道路桥梁设计中若干问题的探讨
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道路桥梁设计中若干问题的探讨
0引言
由于道路桥梁结构在使用过程中遭受风荷载、地震荷载、自重荷载及环境作用等,造成道路桥梁整体承载能力随时间发展而逐渐下降,即其可靠度逐年降低。尤其是钢筋混凝土结构,其在使用中承受混凝土碳化、混凝土收缩、钢筋锈蚀、基础沉降、车辆或漂浮物的撞击等作用,导致混凝土结构的整体稳定性逐渐降低,若降低到一定程度得不到及时的检测加固,将可能造成道路桥梁结构的坍塌危害。因此,需要加强对道路桥梁的设计工作,加大对桥梁的耐久性设计等方面的研究,促进道路桥梁的可持续发展。
1道路桥梁工程的现状
(1)前期勘察结果精度不高
道路桥梁结构的承载能力不足原因,首先表现为施工前期的地质水文的勘察工作未能反映真实情况。诸如,勘察布置点数过少、钻探孔深度较浅、设备精度不高等,从而使得道路桥梁施工阶段或后期使用阶段出现地基不均匀沉降问题。
(2)桥梁设计安全等级存在不足
调查发现,现在从事道路桥梁结构设计的人员中,部分设计人员的缺泛工作经验,导致其在结构设计中机械地套用各种设计规范,这致使设计人员在桥梁设计中容易忽略工程施工中实际操作的技术障碍。此外,即便设计人员充分考虑了道路桥梁结构安全与使用的影响因素,但是在结构使用中每个构件不可能完全按照设计时应用的数学模型进行受力,这就造成设计与实际存在一定的差距,为道路桥梁后期使用埋下安全隐患。
(3)对桥梁设计规范的不完善
随着交通流量以及车载重的不断增加,89规范中荷载取值已经不能满足设计要求,且涉及结构耐久性设计的内容不多,除了一些保证结构耐久性的一般规定条文之外,只对影响混凝土耐久性的裂缝宽度这一因素进行验算和控制。在04规范中提高了对桥梁安全性和耐久性的重视,提出桥梁结构耐久性设计需要根据不同设计年限、不同环境类别及作用等级进行设计。
(4)桥梁的耐久性设计不足 由于道路桥梁结构常年处于暴露的环境中,构件受高温、疲劳、重载、粉尘、腐蚀等作用,同时缺乏健全的道路桥梁使用、检测、维护、加固制度,导致一些道路桥梁构造物过早的出现承载力迅速下降现象。例如,在钢筋混凝土道路桥梁结构中,随着混凝土碳化的发展,当钢筋保护层被完全碳化以后,结构内部钢筋的碱性保护环境被破坏,腐蚀性介质侵入到钢筋表面,并与钢筋发生化学反应,引起钢筋锈蚀反应而体积增大,导致混凝土结构的保护层开裂,最终造成混凝土保护层的裂缝增大,甚至脱落。
2道路桥梁设计隐患问题的解决对策
2.1桥梁设计安全问题的解决对策
(1)提高桥梁设计水平
为了提高道路桥梁设计水平,需要完善道路桥梁设计规范,针对规范中的不足之处,组织设计专家、施工经验丰富的人员、监理工程师进行桥梁规范的修订,从而有效地完善设计规范,提高道路桥梁的设计标准,为道路桥梁工程的设计、施工、运营做基本依据。
同时,设计单位需要定期组织设计人员进行教育培训,以提高设计人员的设计水平,并在培训过程中,组织设计人员进行实地考察,使之对桥梁施工过程中的材料、施工机械有一个全新的理解和全方位的感受,为他们以后的设计工作注入新的设计理念。
此外,需要提高设计人员对于道路桥梁工程所在地环境的动态变化的认知,从而使得桥梁设计方案具有远观性。目前,道路桥梁的动态变化繁多而且情况复杂,改善以往的静态设计思路转向动态设计思路就显得必要而且紧迫。
(2)提高道路桥梁的疲劳损伤设计
由于桥梁运营过程中,长期经受汽车荷载的作用,导致桥面板出现疲劳损伤。因此,在道路桥梁设计中需加强对疲劳损伤设计的重视。首先,要在道路桥梁设计时充分考虑疲劳损伤的形成原因,并结合桥梁发生损伤的具体影响因素,在设计方案中加入增强抵抗疲劳损伤的措施,适应现代发展需要,提高理论和实践中的创新水平,适应时代发展需求提高桥梁设计水平。
2.2道路桥梁设计耐久性方面
(1)控制配合比设计,提高混凝土强度 混凝土的配合比设计对混凝土耐久性起到决定性作用,因此,需要加强对混凝土配合比设计。混凝土配合比需要经过初步配合比设计、实验室配合比设计、基准配合比设计、施工配合比设计等四个阶段。首先,根据设计强度与配置强度之间的关系,以水灰比计算方法、砂石料计算方法确定初步配合比;然后根据工程现场的基本条件的差异、砂石料质量的波动调整配合比;再根据混凝土强度验证原理和密度修正方法,确定每立方米混凝土的各材料用量;最后,根据实测砂石含水率调整配合比,得出混凝土施工配合比。
(2)选取合适的水泥品种
由于混凝土中水泥成分对结构的密实程度占较大的影响,选取合适的水泥品种,可以提高桥梁混凝土结构的密实性,降低外界二氧化碳的渗透速度,减缓结构的碳化速度。因此,在选取水泥品种时,需要根据水泥化学成分、使用环境、受力状态等选择适宜的水泥品种(硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等),同时,要在水泥强度、安定性、凝結时间等满足设计要求,并在满足要求基础上尽量选用低热的水泥品种。研究表明,若混凝土拌合物的配合比相同,采用矿渣水泥的混凝土结构碳化速度比采用其它品种水泥混凝土结构碳化速度较快。此外,由于混凝土结构内部碱性物质含量受多方面因素的影响,即使采用同一类型水泥的混凝土结构,其碳化速度也不相同。
2.3完善规范中对桥梁安全耐久性设计
在现代道路桥梁设计规范及建筑规范中,仅对建筑在使用过程中要求其安全可靠,满足使用需求,并要求结构在规定的设计使用年限内,在规定的条件下,完成结构的设计功能。此外,要求建筑结构的安全性、适用性与耐久性的原则如下:
(1)结构的安全性,主要指结构在正常施工、使用的情况下,其可以较好的承受各种荷载作用,且结构在设计允许的偶然荷载作用下,仍可以继续维持结构整体的稳定性能。
(2)结构的适用性,指结构在正常使用的状态下,可以发挥良好的工作性能,且不产生超过规范规定的结构裂缝宽度和挠度变形。
(3) 结构的耐久性,指结构在正常的设计、施工与使用维护状态下,不仅能够满足设计的功能要求,且还具有充足的耐久性能。 然而,在道路桥梁运营过程中,它受到多方面因素的影响,导致其承载能力逐渐降低,其可靠度逐渐降低。因此,需要组织桥梁设计专家、桥梁检测加固人员、施工经验丰富人员修订完善桥梁规范中的耐久性设计,并逐渐提出桥梁设计的动态耐久性设计。
3结束语
综上所述,在道路桥梁设计中,由于设计规范中耐久性设计存在一些不足之处、部分设计人员水平低、设计安全等级低等问题,使得桥梁运营服务满意度较低,降低桥梁的使用耐久性。因此需要加大对道路桥梁设计的研究,减少设计存在的不足。
参考文献:
[1]杨海涛.关于道路桥梁设计隐患问题的几点研究[J].价值工程,2012.
[2]陈波.我国桥梁设计中存在的安全性、耐久性问题研究[J].科技致富向导,2011.
[3]刘勇.浅谈道路桥梁设计中常出现的问题及应对措施[J].科技与企业,2014.