桥梁工程设计中的安全性和耐久性分析

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摘要：主要对桥梁工程设计中的安全性和耐久性进行了分析研究，首先介绍了桥梁安全性和耐久性的技术评估，然后对桥梁工程安全性的各项影响因素进行了分析，并且对耐久性设计具体实施方法进行了详细阐述。根据研究，在桥梁设计过程中，应该适当增加混凝土保护层厚度，加强抗震设计和防水层设计，减少桥梁共振效应以及桥梁使用中的疲劳损伤，这样才能提高桥梁工程的安全性和耐久性。

关键词：桥梁工程；安全性；耐久性

0引言

社会经济的迅速发展，使桥梁建设数量也在不断增加，在促进区域经济发展方面发挥着十分重要的作用。在桥梁设计中，加强安全性设计和耐久性有利于提高桥梁建设质量，保障桥梁使用的安全性[1]。

1桥梁安全性和耐久性的技术评估

现阶段，很多桥梁工程的安全性和耐久性都无法满足技术评估指标。对于桥梁工程的安全性和耐久性评估，并不一定需要在桥梁发生损坏时才可以得出准确的评估结果。我国在桥梁安全性和耐久性检测标准中，已经明确了完善的检测标准，据此可以对桥梁进行有效的评估，然后在桥梁中进行警示标识。

2影响桥梁工程安全性的要素

2.1预应力损失

桥梁结构的安全性和牢固性对于桥梁预应力损失会产生较大影响。桥梁混凝土结构和钢筋稳定性、管道壁的摩擦力都会导致桥梁预应力损失，因此，在桥梁设计中，必须结合实际情况进行准确计算，不仅要明确预应力钢筋的分批次张拉顺序，而且还应该综合考虑不同桥梁施工阶段的温度情况，这样才能保证桥梁设计规划和设计图纸的可行性，尽量避免出现预应力钢筋变化问题。

2.2截面抗裂性

桥梁设计的安全性与桥梁各个结构的抗裂性能有很大的关联，在对桥梁的抗裂性能进行衡量时，应该综合考虑不同桥梁结构的特征。比如，在预应力混凝土受弯结构设计中，需要考虑全预应力和部分预应力，全预应力结构在短期效应下不会产生正截面拉应力，而部分预应力在规定限期内会产生拉应力。在桥梁设计中，全预应力结构最为重要，尤其是在一些建设规模大、承载力较大的桥梁设计中，更应该综合考虑全预应力结构设计，这样才能有效提高桥梁结构的牢固性和稳定性，延长桥梁使用寿命[2]。

2.3材料质量

在桥梁施工中，施工材料能够在很大程度上影响桥梁建设质量，而随着桥梁性能的退化，桥梁结构也会逐渐变形，从而影响桥梁结构的耐久性。因此，在桥梁工程设计中，为了提高桥梁全寿命耐久性，应该充分考虑材料物理特性和化学特征的变化情况。桥梁材料物理变化主要体现在混凝土结构裂缝、钢筋构件腐蚀等方面。对于桥梁材料选择，首先需要考虑材料的耐久性，对混凝土结构的碳化、氯离子侵蚀和钢筋锈蚀程度进行分析，其中，混凝土材料的耐久性要求如表1所示。其次，还需要对桥梁钢结构以及其他构件的耐久性进行设计，通过模拟实验，计算构件的承载能力，并预估材料的使用周期。

3耐久性设计具体实施方法

3.1适当增加混凝土保护层厚度

桥梁工程的主题结构是由混凝土和预应力钢筋构成的，通常情况下，可以在混凝土结构和预应力之间设置保护层，以此提高混凝土结构和预应力钢筋的黏结力，避免二者之间产生不良影响。通过调查研究发现，在桥梁工程中，保护层厚度会对钢筋的碳化作用产生较大影响，因此，可以通过适当增加保护层厚度尽量减少对钢筋的腐蚀作用，提高桥梁结构的安全性。

3.2加强抗震设计

在地震灾害发生时，桥梁结构不可避免地会受到损害，为了尽量减轻桥梁结构受到的损害，在桥段设计以及支座设计方面，可以采用延性设计。在桥梁设计中，抗震设计属于被动防御设计方法，目前，为了提高桥梁结构的安全性和稳定性，应该采用主动防御设计方法，首先对桥梁的结构性质和力学性质进行分析，然后结合实际情况对桥梁结构进行科学合理的设计。在桥梁抗震设计方面，首先需要计算桥梁地震荷载，然后结合反应谱理论对桥墩进行合理设计，如果桥梁结构形式复杂，而且桥墩高度在30m以上，则可以结合时程反应分析法进行桥梁抗震设计。

3.3加强防水层设计

在桥梁工程设计中，防水层设计是十分重要的组成部分，防水层是整个桥梁的保护层，防水层设计好坏能够直接影响桥梁的防水效果，与桥梁结构的稳定性和耐久性有很大的关联。桥梁常年暴露在环境中，不可避免地会受到环境中各种因素的影响，比如污水、酸雨、工业化学废弃物等，而这些因素都会对桥梁混凝土结构造成一定的腐蚀作用，而防水层能够对桥梁混凝土结构起到很好的保护作用，因此在桥梁工程设计中，防水层设计至关重要。在具体的设计过程中应该尽量提高防水层的抗渗性能，确保其能够有效抵抗拉力作用，并且防水层材料必须能够与桥面混凝土紧密结合，这样才能将桥面与桥体有效结合。除此以外，还需要加强排水结构设计，有效排出桥面积水，提高桥梁耐久性[3]。

3.4减少桥梁共振效应

在自然界中，共振效应较为常见，在外力的作用下，某种物质的振动与原物体的自然振动一致时，可能会对桥梁结构造成毁灭性的影响。为了尽量避免桥梁受到共振效应的影响，应该在桥梁中设置减震器，起到干扰共振波的作用。通过减震器能够有效避免振动波的加强。如果桥梁道路是实心公路，则一旦产生共振波，很可能影响到整个桥梁，而如果桥梁是由不同的道路或者截面所组成的，则一个截面的运动也会传递到另一个截面上。但是由于不同截面是叠放而成的，因此在不同截面之间会产生一定的摩擦，对此，可以通过增加摩擦力改变共振波频率，避免振动波不断累积。

3.5减少桥梁使用中的疲劳损伤

在桥梁工程的长期使用过程中，由于受到车辆动荷载的影响，桥梁结构内部会产生循环变化应力，而这一应力不仅会导致桥梁产生振动作用，而且还会导致桥梁受到疲劳损伤。另外，在桥梁建设过程中，施工材料并不是完全均匀的，导致桥梁结构可能会有很多细小的缺陷，在车辆、行人所产生的动荷载作用下，这些缺陷会不断放大，最终导致桥梁结构产生裂缝，如果裂缝问题严重，甚至会导致桥梁结构断裂。桥梁工程疲劳损伤会出现在桥梁的各个结构方面，如果疲劳损失十分严重，则甚至会导致整个桥梁结构失效。由此可见，在桥梁工程设计中，采取有效措施尽量减少桥梁疲劳损失是提高桥梁安全性和稳定性的关键。

4结语

桥梁工程对于促进区域经济发展至关重要，相关部门必须高度重视桥梁工程的安全性设计和耐久性设计问题。对此，不仅需要在桥梁工程设计环节高度重视，而且在桥梁建设过程中也应该结合桥梁的持久性使用和安全性使用要求，加强施工质量控制，这样才能有效延长桥梁使用寿命。

参考文献：

[1]孟宝全.浅谈桥梁工程设计中的安全性和耐久性问题[J].建材发展导向（上），2016（1）：186-187.

[2]吴锦华，朱青兰.关于桥梁工程设计中的安全性和耐久性的研究[J].建筑知识（学术刊），2014（9）：398.

[3]周键炜.浅析桥梁设计中存在的安全耐久性问题及对策[J].建材发展导向（上），2015（6）：222-223.

作者：罗群星 单位：贵州省凯里公路管理局