1、1关于桥梁设计中常见的问题及改进措施分析【摘要】面对新时期的经济体系建设，国家对于交通设施建设加大了投资力度，桥梁工程的发展和规模也令世界瞩目。但由相关媒体及其他途径可知一些桥梁工程出现了各种质量问题，如：桥梁抗震性能不良、承载力不足、使用寿命减短等，这些对于桥梁工程的安全性都产生了不利影响。文章重点论述了桥梁设计中存在的问题，并从各个角度出发对其应对措施进行了详细的分析，以供参考。 【关键词】桥梁设计 耐久性 改进措施 中图分类号： U445 文献标识码： A 文章编号： 随着改革开放的深入和我国桥梁基础设施建设的长足发展，桥梁设计已经成为工程界一个无法绕开的、回避的焦点问题。桥梁设计方案的
2、优劣在很大的程度上决定着施工的质量和工期的进程。然而，目前国内的桥梁结构设计普遍有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。鉴于此，笔者首先对我国目前桥梁设计现状进行探讨显得尤为必要。桥梁设计现状 1、从整体的情况来看，我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善，在桥梁设计领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还2有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的
3、安全性。 有些设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。 、桥梁安全性、耐久性不足对桥梁危害严重。随着时代经济的高速发展，人类所建造的各种大型工程结构物，规模巨大，结构复杂，功能众多。这些工程一般具有投资巨大，技术复杂，环境影响严重，袭击破坏机率增大和维修、养护、加固难度大的局限性，一旦出现安全耐久性问题, 影响是非常大的。首先，容易造成巨额的经济损失。从桥梁建设经验中发现，如果在桥梁的设计和建造时期没有很好地考虑梁的安全与耐久性，将会在桥梁的运
4、营和维护中付出惨重的经济代价。其次，也可能引发严重的工程事故。国际上统计，桥梁工程事故的 80% 以上是由人为错误造成的，这些人为错误主要反映在结构的安全、质量和管理的每个环节上。如果对发生病变的桥梁不及时加固维修或拆除，将造成严重的工程或交通事故，甚至有的在使用中因意外原因导致垮塌。最后，更可能带来恶劣的环境社会影响。我们发现在不断立项新建、改建桥梁的同时，由于各种原因也在不断地加固维修甚至拆除不到使用年限的桥。 桥梁设计中常见的问题分析 1、桥梁的设计理论和构造体系不完善。当前我国的桥梁设计理论和3构造体系仍不完善。在桥梁设计领域，结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析
5、与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。然而，许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构维护、结构材料、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性，设计规范不能包括所有的设计人员能够解决的问题，同时也适应不了新知识和新技术的更新发展要求。所以设计人员在桥梁设计中，要从材料、构造等多个角度去加强措施，确保结构的持久性。对于设计人员也要提出高的要求，必须具有丰富的经验及对桥梁本质的深刻认识。 2、设计审核和监理不到位。国内很多桥梁设计中都存在一个普遍的现象过多地依靠专家
6、会审的方式，这样就使审核工作成为了走过场，错失了最后把关的机会。因此，这种参加评审会的方式就忽视了方案的经济性，只是单一的重视方案的可行性，从而导致了经济指标不好的设计方案得以通过。 3、设计规范的先天不足。结构建设过程中的各个方面工作都需要有质量保证体系。其中最首要的即是设计行为的规范、规程、指南或标准。总而言之，要建成一项大型工程，一切工作都要有管理条例，各项工作都必须按规定执行，不能随心所欲修改或变更,也即在过程中，一切修改和变更都要有文件规定。这些规定的选择是业主的权限与职责。 4、设计中具体细节注意不够。具体细节方面的设计虽然繁琐，但是保障设计的重要环节，需要设计人员不断学习和积累经
7、验。如：设计人4员应结合桥梁所在地区的材料实际供应情况进行结构设计。超载现象在我国公路运输中较为普遍，汽车超载营运，会对桥梁结构长期的使用性能和耐久性产生不利的影响，因此除了交管部门要加强管理外，设计时也需要对超载带来的后果进行研究、分析。伸缩缝处空心梁预埋数量不足、桩基主筋保护层与建筑制图不一致等诸多问题。 还有，设计人员对乡镇地区洪水位了解不详，经常导致设计时桩基系梁位置较低，施工困难，造成系梁结构质量不易保证。构造设计也存在漏洞，典型问题是伸缩缝处。有的伸缩缝仅设普通橡胶支座。实际上应改为橡胶活动支座。因为在汽车荷载作用下伸缩缝处易拉裂，普通橡胶支座会变形，极大地影响结构安全和耐久性。监
8、理人员应及时发现问题，建议业主要求设计单位进行支座变更。再有，桥面没有设计整体钢筋网、没有考虑汽车超载问题等。超载现象在我国公路运输中较为普遍，汽车超载营运，会对桥梁结构长期的使用性能和耐久性产生不利的影响，因此除了交管部门要加强管理外，设计时也需要对超载带来的后果进行研究、分析。伸缩缝处空心梁预埋数量不足、桩基主筋保护层与建筑制图不一致等诸多问题。 5、设计人员学习、更新知识不够。目前国内建设的现状是工期紧，任务重，突击建设。这导致设计人员整天忙于完成设计任务，无暇认真研究新规范，学习新技术、新材料，往往是工程设计图基本照搬以前的设计略作修改，而设计规范不断更新，结果要么就是计与现行规范不一
9、致，要么就是从规范上照搬几条，而不考虑结构所处的环境、气候、技术水平现状，让后边的施工、监理无所适从，从设计之初留下隐患。 56、改革开放以来，桥梁工程建设以空前的发展规模和速度令世界惊叹，但匆忙建成的大桥是否给人以美感是一个值得反思的问题。大桥不仅是交通系统的重要组成部分，而且还是一座标志性建筑物，人们希望在通过大桥时得到美的享受。作为一个桥梁工程师，有责任在设计中重视桥梁的美学价值和景观功能，满足人们的观赏愿望。国外的桥梁工程师都长期和建筑师合作，特别是在多方案比较的要领设计阶段，桥梁的美学评定往往是十分重要的因素。在一些大跨度桥梁的国际设计竞标中，美学评价甚至会超过技术指标成为决定性因素
10、。反观我们的一些大桥，由于在设计中对美学不够重视，缺少建筑师的参与和合作，对各种可能方案的比较做得不够，往往留下不少遗憾，给人以笨拙、呆板和粗糙的感觉。 7、桥梁设计环节对于桥梁载重能力设计不足。桥梁设计过程中，桥梁载重能力有两种极限状态：承载能力与正常使用。前者有两层涵义，既包括超出桥梁的承载极限之后，结构的整体或者某个部位的稳定性就会受到破坏，又指在重复荷载的情况下，桥梁混凝土构件超出疲劳极限而丧失其稳定性。当前，有些相关规范指出在桥梁的设计工作中对重复荷载产生的破坏可以不予考虑，这一点对于桥梁主梁的设计非常有效，但是桥梁的其它部位如果对此也直接忽视的话，对于桥梁的安全性、耐久性而言将产生
11、非常不利的影响。 三、桥梁设计的改进措施 1、逐步健全设计规范。要减少桥梁使用期间的工程事故,提高桥梁的安全和耐久性，首先要有不断健全的规范、规程、指南、标准等管理6体系的保证，它是避免人为错误的重要保证，特别是职责与权限的制定。2、不断更新设计人员的设计理念。从上世纪 70 年代后，国内外专家在分析研究、认真总结经验教训的基础上，除强调结构设计和建造时期的安全性、耐久性、整体牢固性的要求外，逐步讨论了结构在使用期间的检测、维修、加固的新技术，对不同工程结构物的灾害和可接受的危险水平和评估进行了深入研究，提出了耐久性设计的概念。结构耐久性设计所要解决的问题也就是经济、合理的使用年限问题，即结构
12、寿命期问题。基于结构耐久性设计的新设计理念认为桥梁耐久性的保证是需要桥梁设计、施工、运营和维护各个阶段共同努力的结果。新建一座结构时，业主确定建筑用途提出耐久性要求，即结构使用寿命期。 3、加强创新设计方法。鉴于问题的严重性，工程各方对耐久性都很关注。近年来一些施工方、监理方也经常和设计单位进行技术交流，宣贯耐久性技术。如尝试与设计方一起在设计文件中对材料和防腐提出要求，把设计与研究很好地结合起来，而且针对具体工程根据其特定的环境与技术要求编制专用技术指南，这种方法反映效果很好。还有，在接手工程的技术支持工作之初，先给业主、监理、施工各方的技术人员进行培训，对混凝土性能等基本且关键的技术知识深
13、入学习，这样事前培训加现场指导的方式解决实际问题。还有很多诸如这些从实践中来的宝贵经验，我们应该多交流学习, 不断改进创新设计方法。 4、重视对疲劳损伤的研究。桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，7还会引起结构的累积疲劳损伤。由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹不得到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的，故而对疲劳损伤的研究需要引起足够的重视。疲
14、劳损伤过去一直被认为是钢铁设计中的核心问题，疲劳损伤的研究进入混凝土结构之后，钢结构疲劳引起的钢材开裂的情况逐渐减少了。桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会引起结构的累积疲劳损伤，如果宏观裂缝得不到有效的控制，就极有可能引起材料、结构的断裂。因此，加强对疲劳损伤的研究不仅对整体结构起着重要的作用，更重要的是对桥梁结构中的某些关键部位的疲劳失效有较好的控制作用。 5、充分重视桥梁的超载问题。超载主要有三种情况： 其一是早期修建的老桥超龄负载运营；其二是桥梁通行的车流量超过原设计；另一种是车辆违规超载。前两种产生的原因主要是设计荷载的变化和交通量的增加；后者是车辆使用者违法超载营运，后两
15、种超载现象在我国公路运输中较为普遍。桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。另一方面，由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。因此需要对超载带来的后果进行研究、分析。 6、积极借鉴国外的经验和成果。国内桥梁设计存在的主要问题是结8构正常使用性能差、耐久性和安全性差。这些问题的产生固然与目前国内施工质量和管理水平较低有关，但平心而论，既然这种现状不能在短期内得到解决，那么作为工程设计人员就应该在正视这一问题的前提，充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材料工
16、艺水平，采用适当的安全度、适当的设计方法来保证桥梁使用性能的达到，这才是更为主动和有效的方法。特别是桥梁存在的耐久性和安全性问题很多与结构体系或使用材料选择不合理及结构细节处理不当有关。桥梁安全性和耐久性不足已成为迫切需要解决的问题，要积极借鉴国外成功的经验和做法，除了加强施工质量管理外，要从桥梁设计理念和结构体系和构造的角度做好耐久性的设计。同时需要研究疲劳和超载对于桥梁结构耐久性的影响。 7、搞好日常维护。强化日常保养工作，确保桥梁功能完好，桥梁的风化、脱落及腐蚀容易受到当地环境的变化而加剧，加强桥梁的预防性养护非常必要的。 8、最后，在强调质量的基础上，注重桥梁美化。桥梁美学应从桥梁的方
17、案设计阶段开始，将美学构思，包括色彩、照明等融入到桥型、桥孔布置、结构造型的设计中。桥型结构力求新颖别致、布局协调紧凑、线条明快，有个性化，并尽量避免对生态环境的破坏。只要坚持不断的技术创新和引进先进人才，不断总结经验，桥梁设计中的问题就会迎刃而解。 参考文献： 1李雨润，袁晓铭.液化场地上土体侧向变形对桩基影响研究评述J. 世界地震工程. 2004(02) 92 凌贤长，王东升.液化场地桩-土-桥梁结构动力相互作用振动台试验研究进展J. 地震工程与工程振动. 2002(04) 3 刘惠珊.桩基震害及原因分析日本阪神大地震的启示J. 工程抗震. 1999(01) 4 陈国兴.对我国六种抗震设计规范中液化判别规定的综述和建议J. 南京建筑工程学院学报. 1995(02) 5 孙利民，范立础.阪神地震后日本桥梁抗震设计规范的改订J. 同济大学学报(自然科学版). 2001(01)
