公路桥梁耐久性设计研究
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公路桥梁设计中的安全性及耐久性研究发布时间:2022-10-23T10:49:00.655Z 来源:《中国建设信息化》2022年12期作者:左科1 罗婧文2 王海涛3[导读] 主要阐述了影响公路桥梁安全耐久性的因素,分析了公路桥梁安全耐久性的左科1 罗婧文2 王海涛31重庆英杰建设工程设计有限责任公司重庆 4000202重庆城市管理职业学院重庆 4013313贵州城市职业学院贵州贵阳 550000【摘要】主要阐述了影响公路桥梁安全耐久性的因素,分析了公路桥梁安全耐久性的意义和设计要点,旨在有效解决公路桥梁设计中的实际问题,全面提高公路桥梁建设水平,最大限度地提高通车公路桥梁的安全性和耐久性,进而以较低的成本最大限度地提高公路桥梁工程的经济效益和社会效益。
【关键词】公路桥梁工程;安全性;耐久性;设计要点1引言安全性和耐久性是公路桥梁设计的重要因素。
公路桥梁是重要的交通设施,其质量关系到人们出行的安全和便利。
提高公路桥梁的安全性和耐久性能有效降低交通事故发生的概率。
为保证公路桥梁设计的安全性和耐久性,相关设计人员需要提高专业素质,积累理论知识和实践经验,确保设计方案的科学、合理、可行。
2影响公路桥梁安全性及耐久性的因素2.1理念有待更新影响公路桥梁安全性及耐久性的因素主要在于设计理念有待更新。
近年来,随着我国工程领域各项技术的不断发展,公路桥梁建造技术已经有了很大的进步,但是一些先进的公路桥梁建造技术尚未得到广泛应用。
例如,在一些偏远地区,公路桥梁在设计、建造方面仍然存在诸多局限。
由于理念与技术的制约,致使部分设计人员在设计过程中盲目加大主体结构,钢筋用量、材料标号过于保守,不仅会造成成本叠加,还会因为自重过大影响公路桥梁的安全性和耐久性[1]。
2.2方案笼统公路桥梁设计过程中必须遵循因地制宜原则。
但是,随着公路桥梁项目数量的与日俱增,部分建筑设计人员疏于勘察调研,选择条件相似的设计方案进行批量化设计。
浅析市政路桥设计的安全性和耐久性摘要:随着我国城市化建设的推进,交通基础设施建设快速发展,市政道路桥梁作为城市发展的生命线有着极为重要的作用。
本文从影响路桥设计中安全性和耐久性的主要原因、需要注意的技术问题进行相关分析,从提高市政路桥安全性、耐久性方面提出可行性建议。
关键词:市政路桥;安全性;耐久性一、影响路桥设计中安全性和耐久性的主要原因(1)国家对路桥设计的规范还不完善我国对路桥建设的约束行为是通过相关法律规定来完成的,这种方式虽然对路桥设计的安全性和耐久性起到了一定的规范作用,但是一旦路桥设计出现更新变化,路桥工程建设就会面临无章可依的状况。
为了保障我国公路桥梁的使用年限和人民生命财产的安全性,在路桥设计的过程中,必须严格按照国家对路桥设计的要求与规范来执行。
而目前我国的相关规范还不完善,这就要求我国的相关部门尽快出台相关的明文规定和规范制度,使我国的桥梁设计工作有法可依,有章可循。
(2)路桥设计中缺乏对安全性和耐久性的重视设计人员在对路桥设计时,未能充分考虑安全性和耐久性的问题,设计图纸生搬硬套,未能充分了解当地的建筑材料,选用了不合理的筑路材料或不够强度的钢筋。
有些建设单位为了谋求经济利益,一心想着怎样节约建设资金,在对路桥工程设计提出诸多不合理的要求,而这些要求往往会造成了路桥设计存在不合理的问题。
对路桥设计未能给予足够的重视,为路桥设计的安全性和耐久性留下了隐患,最终导致路桥建设工程容易出现事故。
(3)对路桥结构疲劳损害的理论研究未到位随着路桥设计工程的快速发展,人们逐渐认识到混凝土结构的疲劳损害对路桥使用存在着不可估量的影响。
随着科研设计人员对混凝土结构疲劳损害研究的力度加大,发现路桥建设所使用的材料一般都不是均匀连续的,在结构内部存在着我们肉眼所未能看到的缺陷。
在交通荷载的不断重复作用下,这些缺陷会产生并不断严重,逐渐的形成疲劳损害,随着时间的流逝会出现裂纹。
如果对这些裂纹不够重视,没有及时采取措施,随着时间的变化必然会引起路桥结构的脆性断裂,导致严重的安全问题。
关于公路桥梁设计中的安全性和耐久性问题分析摘要:随着国内交通基础设施建设快速发展,公路桥梁安全性和耐久性不足已成为迫切需要解决的问题,不仅要积极借鉴国外成功的经验和做法,还必须认真的总结找出更适合国情的一套设计方法和管理经验,除加强施工管理外,还要从桥梁设计理念和结构体系及构造的角度做好耐久性的设计。
关键词:公路桥梁设计;桩基;安全性;耐久性1、公路桥梁桩基设计应注意的几个问题桥梁上部结构荷载通常较大,后期质量稳定、承载能力高的钻孔灌注桩往往成为绝大多数桥梁工程首选的基础形式。
桥梁桩基的设计是否得当,对工程造价、质量、工期及使用影响很大。
1.1正确区分端承桩和摩擦桩等桩基类型端承桩和摩擦桩的区分,不能单纯从是否嵌岩来区分,要考虑上覆土层的性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质、嵌岩深径比和桩底沉渣厚度等因素。
1.2科学计算桩基承载力工程试验证明,当岩面较平整,桩的嵌岩深度h>2d时,桩侧嵌固力约占总荷载50%以上。
随着嵌固深度增加,承载力也随之增大。
但嵌固深度h>3d时,承载力增长不大。
《公路桥涵地基与基础设计规范》中计算单桩轴向受压容许承载力的公式中没有对桩嵌入基岩深度规定限值,也没有随嵌入深度值增大而设定相关的折减系数。
因此,在桩基设计实践中,当桩基承载力需要通过较大的嵌岩深度来提高时,不妨考虑加大桩径。
1.3准确确定嵌岩深度及桩端持力层厚度桥梁工程桩基设计中,经常会遇到两软弱岩层之间穿越强度很高的一定厚度的岩层(夹层),或者有些地区溶洞比较发育。
如果这种夹层厚度不够承载厚度要求,钻孔桩就需要穿越夹层,以达到持力层,这对施工机械和施工进度都是极大的考验。
为使桩基设计经济合理,应根据经验值和试算数值相结合的方法来确定嵌岩深度及桩端持力层厚度。
1.4采取合理的桩基配筋布置在设计中通常有两种钢筋布置方式。
一种是根据最大弯矩处进行配筋。
另一种是将基桩主筋一半部分一直伸到桩底。
从桩体受力和节省工程费用以及发生事故处理的难度来看,前一种更合理。
公路桥梁设计中的安全性和耐久性摘要:20世纪80年代至今是一个桥梁飞速发展的时代,公路在我国快速发展,人们对公路桥梁结构的标准化技术研究和设计的热情日益高涨,越来越多的桥梁需要我们去设计和建造。
国内现行规范对桥梁设计提出的要求是适用、经济、安全、美观,这些要求基本上包含了人们关心的所有重要问题。
文章针对国内公路桥梁的安全性和耐久性问题提出了几点措施和建议。
关键词:公路桥梁;安全性;耐久性如今我国的桥梁建设特别是公路桥梁建设空前繁荣。
展望我国公路建没的前景,公路桥梁保证其耐久性和安全性的新建、改建、加固的任务很重。
在公路桥梁实际设计过程中,对于耐久性和安全性的设计更多的只是作为一种概念受到关注,既没有明确提出使用年限的要求,也没有明确声明在何种维护和使用条件下,桥梁具有哪种程度的耐久性;设计中考虑强度多而考虑耐久性少,施工中重视结构的建造而不重视结构的维护;这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果,造成许多桥梁达不到使用年限,就需加固维修。
因此,加强公路桥梁的安全性和耐久性设计势在必行。
一、提高对桥梁结构耐久性与安全性设计的重视程度结构的耐久性与安全性设计与结构设计有着本质的区别,耐久性与安全性的研究可以采用灰色分析法从定性分析向定量分析发展。
由于桥梁在建造和使用过程中,必然会受到环境、有害化学物质的侵蚀,承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用,同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化,这些因素最终将导致桥梁结构各部分发生不同程度的损伤和劣化。
国内从上世纪80年代以来修建了大量的斜拉桥,而目前已有多座大跨径斜拉桥因拉索的耐久性问题而提前换索,不仅影响了桥梁的正常使用更造成了不小的经济损失。
发生这类现象,存在设计上的缺陷,特别是没有进行合理的耐久性设计是重要因素。
因此我们要重视结构物的耐久性与安全性设计并将其作为重要的设计原则,统一考虑合理的结构布局和构造细节,从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性与安全性。
公路桥梁设计中的安全性和耐久性研究钱帮虎摘要:随着我国交通建设的发展,路桥建设数量激增,其中对安全性与耐久性的控制受到人们的关注,一些因安全性与耐久性较差而引起的重大事故给人们敲响了警钟。
为了提升路桥工程建设质量,本文就路桥设计中影响安全性与耐久性的主要因素进行了分析,并提出优化措施,以供参考。
关键词:路桥设计;安全性;耐久性;因素;措施路桥建筑越来越多,与此同时出现施工事故频率也随之上升,路桥设计的不合理是导致施工中出现意外的很大起因,路桥设计要求不仅要考虑桥梁自身的强度及耐久性,更要满足桥梁整体的安全性,如果只单纯的考虑桥梁自身的结构问题而忽略了桥梁整体的延展性,或者因为人为原因综合考虑欠妥,造成设计数据失误,设计的桥梁结构出现受力不平衡,就会造成很多隐患。
路桥设计就如同建设高楼大厦的地基,只有地基稳定,才能保证施工质量的可控。
目前我国路桥设计仍然存在很多问题,只有通过不断学习,优化设计思路,严格管理施工,才能使路桥建设事业健康稳步提升。
1国内公路桥梁工程安全性与耐久性的现状分析对国内公路桥梁工程进行了解,大多公路桥梁在建设过程中都较为注意安全性和强度问题,而往往忽略了公路桥梁的耐久性问题,导致所建设的公路桥梁在使用的寿命上都较短,在一定程度上也造成使用过程中的安全性问题。
如桥梁在使用寿命上较短,那么其必然在后期的使用中存在一定安全隐患,为出行人们的安全造成威胁。
笔者对国内公路桥梁工程进行了解,发现国内公路在近些年因公路桥梁安全性以及耐久性问题而导致人员伤亡、桥梁坍塌等问题的达到50起之多,并且一度造成人员的伤亡。
这在公路桥梁交通使用中频率较高,在一定程度上造成人员安全的威胁,并在社会上引发了大量关注。
因此,基于国内桥梁所存在的问题,在最初的公路桥梁设计中就应该严格按照桥梁建设实际地点、公路桥梁建设的相关标准等进行图纸设计。
除此之外,在公路桥梁建设施工过程中要确保施工材料、施工工期、施工方法等的管理,在工程完工之后在验收阶段也要按照严格的标准去验收,对于存在不合格的问题,要进行严格处理。
公路桥梁设计中的荷载标准安全性耐久性分析在公路桥梁设计中,荷载标准是确保桥梁结构安全性的重要依据。
荷载是指施加在桥梁结构上的各种力、力矩和反力,包括静荷载和动荷载。
公路桥梁设计荷载标准主要包括静态荷载标准和动态荷载标准。
静态荷载标准指设计中所考虑的建筑自重、交通荷载、桥面活荷载等静力荷载。
动态荷载标准则是指桥梁结构在车辆通过时受到的冲击荷载。
具体来说,静态荷载标准包括以下几种情况:1. 桥梁自重:桥梁自身的重量是设计中必须考虑的荷载。
一般来说,在设计中采用桥梁结构的公称截面来计算荷载,以保证结构的稳定性和安全性。
2. 交通荷载:桥梁设计需要考虑车辆荷载造成的桥面和桥墩的荷载。
一般来说,设计中需要考虑不同类型的车辆,包括小汽车、大货车等,并根据实际使用情况确定荷载值。
3. 桥面活荷载:桥面荷载是指桥面上行驶车辆的作用力。
在设计中,桥梁所承受的活荷载是根据车辆类型、车辆行驶速度等参数综合计算得出的。
动态荷载标准主要由以下几个方面组成:1. 垂直动载:垂直动载是指车辆通过桥梁时由于车轮与桥面的相互作用而产生的反作用力。
设计中需要考虑车轮与桥面之间的压力以及车辆通过桥梁时的冲击力。
2. 横向动载:横向动载是指车辆通过桥梁时由于车轴间距和轮距的差异而引起的侧向力。
设计中需要考虑车辆横向移动对桥梁结构的影响。
3. 纵向动载:纵向动载是指车辆在运动过程中由于加速度和减速度产生的荷载。
设计中需要考虑车辆起步、制动等过程对桥梁结构的影响。
安全性耐久性分析是指通过对桥梁结构的安全性和耐久性进行分析和评估,以确保桥梁在设计寿命内能够满足使用要求。
安全性分析主要包括以下几个方面:1. 结构强度:通过对桥梁结构的抗弯、抗剪、抗压等强度指标进行分析,确保结构在荷载作用下不会发生破坏。
2. 结构稳定性:通过对桥梁结构的稳定性进行分析,确保结构在荷载作用下不会发生失稳。
3. 振动分析:通过对桥梁结构的振动特性进行分析,确定结构的动力响应,以确保结构在动荷载作用下不会引起过大的振动。
论公路桥梁设计中的安全性和耐久性【摘要】本文对公路桥梁结构的安全性和耐久性的概念做了简单介绍,对公路桥梁的缺乏安全性和耐久性的主要原因做了详细的分析.并针对这些原因作出了具体的整改方案。
【关键词】在中国现阶段的结构设计过程中,设计人员考虑其使用性多而考虑其其安全性少,考虑其强度多而考虑耐久性少;目前,在桥梁的设计中,对于安全性和耐久性更多的只是作为一种概念受到关注,并没有针对其安全性和耐久性进行专门的整改研究,这就在在一定程度上导致了工程事故频发、人们的生命安全得不到保障、结构使用性能差、使用寿命短等不良后果。
一、桥梁结构的安全性及耐久性的基本概念桥梁结构的安全性是结构防止破坏倒塌的能力,是结构工程最重要的质量指标。
结构工程的安全性主要决定于结构的设计与施工水准,也与结构的正确使用、维护、检测密切相关。
桥梁结构的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能包括结构的安全性和结构的适用性,而且更多的体现在使用性上。
二、桥梁安全性、耐久性差的主要原因1)设计理论和结构构造体系不够完善桥梁结构设计的首要任务就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确保恒结构的安全性。
但在实际工作中,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上存在以下问题:(1)设计人员只满足于规范结构强度计算上的安全需要,而忽视对结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性的关注。
(2)在桥梁设计、施工到使用的全部过程中经常出现的主观意识上的错误,比较普遍的有:对结构整体性和延性把握不足,计算图式和受力路线不明确,混凝土强度等级过低、保护层厚度小、钢筋直径过细、构件截面过薄等等,这些都消弱了结构耐久性,严重影响结构的安全性。
2)施工和管理水平低桥梁的突然破坏与倒塌,已经使工程界对桥梁安全性问题备受关注。
一般认为:工程事故主要是野蛮施工和管理腐败所导致。
公路桥梁耐久性设计研究
为了有效解决桥梁耐久性方面存在的问题,选择公路交通中常用的混凝土桥梁为对象,通过现场调查和资料查阅确定病害发生的主要部位,分析了产生原因,并提出了耐久设计的主要内容和具体的应对措施,设计时材料和结构相结合不能仅仅从材料优化方面来考虑混凝土桥梁的耐久性。
标签:桥梁;耐久性设计;结构;混凝土
前言
桥梁作为道路跨越天然或人工障碍物的建筑物,在交通连接中发挥着重要的作用。
然而,由于所处环境的特殊性及受力的复杂性,大多数桥梁并没有达到预期的效果,在寿命周期内出现大量的病害类型,导致强度降低、寿命缩短、经济损失严重。
上述问题的出现,除了与设计、施工、环境因素及车辆荷载等因素有关外,更主要的是由于结构的耐久性不足引起的。
随着我国西部大开发战略的不断推进,交通基础设施建设将迎来全面发展的时期,由于西部地区地理、地质等条件的限制,桥梁在道路中比重会有所提高,因此加强对桥梁结构耐久性方面的研究就显得十分必要和更有意义。
1 公路桥梁耐久性
资料显示,世界上大多数国家和地区采用的桥梁结构,混凝土桥占有很大的比重,其中欧洲混凝土桥梁的比例为70%,美国混凝土桥梁比重为52%,我国的混凝土桥梁占80%以上,结合国内外实际,以下仅以混凝土桥梁为例来说明桥梁的耐久性设计。
通过对某地现役混凝土桥梁调查发现,混凝土桥梁以下部位容易产生病害现象,制定措施时要根据部位特点采取合理的方法,混凝土桥梁的上部主体结构和桥面系为病害发生的主要部位,基础和附属结构发生病害的概率并不是很高,只占到26.0%,但也应引起足够的重视。
对于混凝土桥梁而言,影响结构耐久性的主要问题有:冻融循环、钢筋锈蚀、碱集料反应、结构构造、施工周期及结构维护等,这些问题涉及桥梁结构的设计、施工、养护、管理及使用等方面。
2 桥梁耐久性设计
查阅文献发现,目前关于桥梁结构耐久性的研究大多是从材料方面来考虑,而对结构设计改善混凝土桥梁耐久性的研究比较少。
在桥梁设计阶段,设计者往往只重视结构强度是否满足规范要求,很少从结构方面来考虑桥梁的耐久性,结果导致桥梁在服役期内出现大量的病害,这也再次印证材料和结构设计的重要性,仅仅从材料角度来改善桥梁的耐久性是行不通,需重视混凝土桥梁的结构设计。
2.1 耐久性设计内容
桥梁的耐久性设计涵盖的内容比较多、涉及的面比较广,主要包括以下内容:
(1)根据桥梁的使用要求及所处的环境,合理确定结构的使用年限、作用等级及环境类别。
(2)在保证强度的前提下,优选环境作用影响比较小的桥梁结构类型、材料及布置方式。
(3)根据桥梁结构及跨径,确定合理的钢筋混凝土耐久性要求。
(4)参照确定的耐久性要求,选择混凝土的保护层厚度。
(5)合理确定混凝土桥梁上部结构、下部结构及附属设施的裂缝控制指标。
(6)确定桥梁结构防、排水要求,选择合理的排水设施及结构。
(7)对于特殊的环境条件,采取一定防腐及防护措施。
(8)确定合理的结构施工、验收及养护标准。
(9)根据环境条件及车辆荷载作用情况,确定结构在服役期内的检测、养护及维修标准。
2.2 具体措施
耐久性设计贯穿于桥梁的设计、施工及养护等阶段,并根据各阶段的特点提出了具体的设计要求及标准,其中设计阶段主要包括:
(1)钢筋配筋率及截面尺寸。
混凝土桥梁结构比较重,设计时为了提高承载能力,一般采用较小的构件截面尺寸、较密的钢筋配筋率,结果给混凝土浇筑带来困难,不易振捣,集料分布不均,密实度达不到规定的要求,影响混凝土的耐久性,为病害的发生留下隐患。
因此设计时一定要根据构件承重的要求选择合理的截面尺寸,并结合采用的集料最大粒径选择合理的钢筋配筋率。
(2)保护层厚度。
混凝土桥梁结构内通常布置着大量的钢筋,一旦保护层破坏或者厚度不合理,将导致水分、空气及其他物质进入腐蚀其钢筋,导致结构的耐久性下降。
对比国内外关于混凝土保护层厚度的规定可以发现,我国相关规范规定的最小保护层厚度比较低,不论是主筋还是箍筋外的保护层均存在着这种现象。
我国规范规定主筋外保护层厚度为:30?艽c≤50mm,箍筋外保护层厚度不低于15mm,而美国相关规范规定主筋外保护层厚度为:50?艽c≤70mm,箍筋外保护层厚度不低于25mm,差距非常明显。
综合考虑我国的自然环境、车辆轴载、耐久性的需要、施工工艺及水平,在结构承载能力满足使用的前提下,建议适当提高混凝土保护层的厚度,降低相关病害的发生。
(3)裂缝控制。
混凝土结构由于自身的特性不可避免地产生裂缝,影响结构的耐久性。
对于混凝土桥梁而言,不仅包括环境作用与车辆荷载引起的荷载型裂缝、非荷载型裂缝,还包括桥面板设置伸缩缝等,上述结构是受力的薄弱部位,处理不慎将导致使用寿命严重下降。
对于混凝土自身产生的干缩裂缝、温缩裂缝可以通过施工、材料优选等措施来控制,这里就不再详述。
针对设置的伸缩缝,设计采用合理措施,使其降低对耐久性的影响。
①伸缩缝两侧尽量不和桥面铺装层相连接,而应通过预埋钢筋使其与主梁端
部连接起来;②对于变形量较大混凝土桥梁,伸缩缝构造采用橡胶和钢板的组合结构,使车辆荷载通过钢板结构来传递。
(4)桥面铺装。
桥面铺装层是比较容易产生病害的,设计时必须予以充分考虑。
桥面铺装层直接裸露于环境中,不仅要经受车辆荷载的反复作用,而且要与下部结构的受力相协调。
如果产生病害,将导致降水、桥面积水等下渗,影响下部混凝土结构稳定性。
目前桥面铺装层通常采用双层结构,具体为:环氧沥青混凝土+SMA混凝土,浇筑式沥青混凝土+SMA混凝土等,在使用过程发现,或多或少都存在一定的问题。
因此设计时不能单纯从材料性能出发,要结合桥梁结构的受力特点,通过受力分析选择合理的铺装结构和厚度组合,使其满足耐久性的要求。
(5)桥梁防排水系统。
水是引起混凝土桥梁结构发生病害的最主要因素之一,而防排水系统则是桥梁耐久性和防腐的优良屏障,良好的防排水系统可以保证降落的水迅速排除到桥梁结构以外,使其对桥梁的危害降到最低。
设计时应坚持整体性、可检、可换、可修复的原则。
将桥面部分、伸缩缝、接缝等部位作为整体来考虑设计防排水系统,防止出现局部防排水缺陷。
具体措施如下:
①结合刚性防水层和柔性防水层的优点,采用新型防水构造,即双层防排水系统;②桥面设置一定的坡度,水汇集后集中排出桥面,同时在铺装层设置专门的排水管道和防水层,以免水分下渗。
3 结束语
根据混凝土桥梁耐久性影响因素,调查和分析了桥梁结构病害发生的主要部位和原因,据此提出耐久性设计的主要内容和相应措施,主要结论:
(1)我国规范规定的混凝土厚度太薄,建议适当增加混凝土保护层厚度。
(2)伸缩缝是影响耐久性的主要因素之一,建议从设置方式和防排水要求方面考虑确定合理的形式。
(3)结合桥梁受力特性,选择合理铺装结构和厚度组合。
参考文献
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