桥梁设计中荷载及安全性问题解析

桥梁设计中荷载及安全性问题解析

王宇超

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摘要：根据道路桥梁交通现状，总结了当前我国桥梁设计过程中存在的问题。针对设计过程中有可能出现的安全性问题，分析了桥梁耐久性不足可能引起的各类危害，探讨了相应的解决方案。通过研究，提出应从设计荷载和安全性两个方面入手提升桥梁设计水平。针对设计标准过低、桥梁承重能力不足、耐久性不足等问题，提出应重视疲劳损伤、预估风险和重视耐久性问题；针对桥梁设计过程中的安全性问题，提出了完善管理体制、规范设计方案以及加强施工管理的解决方案。

关键词：桥梁设计；荷载；安全性；耐久性

引言

随着我国国民经济发展水平的提升，人口数量和车辆保有率也不断提高，这对我国的桥梁设计工作提出了更高的要求。其中，荷载问题和安全性问题更是重中之重。

我国很多专家学者针对桥梁设计工作中的荷载问题提出了许多见解[1-2]，主要体现在对其类型划分方面；对于桥梁设计过程中的安全性问题，也总结了一些经验[3-5]，提出了加强桥梁安全性和耐久性的许多方案。

在桥梁设计过程中，荷载问题和安全性问题密不可分。基于此，本文综合考虑二者之间的关系，对桥梁设计工作进行探讨，以保证桥梁系统能够安全平稳运行，保障出行安全。

1桥梁设计中的荷载问题

1.1荷载分类

在桥梁服役的过程中，需要承担各种各样的荷载，而不同的荷载给桥梁带来的负荷效果大不相同。因此，设计阶段需要对荷载类型加以区分，以保障桥梁的承载能力，这是其他各项工作的前提。一般将桥梁荷载分成三大类：永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

（1）永久荷载，指的是在桥梁的设计、施工以及使用过程中，较少地受外界条件的影响，数值变化较小并且较为稳定的荷载类型。

（2）可变荷载，指的是在桥梁的设计、施工以及使用过程中，数值大小随着使用时间的推移呈现出有一定规律的变化并且可以测算出来的荷载类型。

（3）偶然荷载，指的是在桥梁的设计、施工以及使用过程中极少出现，但一旦出现就会带来巨大影响的荷载类型，常产生自物体撞击。

1.2现存问题

（1）设计标准过低

受经济发展水平的制约，在之前很长一个阶段，我国的桥梁设计及施工要求相对较低，存在无法严格满足规范要求的情况。有的项目因为过于追求压缩工期，导致设计质量和施工质量降低，从而对后续的使用产生了不利影响。这类问题现在已大大减少。

（2）桥梁承重能力不足

在桥梁设计过程中需要考量荷载因素，包括抗压能力以及承重能力。除了设计质量这一因素以外，其他因素，比如车辆超载、交通事故等情况也会导致桥梁承重能力不足，轻则造成桥梁结构受损，重则直接缩短其使用时长甚至造成安全事故。

（3）耐久性考虑不足

就目前我国各类桥梁的使用情况来看，相当一部分桥梁存在着耐久性不足的缺陷。考虑其产生的原因，主要是在桥梁设计阶段确定施工方案时，对桥梁自身存在的结构抗压问题有所忽视，导致施工过程缺少加固方案，最终引起桥梁在服役过程中快速受损。

2荷载问题的对策

在桥梁设计过程中，荷载问题的重要性不言而喻。为了避免对桥梁寿命产生不利影响，荷载大小不得超过其结构承受范围。因此，必须考虑多方面因素后合理确定荷载大小。在设计和施工过程中，以下两类情况较为普遍地存在：一是在桥梁施工过程中脱离最初的设计方案；二是在桥梁设计阶段就存在不合理之处。为了杜绝此类问题出现，保证桥梁施工质量和使用性能，桥梁设计人员要把握好两个原则：一是在制定最初的设计规划时，要严格按照规范和标准进行，对各类有关荷载的指标要做到严格把控；二是要在严格控制桥梁设计、施工和使用质量的基础上，全方位考虑其生产使用过程中所要耗费的各类成本，从而从整体上控制造价，获得最好的经济效益。下面针对桥梁设计过程中的荷载问题，总结了相应的对策。

2.1重视疲劳损伤

在设计阶段要重视各类荷载作用带来的疲劳损伤。疲劳损伤导致的桥梁坍塌事故已经发生过多起，针对这一问题不应只着眼于桥梁结构本身，更要注意把控每一个施工步骤，高标准完成施工。针对疲劳损伤的研究，要重视改善桥梁的疲劳性能和动态性能。

2.2预估风险

车辆超载会对桥梁结构造成严重损害。车辆超载问题的产生原因很多：一是交通压力日益加大，而桥梁的养护维修速度跟不上；二是有关部门监管过于松懈，未严格治理超载车辆；三是某些桥梁使用者罔顾公共安全，为谋取经济利益超载。除了要求政府加强监管与整治以外，在桥梁设计之初就应考虑并预估其可能存在的风险。

2.3重视耐久性问题

桥梁结构往往长时间暴露在自然环境中，长期受到侵蚀。尤其是当桥梁位于海域周边时，侵蚀效应更为严重。所以在最初的设计环节就要考虑桥梁建筑材料在未来使用过程中可能遭遇的耐久性问题，从而在施工和使用阶段对桥梁结构进行特殊处治。

3桥梁设计中的安全性问题

（1）目前，一些桥梁使用年限过长，最初的设计已经不能满足时代的要求，存在很严重的问题，尽管花费了大量财力、物力以及人力不断加强对其的养护和管理，但外界环境引起的桥梁承载能力不足和老化，进而衍生其他病害，提高了养护难度，最终导致安全性不足。

（2）桥梁设计多是根据桥梁承载能力来进行，但在实际运营过程中，随着车辆数及载重的不断提升，桥梁的设计承载力已不再适应交通量的变化。随着桥梁类型越来越多，桥梁设计中只考虑混凝土裂缝宽度是没办法达到目前要求的，对桥梁安全性有不利影响。

（3）如果在最初的设计阶段忽视桥梁可能存在的安全问题，将会引起桥梁后续服役阶段反复出现此类问题，需要经常维修，从而阻断交通，严重影响经济效益和社会效益。

4安全性问题的对策

4.1完善管理体制

要有效解决桥梁设计中存在的安全性问题，需要不断完善设计过程中的相关制度，对每一个设计环节进行规范，从而加强对桥梁设计过程的管控。同时要积极引进国外的先进理论和技术，完善建设体制，要有充分的准备措施应对可能出现的结构变形等问题。

4.2规范设计方案

为了使桥梁完工后能够顺利投入运营，要保证其结构设计满足桥梁的使用要求。而为了达到这一目的，在进行桥梁设计时，要选取科学合理的建设方案，不断调整和完善，确保准确度。在方案设计过程中，要具体问题具体分析，根据桥梁类型的不同，选择相应的设计方案。对于一些标准跨径的桥梁，按照设计标准设计即可；而对于大跨度桥梁的设计，则要考虑更多的内在因素及外在因素。

4.3加强施工管理

完成桥梁的设计工作后，就进入施工阶段。需要组建一个专业的、高水准的施工队伍进行施工。此外，要有专业能力强、实践经验丰富的管理人员对施工队伍进行监督指导。只有这样，才能促进施工队伍提升施工质量，最终确保桥梁的使用性能，杜绝安全隐患。

5结语

在桥梁设计工作中，荷载问题和安全问题非常重要。本文结合我国桥梁设计工作现状，针对设计标准过低、桥梁承重能力不足、耐久性不足等问题，提出应重视疲劳损伤、预估风险和重视耐久性问题；针对桥梁设计过程中的安全性问题，提出了完善管理体制、规范设计方案以及加强施工管理的解决方案。

参考文献

[1]倪成文.桥梁设计常见荷载问题及处理措施[J].居舍，2018（35）：100.

[2]付宏伟.分析桥梁设计中的荷载问题及处理措施[J].黑龙江交通科技，2017，40（12）：131-132.

[3]李宁.桥梁设计中的安全性、耐久性问题及对策分析[J].居舍，2018（34）：4.

[4]雷少鑫.桥梁设计安全耐久性问题及对策研究[J].四川建材，2018，44（10）：159-160.

[5]李正荣，杨渊.桥梁设计阶段的安全性和耐久性[J].黑龙江交通科技，2018，41.