淺談道路橋梁設(shè)計中存在的問題及對策

    道路橋梁設(shè)計最重要的任務(wù)是找出最經(jīng)濟合理結(jié)構(gòu)方案，然后是結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)建連接，并且用符合規(guī)范的安全系數(shù)來保證結(jié)構(gòu)是安全的。然而，在我國的道路橋梁設(shè)計領(lǐng)域，尤其是橋梁設(shè)計施工和使用期的安全性問題方面有許多地方需要改進。目前來看，很多設(shè)計人員在道路橋梁的設(shè)計中只滿足規(guī)范所規(guī)定的最低安全需要，經(jīng)常忽視結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)耐久性等問題，忽視從設(shè)計、施工到投入使用整個過程中可能經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯誤，以致加強和保證結(jié)構(gòu)安全性工作做得不足，使得我國道路橋梁設(shè)計中經(jīng)常會出現(xiàn)圖式和受力路線不夠明確，導(dǎo)致整個橋梁受力不夠均勻；混凝土強度等級低、鋼筋直徑小、保護層厚度小而影響耐久性和安全性；結(jié)構(gòu)整體性和延性不足，缺乏足夠的冗余性等各種各樣的問題。

    在生活中我們經(jīng)常會看到才投入使用5至10年的橋梁就出現(xiàn)了安全性問題，然而在調(diào)查時并沒有發(fā)現(xiàn)有嚴重的設(shè)計問題，就是因為設(shè)計人員要求過低，只滿足設(shè)計規(guī)范的強度要求，而沒有更進一步結(jié)合實際情況，這就要求設(shè)計人員重視起來，對結(jié)構(gòu)本性有正確的認識，積累經(jīng)驗，在道路橋梁設(shè)計時從材料、構(gòu)造等各個方面采取有效措施，全面考慮，保證結(jié)構(gòu)的強度和耐久性。

    最近幾年我國經(jīng)濟社會迅速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也隨著大力發(fā)展，道路橋梁的施工也越來越多，各類大橋完工也越來越多。然而，卻也逐漸出現(xiàn)一種趨勢，那就是施工速度越來越快，施工周期越來越短。如此一來，安全問題很可能也會隨之而來，因為道路橋梁對安全性、耐久性都有著很高的要求，如果設(shè)計、施工周期太短，勢必會減少安全性方面的考慮，很多隱患可能就在不知不覺中留下了。比如有些施工方因為承包價格較低，為了保證足夠的利潤，經(jīng)常會采取將工程分包給資質(zhì)低、經(jīng)驗不足的工程隊，以此降低成本，如果層層分包，就會發(fā)生較多的以次充好、偷工減料等現(xiàn)象；另外，當(dāng)今市場存在著一定程度的假冒偽劣現(xiàn)象，鋼筋、器材、水泥、基礎(chǔ)工程材料等等道路橋梁施工各個階段所需材料都有可能用到假冒偽劣產(chǎn)品，如果遇到黑心包工，再加上監(jiān)管疏忽，難免會出現(xiàn)將不合格材料用于工程，最后的結(jié)果必然是工程質(zhì)量無法達到規(guī)范要求和設(shè)計標準，道路橋梁安全性也就得不到絕對保證，更別說必要的安全冗余了。

    橋梁在投入使用后就進入了維護階段，良好的維護工作能夠保證橋梁始終處于安全狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并解決可能出現(xiàn)的問題。然而，現(xiàn)如今我國的道路橋梁維護工作缺乏系統(tǒng)性，不能有效的對橋梁全壽命過程進行管理，對橋梁耐久性不足有著很大的影響。很多時候，橋梁的維修都是在不得不修的情況下甚至事故之后才進行的，而不是在最佳修理時間，使得維修效果不盡如人意。正確的方法是要把整個區(qū)域的道路橋梁作為一個系統(tǒng)工程進行研究，統(tǒng)籌考慮、合理安排，在設(shè)計階段就要做好維修保養(yǎng)的規(guī)劃。

    道路橋梁在投入使用后，會受到車輛、地震、風(fēng)、超載、疲勞等各種外來因素的影響和作用，以及橋梁本身所用材料自身性能的不斷退化，那么橋梁就不可避免地會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損傷和劣化。雖然我國的道路橋梁設(shè)計及施工技術(shù)都取得了長足的進步，只要規(guī)范設(shè)計、施工，出現(xiàn)倒塌和嚴重損害的例子很少，但仍有許多橋梁因為耐久性問題不得不提前修理，不僅影響正常使用，還增加了經(jīng)濟支出。

    事實說明，道路橋梁需要重視耐久性設(shè)計，研究表明，在保證了施工和材料方面的和理性之后，設(shè)計上的缺陷是影響耐久性的重要因素。目前，國內(nèi)對于道路橋梁耐久性的研究主要停留在材料和統(tǒng)計分析的角度，對于從設(shè)計方面改善耐久性問題研究不足，需要引起足夠的重視，從定量分析方面去研究耐久性問題。

    道路橋梁在使用中難免會出現(xiàn)超載的情況，對于設(shè)計方來說，需要特別關(guān)注由于通行車流量超過原設(shè)計最大流量的問題，因為這已成為我國道路運輸?shù)钠毡閱栴}。超載所帶來的影響是巨大的，不僅會造成道路橋梁的疲勞問題，更重要的是使橋梁疲勞盈利幅度增加，以致?lián)p傷加劇，長久以往，極易造成橋梁結(jié)構(gòu)的破壞從而引發(fā)事故，并且，因為超載所造成的橋梁內(nèi)部損傷是不可恢復(fù)的，這對橋梁的安全性和耐久性是很大的威脅。因此，設(shè)計者在設(shè)計工作中要重視這一問題，充分考慮橋梁所在地區(qū)的車流量，經(jīng)過充分調(diào)研，掌握最準確的數(shù)字，不僅考慮現(xiàn)在，還要考慮橋梁壽命內(nèi)的將來，保證設(shè)計流量能滿足該地區(qū)的最大負載量，只有這樣才能保證充分安全。

    附屬工程是道路橋梁的重要組成部分，關(guān)系到通行的方便性、安全性以及后期維護的順利展開等方方面面，設(shè)計人員必須充分考慮這些問題。

    首先大橋、特大橋橋頭應(yīng)根據(jù)情況增設(shè)緊急停車帶，以方便日后養(yǎng)護施工工作的展開；其次，對于橋下機動車可以通行的部分，橋頭的隔離柵可以適當(dāng)設(shè)置“活動門”，以方便養(yǎng)護物資的搬運；第三，如果通道附近設(shè)置了蒸發(fā)池或滲進，則必須設(shè)置刺鐵絲網(wǎng)，并安裝警示牌。

    疲勞損傷曾經(jīng)一直被視為剛橋梁設(shè)計中的核心和主要問題，因為鋼結(jié)構(gòu)疲勞會導(dǎo)致鋼材開裂，從而有可能引起橋梁垮塌。

    道路橋梁結(jié)構(gòu)所承受的風(fēng)荷載、車輛荷載等屬于動荷載，這些荷載會在橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力，引起結(jié)構(gòu)的振動和累積疲勞損傷，再加上橋梁建造所使用的材料不是均勻的與連續(xù)的，而是存在著許多很微小的缺陷，那么這些缺陷在在循環(huán)荷載的作用下會逐漸發(fā)展、合并，形成損傷，積累地多了就會在材料上形成裂紋，如果對這些裂紋控制不好，就會導(dǎo)致材料和結(jié)構(gòu)的脆性斷裂，帶來安全問題。近年來，我國關(guān)于橋梁疲勞損傷的研究在逐步發(fā)展，由于混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展，這一問題已經(jīng)得到了很好的控制，但是對于由于有些鋼筋混凝土構(gòu)件在使用期由于受到腐蝕，其動態(tài)性能和疲勞性研究的難度仍然很大，這方面的研究需要加強。

    下部構(gòu)造是道路橋梁的重要組成部分，理應(yīng)受到重視。

    在實際中，同一橋梁下部構(gòu)造結(jié)構(gòu)形式應(yīng)統(tǒng)一，以避免因為不統(tǒng)一問題所帶來的不均勻沉降；有些輕型橋臺因為高度大、臺后土壓力大，為保證安全，有必要對臺身進行受力驗算；支座墊石水泥混凝土應(yīng)該保證和蓋梁相同的強度，最好使用與改良混凝土整體澆注的方法設(shè)計施工；有些橋梁在采用擴大基礎(chǔ)的橋涵設(shè)計時，應(yīng)在設(shè)計和施工文件中明確對地基承載力的要求，對于存在軟弱地基的，要給出具體處理方案。

    總而言之，道路橋梁設(shè)計是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，道路橋梁的耐久性問題也應(yīng)該越來越引起足夠的重視。道路橋梁設(shè)計人員在橋梁設(shè)計過程中，不僅要滿足規(guī)范的要求，還要綜合考慮所涉及道路橋梁所處的環(huán)境，包括自然環(huán)境、人為因素、承擔(dān)車流量等，借鑒國內(nèi)外成功經(jīng)驗，爭取將橋梁設(shè)計工作做到最好，減少后期可能出現(xiàn)的各種問題。