人民的生命财产安全，关系到社会和谐稳定，关系到社会资源的合理利用，更是我国桥梁建设的首要目标和必须完成的任务。

桥梁的使用寿命与桥梁的耐久性设计息息相关，桥梁结构只有按设计者预期完成建设，才谈得上耐久性设计，否则耐久性设计就是一纸空谈。桥梁结构的耐久性除需加强耐久性设计和准确的施工建设外，还需要重视桥梁使用过程中的运营管理及养护维修。其任何一方面做得不到位都可能导致工程事故的发生，降低桥梁整体使用性能，缩短桥梁使用寿命，从而降低结构的安全性及耐久性。

1 耐久性设计在公路桥梁全寿命周期的重要意义

我国公路桥梁的建设过程中，对其结构自身强度的重视程度非常高，以至于造成部分年轻设计人员过多的关注桥梁结构本身的强度而忽略了耐久性设计在桥梁安全使用过程中的重要意义。公路桥梁的生命价值更多体现在保证结构安全的前提下持续较好的实现其跨越障碍物的能力。唯有在设计之初进行有针对性的耐久性设计，才能减少因设计不足造成的结构安全性及耐久性降低。公路桥梁的耐久性越好，其使用寿命就越长，重复建设造成的资源浪费就越少，频繁维修造成的资源浪费、社会影响就越小。从而更好的实现桥梁结构的安全、耐久、适用、经济及环保的设计原则。

2 桥梁耐久性设计的认识及面临的挑战

公路桥梁的耐久性表现在结构全寿命周期的方方面面，其跨越周期长，涉及面广。无论是混凝土还是钢结构桥梁均应考虑耐久性，影响桥梁结构耐久性的因素非常多，如混凝土结构的碳化、冻融循环、氯盐侵蚀、硫酸盐结晶膨胀、化学物质腐蚀和冲刷、摩擦、切削、冲击等磨蚀，钢结构的锈蚀、腐蚀、疲劳，还包括振动、生物、辐射及电磁作用等等。桥梁结构的耐久性不仅体现在结构本身，同时也体现在桥梁的附属工程。如桥面防水不到位将可能加速梁体混凝土风化剥落、钢筋的腐蚀等，缩短桥梁的使用寿命。桥梁结构所承受的作用的时效性（作用随时间的变化）同样影响并不断改变着桥梁的耐久性。如桥面的车流人流的增加、汽车的超载、水环境的改变、大气污染等，因环境作用的改变造成结构的耐久性、安全性降低。故想要全方位一次性的实现结构的耐久性设计非常困难，目前来看也几乎是不可能的事。

3 如何实现桥梁结构的安全性及耐久性

公路桥梁的安全性及耐久性因其跨越周期长，涉及面广，很难仅通过耐久性设计全方位一次性实现，故在其全寿命周期内的各阶段均须引起高度重视。设计期：对结构所处的环境及可能发生的工况进行全面的认识，并进行有针对性的设计；施工期：保质保量的完成桥梁的施工建设，特别是现行国家规范标准相对不够完善或相对隐蔽的结构工程方面，我们的建设者、质量监管者更应引起高度重视，将结构的安全性耐久性放在工作的首位；运营期：加强桥梁结构的定期检查、维修、车流量及超载监管等。正如前面谈到桥梁全寿命周期内安全耐久控制因素非常多也是随时间不断变化的，故运营期的管理及养护维修的意义就显得尤为重要。这三个时期对于桥梁结构的安全是相互影响的，只要合理设计、精准施工、正确的管理和及时的养护维修，就可以避免一些事故的发生。如宜宾小南门大桥吊索断裂事故，吊索断裂主要原因：预应力钢材对腐蚀极为敏感、恶劣的腐蚀环境、无防腐层的钢绞线、短吊索受力状况复杂、缺乏针对性的养护措施。再如湖南凤凰县沱江大桥坍塌事故，直接原因建筑材料不满足设计和规范的要求，施工工序不合理。间接原因施工管理混乱、项目管理混乱、工程监理不到位。这两个案例告诉我们桥梁的安全耐久在桥梁设计、建设及运营每个阶段都非常重要，各环节之间相互关联，互为补充，涉及到全过程的每一位参与者。只有每一位参与者都引起重视才能够减少桥梁事故的发生，从而实现桥梁结构的安全性及耐久性。

4 保障桥梁结构安全性及耐久性的有效措施

1）提高建造技术

（1）加强国内外交流沟通，重视经验教训总结。通过国内外实际工程经验，总结思考找出原因，提出解决措施。只有不断的总结经验教训，在探索中发展，在发展中进步，才能更好的推动桥梁事业的发展，最终实现桥梁结构安全耐久的目标。

（2）重视建筑材料的选择，结合实际，因地制宜，加强新材料的研发利用，重视精细化设计。在桥梁勘察设计过程中应结合工程实际情况选取安全、适用、经济、耐久的建筑材料。重视精细化设计，对连接构件、易损构件、作用效应复杂构件等进行专门研究。

（3）重视前瞻性设计，合理分析桥梁结构使用期内的作用变化影响。重视桥梁环境作用的劣化性，采取有针对性的设计及后期养护建议措施规划等。

（4）桥梁的设计建造技术应科学、严谨，正确的进行仿真分析。应以严谨的态度对待桥梁的设计工作，结合工程实际情况和地方未来的发展合理科学规划，从结构的形式、组成、作用工况及行业发展趋势等入手，构建合理的分析模型，进行正确的仿真分析，力求设计与工程实际的完美融合。

（5）严格施工期质量及运营期安全监控措施。重视并严格执行结构的健康状况监控，结合实际合理规划监控设施，特别是对易损构件更应做到提前设计，超前预警，以便及时发现并维修。检测方式要严谨科学，检测的技术要与时俱进。合理的监控措施不仅可以提高结构的可靠度，减少事故的发生，同时还能为分析研究提供有效的技术支撑。

（6）加强维修加固技术研究开发。桥梁结构构件受损程度不同，结构本身的受力状态不一样，加固维修施工质量不一样，加固维修后的状态恢复情况也就不一样。目前很多维修加固措施分析研究尚在发展过程中，很多理论也还不够完善，应进一步加强相关技术的研究开发。

2）完善公路桥梁建设依据及标准

目前公路桥梁建设相关法律法规涉及的范围已相对健全，但仍然存在各别方面的缺失、不完善或片面笼统可操作性不强的情况。科学严谨，严苛把控。如从一些可能出现的人为破坏因素、桥梁构造的整体性、桥梁的建设原材料、桥梁的设计计算方法、桥梁的长期维护等等方面着手，明确设计原则、理论依据、计算方法、施工保障措施、养护监控及运营管理措施等，提出更完善原则及依据标准，正确的引导桥梁结构的设计、施工、管理、养护维修及拆除等。

3）完善规范管理措施

全过程加强管理措施，确保各阶段均有法可依，有章可循，用完善的制度保驾护航。其涉及面应从影响桥梁结构安全性耐久性的各方面出发，如设计及建设周期、施工管理费用、建设管理流程、运营管理措施等均应进一步规范完善。近年来发生了许多超载安全事故，充分说明治理超载的措施应予加强。实际上，超载带来的危害不仅仅是表现出来的安全事故，更多的是它还影响着结构的耐久性。超载带来的冗余应力、塑性损伤等会产生蝴蝶效应，细微的影响不断的发展最终的结局就是桥梁使用寿命缩短。可怕的是这些细微的影响往往是较难发现的，长期超负荷的使用必然严重影响结构的安全性及耐久性。

5 结语

提高公路桥梁的安全性与耐久性是需持续坚持不断完善的一件事，要特别指出的是无论从哪个方面出发，都应特别注意其方法措施的实际可行性，唯有将其正确的实现才能有助于公路桥梁的安全性及耐久性。

参考文献：

[1]《公路工程混凝土结构耐久性设计规范》 JTG/T 3310-2019

[2]黄道全 谢邦珠 范文理.《宜宾小南门金沙江大桥桥面系断裂事故分析与维修》[C].中国公路学会.2003