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摘要:國內(nèi)經(jīng)濟水平的提升及科技的快速發(fā)展為公路橋梁設(shè)計提供了技術(shù)支持，為此也加快了橋梁建設(shè)事業(yè)的發(fā)展進程。當前社會發(fā)展背景下，不僅對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的實用性與安全性提出了要求，同時對橋梁的美觀程度也提出了更高的要求，應(yīng)對此，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計者需要不斷的開展橋梁設(shè)計研究，以獲取到創(chuàng)新發(fā)展全新方向。但是，在當前發(fā)展階段中，由于設(shè)計規(guī)范與各地具體要求的差異性，導致橋梁設(shè)計中仍存在著諸多的問題，其中最為顯著的便是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性問題。本文中對當前國內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀進行了闡述，綜合分析橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中所存在的問題，并提出優(yōu)化建議。

關(guān)鍵詞:橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計；設(shè)計問題；優(yōu)化對策

就橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計而言，需要設(shè)計者具備較為豐富的理論知識，以及豐富的工程經(jīng)驗，避免基于主觀認知的偏差而影響到整個設(shè)計的準確性。當前國內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中，過多的關(guān)注橋梁設(shè)計的結(jié)構(gòu)強度，而對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性與抗震性等缺乏關(guān)注，在設(shè)計過程中由于缺少全方面的關(guān)注，導致整個橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案存在一定的缺陷，而這種缺陷若不能夠及時的解決，則為橋梁日后應(yīng)用帶來風險隱患。針對此，需要橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計者不斷的總結(jié)工程經(jīng)驗，并及時更新橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計工藝與觀念，不斷優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，使其符合不斷發(fā)展的橋梁建設(shè)需求。

一、國內(nèi)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)狀

在橋梁設(shè)計整體上分析，當前國內(nèi)橋梁設(shè)計理論與結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系尚不完善，在橋梁設(shè)計領(lǐng)域，尤其是針對橋梁施工與使用期安全性問題仍存在著諸多需要改進的地方。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計者首先需要考量的問題是選擇經(jīng)濟合理且符合安全標準的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，其次是結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)建以及連接的設(shè)計，并選擇合規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標，確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全性。普遍設(shè)計人員更多的關(guān)注于規(guī)范對結(jié)構(gòu)強度的計算上的安全性需求，但是卻缺少了從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護、耐久性等方面去對結(jié)構(gòu)安全性的考量。綜合以上，可以總結(jié)為當前國內(nèi)普遍橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計存在著片面性的問題，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計考量因素缺乏全面性[1]。

二、常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項

常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計需要關(guān)注三個方面的問題，首先，橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性問題。耐久性也就是橋梁的使用壽命，從橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方面考量也就是整體結(jié)構(gòu)設(shè)計是否能夠確保橋梁未來投入應(yīng)用中符合預(yù)期的耐久性標準。其次，橋梁疲勞損傷問題。橋梁投入應(yīng)用過程中需要承載車輛荷載以及風荷載，在長期應(yīng)用中可能在結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生損壞變化盈利，影響到橋梁的穩(wěn)定性，基于此，在橋梁設(shè)計期間，需要考慮到整體結(jié)構(gòu)設(shè)計是否能夠承受多種客觀環(huán)境所形成的荷載量。第三，橋梁的超載問題。橋梁的超載一方面能夠引發(fā)疲勞問題，另一個反面由于長期超載導致橋梁內(nèi)部損傷不能夠及時回復，或長久不能恢復，將會導致橋梁在正常負荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生改變[2]。

三、常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計所存在的問題分析

（一）橋梁設(shè)計耐久性問題

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性問題，一方面來自于初期設(shè)計的影響，另一個方面來自于施工期間環(huán)境與操作的影響。耐久性是評價橋梁建設(shè)質(zhì)量的重要指標之一，在設(shè)計與建設(shè)期間是否考慮到耐久性原則，將對后期應(yīng)用效果產(chǎn)生重要影響，一旦耐久性受損，則為后期修復帶來一定難度。例如，近幾年所發(fā)生的大橋坍塌事故，便是由于橋梁使用年限較為久遠，導致結(jié)構(gòu)材料的力學性有所弱化，結(jié)構(gòu)整體承載能力下降，由此致使大橋出現(xiàn)坍塌?；诖耍枰O(shè)計人員在設(shè)計初期對機構(gòu)設(shè)計中的細節(jié)問題加以重視，同時對施工期間可能出現(xiàn)的多種影響因素進行綜合考慮，完善橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計[3]。

（二）橋梁設(shè)計疲勞損傷問題

在不同的地區(qū)，橋梁具有著不同的應(yīng)用價值，但是承受車輛的荷載是所有橋梁需要具備的基礎(chǔ)功能。車輛荷載屬于動荷載，將會在橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成循環(huán)盈利，而橋梁長期受到這種循環(huán)盈利的作用，必然會導致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞損傷。另外，在橋梁建設(shè)期間，受到多種不確定因素的影響，而橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部材料會存在不均勻或不連續(xù)的情況，因此，設(shè)計人員在進行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計期間，需要全面的認識到建設(shè)期間不確定因素的存在，且這些因素對橋梁耐久性的重要影響。但是，顯然當前國內(nèi)普遍設(shè)計師對這一點原則的關(guān)注度不足，導致其不能夠在設(shè)計上予以更多的考量[4]。

（三）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的超載問題

在橋梁投入到實際應(yīng)用期間，可能存在著多數(shù)數(shù)據(jù)不在原有的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計范圍內(nèi)，出現(xiàn)荷載超出原定值的情況。超載對橋梁的影響為，加大了橋梁負載應(yīng)力的幅度，導致橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞損傷等問題。而當前普遍橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計是不能夠充分的認識到這一點問題，或不將其考慮在設(shè)計范圍內(nèi)，可能對橋梁結(jié)構(gòu)造成不可恢復的損壞，影響到橋梁的整體質(zhì)量，甚至是在應(yīng)用期間出現(xiàn)嚴重的安全事故。例如，武夷山公館大橋坍塌事件、哈爾濱機場高速大橋坍塌事件等，都是由于超載問題考慮不到位所導致[5]。

（四）橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震性能問題

就我國地理環(huán)境來看，存在著地勢多樣、山地面積廣、處于環(huán)太平洋地震帶上的特征，基于此，針對我國地勢環(huán)境在進行橋梁設(shè)計期間，需要考慮到橋梁的抗震功能。地震對橋梁的破壞力非常強烈，尤其是震中地帶，可能會導致毀滅性的傷害。需要橋梁設(shè)計者充分考慮到抗震原則，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計期間參與抗震工藝設(shè)計，同時需要考慮到橋梁施工期間材料的選擇或施工工藝的選擇等。但是，國內(nèi)普遍橋梁設(shè)計僅按照常規(guī)橋梁設(shè)計原則進行橋梁結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計，只有針對特殊要求的橋梁才會考慮到抗震設(shè)計，因此，多數(shù)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中并未參與到抗震設(shè)計[6]。

四、常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化建議

（一）優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性

針對橋梁的耐久性，國內(nèi)之前的技術(shù)規(guī)范中并沒有明確作出規(guī)定，設(shè)計人員在進行橋梁設(shè)計過程中對橋梁的耐久性功能也沒有過多的關(guān)注，也就沒有針對耐久性設(shè)計的相關(guān)方案。在橋梁投入到應(yīng)用期間，日常維護與檢修也沒有針對耐久性作出具體規(guī)范，導致橋梁在應(yīng)用期間可能基于耐久性不足而出現(xiàn)坍塌等事故。為改善這一問題，最新推出的橋梁設(shè)計規(guī)范中，對橋梁的應(yīng)用年限進行了明確的規(guī)定，要求設(shè)計人員結(jié)合應(yīng)用期限參與到實際設(shè)計中，加強對橋梁耐久性設(shè)計的關(guān)注[7]。

（二）改善橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的超載問題

當前，國內(nèi)多數(shù)橋梁會在實際應(yīng)用期間出現(xiàn)不同程度的超載問題，其主要表現(xiàn)為橋梁超出應(yīng)用年限而導致的超齡負載以及車流量過大所導致的橋梁超載問題。以上所述超載現(xiàn)象都會導致橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞損傷，影響到橋梁的整體質(zhì)量與運行效果，極大的降低了橋梁同行的安全性。針對此，需要設(shè)計人員在實際設(shè)計期間，結(jié)合橋梁工程所處的環(huán)境與地質(zhì)條件等，準確的對橋梁運行中可能出現(xiàn)的因素進行分析，應(yīng)用相關(guān)科技手段對橋梁的運行進行模擬操作，以便于對整個設(shè)計方案進行調(diào)整與優(yōu)化，確保橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量能夠滿足橋梁運行的實際需求。

（三）解決橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的疲勞損傷問題

橋梁在實際應(yīng)用期間所受到的荷載主要來自于車輛荷載動態(tài)荷載，橋梁設(shè)計人員需要充分認知到這一點。動態(tài)荷載能夠直接對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生作用，為橋梁結(jié)構(gòu)帶來循環(huán)變換的作用力，價值橋梁運行期間所出現(xiàn)的超載現(xiàn)象，導致橋梁在長期應(yīng)用下出現(xiàn)結(jié)構(gòu)疲勞損傷，而這種損傷可能形成橋梁裂縫或斷裂等?；诖?，需要橋梁設(shè)計人員在設(shè)計階段變成充分考慮到橋梁在長期應(yīng)用下會出現(xiàn)的疲勞損傷問題，經(jīng)由對橋梁應(yīng)用地區(qū)車流量與其他環(huán)境指標的分析，掌握準確的數(shù)據(jù)，將其考慮到橋梁的實際設(shè)計過程中。確保設(shè)計流量能夠符合此地區(qū)的最大符合量，并有針對性的對整個橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行優(yōu)化，避免或降低其可能出現(xiàn)的疲勞損傷情況，如此才能夠避免橋梁結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用期間出現(xiàn)嚴重的不良事故。

（四）優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗震性

雖然并不是每個地區(qū)都會面臨地震的威脅，但是基于地震對橋梁所產(chǎn)生的重要影響，需要將抗震因素考慮到整個橋梁設(shè)計中。橋梁是抗震救災(zāi)期間的主要通道，其抗震性能必須要提升，在整個橋梁設(shè)計期間，需要關(guān)注避開地震帶與板塊活躍地帶，在橋梁建設(shè)地區(qū)進行地震動力學分析，根據(jù)其分析結(jié)果，對結(jié)構(gòu)抗震的薄弱環(huán)節(jié)予以強化，提升橋梁的整體連貫性。另外，橋臺的設(shè)計需要盡量選擇在穩(wěn)定地帶，加強橋墩的基礎(chǔ)；關(guān)注橋梁施工質(zhì)量，做好細節(jié)處理，確保橋梁連接處的穩(wěn)固性；針對特殊環(huán)境在橋梁上架設(shè)減震設(shè)施。

五、結(jié)語

綜合上文所述，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計是整個橋梁設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計質(zhì)量如何將直接影響到橋梁應(yīng)用期間的安全性，因此，必須要不斷的優(yōu)化設(shè)計方案，確保橋梁運行的穩(wěn)定性與安全性。當前國內(nèi)常規(guī)橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計普遍存在的情況是缺乏對抗震、耐久性、超載問題的考慮，需要有針對性的優(yōu)化原有的橋梁設(shè)計方案，提升橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的全面性。

作者:陳小剛 單位:浙江省交通規(guī)劃設(shè)計研究院

參考文獻：

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