1關于公路彎道的橫坡超高設計問題
在公路彎道上(主要是在立交橋匝道上)經(jīng)常出現(xiàn)貨車側翻或貨物側滑墜落,或者貨車沖出護欄事故,究其本質原因,就是在彎道上的實際行駛車速與該路段設計車速差別過大,彎道的設計橫坡與實際車速嚴重不匹配,也是一個理論(規(guī)范)與實踐出現(xiàn)矛盾的問題。公路的彎道橫坡設計與該路段的設計車速、彎道半徑和車輛狀況(重心高度和兩側輪胎寬度)等因素有關,根據(jù)技術標準,公路最大設計超高橫坡是10%。在現(xiàn)實中,必須正視的幾個事實是:①在彎道上出事故的絕大多數(shù)是超高貨車,小車翻車現(xiàn)象很少見。②在主道上,無論該段公路的設計車速有多快,絕大多數(shù)載重超高貨車車速一般都控制在60~100km/h,也很可能在彎道上行駛更緩慢甚至停車(0~50km/h)。③在立交橋匝道彎道上,存在兩種情況,一種是當車輛比較多時,行車速度一般在0~30km/h,貨車側翻或貨物側落事故往往就發(fā)生在此地段的低速行駛或停車狀態(tài);另一種是當車輛很少時,從主道高速駛來的貨車不減速,在匝道上超速行駛,會沖出匝道護欄外翻車。針對車輛在彎道容易出現(xiàn)側翻事故的處理建議為:①公路彎道路段的最大超高橫坡設計應該主要考慮超高貨車的實際車速、貨車的最大側翻承載力與最大橫坡之間的匹配關系,根據(jù)超高載重貨車的最快速度和停頓兩個極限狀況對橫坡進行折中考慮更安全合理,而不應該完全按照公路的設計車速來設計橫坡(如在50km設計時速的匝道彎道按照30km/h車速設計橫坡,在120km設計時速的主線彎道按照100km/h車速設計橫坡);②根據(jù)折中考慮之后的車速所設計的彎道超高橫坡,可能對按設計速度行駛的小車略有不適,但卻能避免或大大減少貨車的側翻事故;③對從主道進入立交匝道彎道出現(xiàn)的個別車輛超速行駛而沖出護欄翻車的情況,可以通過加長漸變段、設置限速標牌和減速帶等綜合措施解決。
2關于對曲線段橋梁的精細化施工要求
根據(jù)常識,平曲線彎道不能做成分段折線,而應該符合平曲線的和順要求。當平曲線彎道半徑較小時(如立交匝道橋),上部預制梁或現(xiàn)澆梁的兩側翼緣板也必須要求近似地按照平曲線凹凸要求施工(一跨內不能做成直線),否則,僅靠混凝土防撞護欄的外觀做成曲線,而梁板翼緣位置的防撞護欄鋼筋要么騰空焊不上(彎道外緣),要么被割除(內緣),實際做不到護欄鋼筋焊接生根,這很危險。目前施工單位更多地是做不好橋梁豎曲線,主要包括橋面鋪裝層和防撞護欄。橋墩墩頂位置的橋面標高準確地位于豎曲線上,而跨中的預制或現(xiàn)澆梁一般是空間直折線,該折線與豎曲線有漸變的矢高誤差,所以,在豎向凹曲線部分,應該按照反拱施工預制梁或現(xiàn)澆梁頂板;在豎向凸曲線部分,應該按照起拱方法施工預制梁或現(xiàn)澆梁。
3關于是否設置掛籃懸澆箱梁橋面的混凝土調平層問題
長大橋面瀝青混凝土面層的剝落開裂是一個普遍的工程病害,其中對用掛籃懸澆的連續(xù)箱梁設計了橋面混凝土鋪裝調平層,是否是其中一個重要的病害致因目前存在爭論。事實上,用掛籃懸澆施工的連續(xù)箱梁,由于分的節(jié)段多而且影響懸臂箱梁結構撓度變形的因素復雜,各節(jié)段的懸臂撓度值實際上很不容易按照監(jiān)控設計值控制。因此,懸臂橋的頂面很難達到設計標高和平整度要求,而且經(jīng)常有預埋鋼筋的露頭和孔洞處理不好,隨之給直接攤鋪橋面瀝青混凝土面層施工帶來一系列問題:①橋面防水層如是冷噴涂(如fyt-1),就很容易被鋼筋頭或凹凸不平的混凝土突出塊戳穿;如是預拌熱瀝青碎石防水黏結層,由于混凝土面凹凸不平會造成碾壓不到、黏結不好,對防水層質量均有不同程度的影響甚至破壞;②瀝青混凝土面層厚度嚴重不均(高差10cm以上很常見),凹面部分壓不實,會直接影響瀝青混凝土的壓實度和平整度?傊,通過現(xiàn)場事實分析發(fā)現(xiàn),對掛籃懸澆橋梁不設橋面混凝土調平層,對橋面瀝青混凝土及其防水層破壞性更大。由此建議:在節(jié)段懸澆連續(xù)橋箱梁的頂面應該預留6~8cm厚的鋼筋網(wǎng)片混凝土調平層并預留插筋,只要在施工中做到把箱梁頂面沖洗干凈、鑿毛,用細石混凝土、降低混凝土坍落度、將該調平層混凝土強度等級降低到C35(滿足結構受力強度要求即可),采取面層掃毛等比較容易做到的措施,確保該調平層混凝土的質量,則認為該調平層混凝土是薄弱夾層、容易自身剝落開裂的可能性就很小?傊,對混凝土調平層的質量控制相對于掛籃懸澆箱梁的撓度而言,容易控制得多。因此,在掛籃懸澆橋面設計了混凝土調平層,更容易保證瀝青混凝土面層的質量。
4關于橋梁預應力的有關設計和施工問題
在橋梁預應力實工中,目前經(jīng)常在張拉順序和空間布置2個方面出現(xiàn)較大矛盾。在橋梁結構中沒有像工民建結構那樣使用主梁和次梁的名稱,但主、次梁的結構受力機理同樣存在。例如,在下部橋墩沒有設置蓋梁的現(xiàn)澆連續(xù)箱梁結構形式中,位于墩柱支座頂部的隱含橫梁相對于橋跨縱向箱梁腹板梁而言,墩頂橫梁是主梁,縱向腹板梁是次梁;箱梁頂面的橫向懸臂翼緣板相對于縱向橋跨箱梁腹板梁而言是次梁,縱向橋跨的腹板梁又是主梁。所以,對于存在明顯或隱含主、次梁概念的連續(xù)箱梁結構而言,確定橋梁結構預應力張拉施工順序的原則應該是對稱、均衡,先主梁后次梁,或主梁和次梁各半交叉進行預應力張拉施工。在空間布置產(chǎn)生矛盾時,“次筋讓主筋、主筋讓預應力筋”是鋼筋施工的一個基本原則,但在實際操作中,會經(jīng)常出現(xiàn)諸如需要割斷鋼筋造成一定的結構削弱、工人返工量大激發(fā)矛盾、施工方與監(jiān)理、業(yè)主方產(chǎn)生意見分歧等很多困擾。所以,首先要求設計院必須在圖紙設計時就把鋼筋縱、橫向空間布置放在一起考慮,在有空間沖突的地方預先在設計圖紙上基本“消化掉”,只將一些小問題留給現(xiàn)場解決。“精細化設計”必須走在“精細化施工”的前面,只有精細化設計和精細化施工都做好了,才可能出現(xiàn)精細化產(chǎn)品。
5關于承重支架和混凝土模板等施工臨時結構的有關問題
混凝土承重支架及混凝土模板結構垮塌,幾乎是所有建筑施工從業(yè)者的心腹大患。很多事故,不是大家不重視,而主要是現(xiàn)場人員對這些臨時結構的受力機理不明,不知道關鍵細節(jié)和如何去檢查驗收,即主要是專業(yè)技術水平不夠、盲目作業(yè)造成的。鑒于施工臨時結構事故易發(fā),在施工規(guī)范中,應該更加細化明確其設計計算方法,以及施工中各道工序的關鍵細節(jié)處理措施,F(xiàn)在很多施工招標文件都規(guī)定用某厚度的鋼板作面層模板,其實這是對模板工程的不完整理解。混凝土模板結構應該是由面板及其后面的橫、豎兩層背方,最后是對拉螺桿或外在頂撐等構件組成的一套完整的結構受力體系,混凝土的側壓力(或豎向重力)通過面板向后面各結構構件層層傳遞,各構件的受力和變形機理各不相同,其中面板的受力和變形受其本身的材質和厚度及其后面背方的間距等綜合因素控制,而不僅僅是考慮面板自身因素。實際上,只要認真進行模板結構設計和更換面板,用光面竹膠板作面板配型鋼(或方木)后背支撐的組合模板,使用效果也很好,而不應該在招標文件上硬性規(guī)定用某厚度的鋼板。
6對公路橋梁的設計荷載標準與現(xiàn)實狀況的比較分析
現(xiàn)行公路工程技術標準中,車輛荷載標準是15m長的5軸貨車總重550kN,每車道的車輛前、后行駛車距按約45m考慮,車輛軸載大約按100kN考慮;橋梁計算是用一個跨中集中荷載(180~360kN)和一個橋跨均布荷載(10.5kN/m)的組合模型;橋梁交工驗收檢測試驗是用前、后輪距4.8m的3軸車總重35~40t,各并排車道前、后各3輛緊接;目前在公路上實際普遍行駛的重車車輛是15~18m長6軸車總重85~120t、軸載為150~200kN,而且往往一個車隊有多輛貨車前、后緊跟行駛,行駛距離前、后經(jīng)常不到20m,集中?吭谟覀溶嚨罆r的前、后車距經(jīng)常是2m左右?梢钥闯,橋梁交工驗收荷載超設計荷載約1.5倍,而目前實際行駛在橋梁上的重車荷載與設計荷載相比,則超載較大(2倍以上)且較為普遍。如果按照設計考慮的前、后車距45m,則每跨橋所受的目前實際車輛總荷載的超限值并不太大(約為2倍設計荷載),但關鍵是因為出現(xiàn)了故障車或車禍等突發(fā)事件造成堵車,前、后和左、右車距只有1~2m,車輛停滿了橋面,即使是一個55t的正常貨車隊全部緊鄰停在右側車道,其車輛荷載就會大大超過設計值,而這種情況在市政橋梁和穿過市區(qū)段的公路立交橋很常見,即使是高速公路,這種現(xiàn)象也很常見。針對目前車輛超載嚴重的現(xiàn)實狀況,有的橋梁設計院就在標準規(guī)范的基礎上自行上調了設計安全系數(shù),這種不得已的“超規(guī)、違規(guī)設計”行為,雖然起到了保住他們所設計的橋梁結構不垮塌的作用,但也助長了一系列社會上的歪風邪氣,結果使車輛制造商、車主、交管部門、施工單位大家都不嚴格執(zhí)行標準,就勢必會走向更大的惡性循環(huán),橋梁垮塌事故就會越來越多。為此,站在工程建設者的角度建議:①希望車輛制造商、公路運輸管理等行業(yè)與公路工程建設行業(yè)一道,共同嚴格遵守國家制定的技術標準,并層層把關,嚴防超載、超限車輛上路行駛;②公路技術標準除了注重橋梁縱向跨度的荷載標準外,還要對橋梁的橫向翼緣懸臂、箱室橫跨、橫向整體平衡穩(wěn)定,以及施加縱向預應力之后對結構橫向產(chǎn)生的影響等情況加以注意或增加某些規(guī)定;③公路車輛最不利組合荷載標準、橋梁設計計算的荷載模型和橋梁交工荷載檢測試驗三者之間,無論是在車輛形式還是力學換算(單跨橋的車輛總荷載及最大單軸載)都應當規(guī)定基本一致才令人信服,而且,城市橋梁與公路橋梁的設計標準應該統(tǒng)一;④應該按照標準荷載的貨車隊(至少5輛)及小車在停滿車時的標準所產(chǎn)生的最不利分布荷載,對公路橋梁進行總體和最不利局部的結構計算及平衡穩(wěn)定驗算,而且應該用計算機軟件暗箱操作與結構工程師手算相結合的方式驗算。
7關于如何處理嚴格遵守現(xiàn)有規(guī)范和突破現(xiàn)有規(guī)范規(guī)定的矛盾
現(xiàn)有的任何技術標準并沒有包羅萬象,都有歷史和涵蓋范圍的局限性。一方面需要對不斷涌現(xiàn)的創(chuàng)新科技成果及時增加內容;另一方面是經(jīng)過實踐檢驗,需要彌補或糾正現(xiàn)有規(guī)范存在的缺陷。“四新”成果和新發(fā)明層出不窮,其做法沒有現(xiàn)成的規(guī)范標準可依。于是,在工程實踐中經(jīng)常出現(xiàn)的矛盾是,新東西都是規(guī)范中沒有的,規(guī)范中沒有的無論正確與否就不讓做,做了就要承擔“責任”。政府應該有一套完善的創(chuàng)新風險法律機制,或者建立創(chuàng)新科技成果風險投資基金來承擔經(jīng)濟風險,規(guī)定哪一個級別的專家對方案設計或評審有效,可以在沒有通過最終成果評審之前預實施,評審專家和使用方、監(jiān)管方各有哪些責任。經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有的事故經(jīng)事后檢查,基本上都符合規(guī)范和管理程序,但實際卻發(fā)生了事故甚至很大事故,這就是現(xiàn)有規(guī)范并沒有涵蓋某些偶然因素(不全面),或者沒有涵蓋某些不為人知的細節(jié)因素(不深入)造成的,遇到這種情況,往往就以施工單位違章操作的結論來“糊弄人”。對于如何遵守現(xiàn)有規(guī)范和突破現(xiàn)有規(guī)范矛盾的正確做法應當是:尊重客觀事實,在參照現(xiàn)有規(guī)范標準(質量、安全和環(huán)保指標不變或有所提高)的基礎上,運用科學原理、科學計算和科技方法手段來解決現(xiàn)場實際問題,用理論指導實踐,又在實踐中不斷創(chuàng)新、總結和提高國家規(guī)范標準的理論水平。9結語1)只有全面實施了精細化的設計、施工和管理,才能生產(chǎn)出精細化的產(chǎn)品,而逐步提高、適時更新國家的規(guī)范標準要求正是精細化思想得以強化的前提。2)國家標準規(guī)范只有與時俱進地不斷更新提高、更加符合社會實踐的規(guī)律,才能夠起到積極的促進作用。