公路桥梁设计中的安全性及耐久性研究

公路桥梁设计中的安全性及耐久性研究

王勇

宝鸡路桥建设集团有限公司  陕西 宝鸡721000

摘要：安全性和耐久性是公路桥梁设计中的重要内容。公路桥梁作为重要的交通设施，其质量关乎人们的出行安全性和便利性，提高公路桥梁的安全性及耐久性可有效降低发生交通事故的概率。为了保证公路桥梁设计的安全性和耐久性，相关设计人员需要提高专业素养，积累理论知识与实践经验，确保设计方案的科学性、合理性和可行性。

关键词：公路桥梁设计；安全性；耐久性

引言

新时期里，国家对基础设施建设进行了更多的投入，尤其是交通设施，呈现出蓬勃发展的良好态势，并且逐渐向贫困山区延展。由于地形、水文、地质等条件都极为特殊，增加了建设难度，特别是桥梁工程，其设计、建设等效果直接关系到交通的质量与安全，而且对成本投入产生着最为直接的影响，所以桥梁设计成为整个设计工作的重中之重。本文选取二级公路为研究的具体对象，从设计原则、关键部位及环节等为立足点，结合施工实际，对地质、桥梁结构、施工环境、桥段特点、成本投入等进行分析，围绕科学性、可行性、经济性等方面制定合理的方案，希望能够为我国道路桥梁建设提供借鉴。

1设计原则

桥梁设计时主要应满足结构的耐久性、安全性以及经济性。同时还应对地形条件和桥梁的高跨比进行分析。桥梁在设计时会应用到大多数桥型。桥梁的安全性应通过结构计算和合理构造进行处理。在对桥梁进行计算时不仅要考虑恒载、活载、地震力的影响，还应考虑风荷载、水力以及雪荷载等的影响。当地形受限时，桥梁常布设成高墩大跨形式，因此应对下部结构的刚度分配、稳定性等进行分析。桥梁的构造物较多，桥梁选型的合理性对桥梁造价影响较大。因此在对桥梁进行设计时，不仅考虑技术方面的可行性，还应分析各种方案的经济指标。桥梁进行结构选择以及方案确定时，应考虑桥梁所处位置的地形地质条件以及地貌特征，根据这些因素综合考虑桥梁的布置形式、桥墩桥台的位置、跨径尺寸。设计时应尽量避免出现过大山体开挖，防止山体发生滑坡等地质灾害，导致桥梁的安全性受到威胁。桥梁在进行设计时，布局方式应与公路路线的走向相顺应，桥梁作为路线的控制点，应考虑路线的影响因素。与此同时，路线在布设时也应考虑桥梁的影响因素，二者相辅相成，保证方案设计时路线与桥梁相匹配。进行中小跨径桥梁设计时多采用装配式结构，因此桥梁应选择标准化、装配化较高的结构形式，通过该形式可进行质量、进度控制。结构形式确定时最大程度减少斜交桥梁的使用，特殊地形的桥梁可通过加大跨径、调整水沟的方式进行解决。

2影响公路桥梁安全性及耐久性的因素

影响公路桥梁安全性及耐久性的因素主要在于设计理念有待更新。近年来，随着我国工程领域各项技术的不断发展，公路桥梁建造技术已经有了很大的进步，但是一些先进的公路桥梁建造技术尚未得到广泛应用。例如，在一些偏远地区，公路桥梁在设计、建造方面仍然存在诸多局限。由于理念与技术的制约，致使部分设计人员在设计过程中盲目加大主体结构，钢筋用量、材料标号过于保守，不仅会造成成本叠加，还会因为自重过大影响公路桥梁的安全性和耐久性。公路桥梁设计过程中必须遵循因地制宜原则。但是，随着公路桥梁项目数量的与日俱增，部分建筑设计人员疏于勘察调研，选择条件相似的设计方案进行批量化设计。这种套用笼统方案的设计与建造方式会使公路桥梁在材料和结构选择方面存在误差，最终影响公路桥梁的安全性和耐久性，并且使公路桥梁在后期营运中耗费大量人力、财力、物力进行施工维修与养护。

3提高公路桥梁安全性和耐久性的设计要点

3.1选择适当的下部结构

为了适应不同地形条件，降低施工难度，对于简支体系一般可采取以下三种方式进行处理：首先可以适当缩小桥墩间距，这不仅能够降低桩基之间的相互影响，减弱由此导致的环境破坏，同时还有助于加快施工效率，提升项目整体经济效益；其次，可以优先选用扁墩设计，以此来降低开挖工程量，并提升桥梁外部造型的美观性；此外，还可以选用整幅双柱结构，减少对原有地形的开挖，适应不同地形条件。一般桥梁在设计时大多依据标准化、固定化的结构而展开。而该项目的设计则应当密切联系项目当地的地形地势特点、附近构筑物分布，来对桥梁跨径、尺寸进行深化分析。其上部结构应当优先选用装配预制式结构，以此来改善项目整体的效率。借助工厂批量生产能够实现对构件的快速成型，而现浇部分也可通过工厂半预制的方式来改善施工质量。

3.2了解结构震害，优化抗震设计

公路桥梁的上部结构、桥梁墩柱、附属工程等是容易产生震害的结构。上部结构的震害表现为移位震害与结构震害。墩柱是重要的承重构件，当由于地震而出现结构破坏后，会严重影响墩柱结构的承载力和强度，威胁通行安全。桥梁的主梁与下部墩柱以及桥台连接处是结构受力比较脆弱的地方，在地震影响极易产生破坏。因此，要提升公路桥梁的安全性与耐久性，还要优化抗震设计，提升桥梁结构的强度与延性，削弱震害对桥梁结构的影响。进行公路桥梁上部结构的抗震优化设计，可以将钢板加焊在梁底部，也可以在限制梁部位移时，采用纵横约束装置。梁端至墩台帽或盖梁边缘距离需符合相关规范的移位限制要求。如果桥梁跨度较大，可以采用连续梁减少伸缩缝。

3.3墩台形式的选择

现代化桥梁工程中，除了施工质量外，效率与成本也是重点追求目标。根据高速公路施工环境，装配式桥梁建设中应注重对下部结构的优化，使其具有标准化的特点。桥墩高度在20m以内时，建议选择双柱式圆截面桥墩；高度达20~40m时，优先选择实心矩形截面薄壁墩；部分施工环境特殊，桥墩高度超40m，此时较合适的是空心薄壁墩。考虑到地形复杂的特点，为适应地形的急剧变化，桥梁工程中通常会采用大高度桥墩。为满足边坡稳定性、低成本施工等方面的要求，还可使用全幅双柱式大挑臂墩。此外，工程建设要尽可能减少对周边环境的影响，不改移地方道路，此时可采取道路穿越桥墩下方的方式，以大跨径门式桥墩更为可行。装配式桥梁工程中，为与地形环境相协调，重力式U形台得到广泛应用。依据《墩台与基础》相关内容，此类型桥台较为合适的填土范围为4~10m，由此表明在设计U形台时要求其高度尽可能在10m内。为尽可能减少开挖量，避免基础开挖过度而引发滑塌现象，在U形台设计时应重点考虑现场地形特点，合理分台。

3.4制定合适的桥型方案

桥型应当基于工程实际条件及建设需求来确定，充分发挥因地制宜的理念，并考虑到施工过程可能出现的各类问题，综合提升施工的经济性、安全性等，使得桥型能够满足多项工程基本要求。

结束语

综上所述，影响公路桥梁安全性及耐久性的实际因素主要包括理念有待更新、方案笼统。强化公路桥梁安全性及耐久性的重要性有助于提升公路桥梁持续的经济效益及社会效益。因此，公路桥梁设计作为决定公路桥梁安全性及耐久性的决定性开端，相关设计人员必须转变设计思路，做好勘察调研，完善设计方案，优选防腐材料，注重后期养护强化设计要点，以保证实现公路桥梁设计中安全性及耐久性的重大突破。

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