道路桥梁工程设计中的关键问题探讨李芬

道路桥梁工程设计中的关键问题探讨李芬

湖北省建筑设计院湖北省武汉市430212

摘要:道路桥梁设计是工程施工的前提条件和必要依据,同时也关乎着整个工程的施工质量,当道路桥梁设计出现问题时,对整个工程的进展和质量都产生严重影响。近年来,因设计不当造成的危害严重影响了我国道路桥梁的施工建设,而首当其冲的便是施工中出现的裂缝问题。为此,要提高道路桥梁工程的施工质量,必须要对裂缝问题进行深入探究,掌握其根本原因,从而改善道路桥梁的设计方案,切实为我国道路桥梁建设整体质量的提升发挥作用。

关键词:道路桥梁;工程设计;问题

1道路桥梁设计中存在的隐患与问题

1.1道路桥梁设计安全隐患

目前道路桥梁设计中存在市场竞争意识弱化,过于追求道路桥梁的经济效益现象。个别项目片面追求速度,盲目缩短工期,设计人员无充足时间对项目优化创新,甚至导致设计质量无法得到可靠保障,为后期使用埋下了非常大的安全隐患。此外,运输行业发展飞速,重载、超载对桥梁形成巨大安全隐患,压断梁板、压塌墩台、梁体侧翻等安全事故时有发生;且重载、超载直接加剧道路桥梁内部结构的损伤,直接影响到桥梁使用寿命及安全性,故设计单位尤需跟上发展步伐,设计阶段尤应注意。

1.2道路桥梁耐久性设计问题

据美国联邦公路管理局(FHWA)的调查,到2001年11月,美国14.2%公路桥梁存在着缺陷,另外约13.8%的公路桥梁被认定为功能失效。与此同时,我国拥有桥梁100万,但有超过10万座为危桥,大部分隐患桥梁使用寿命不超过20年,远未达其预计使用年限。影响工程使用寿命的因素很多,但若结构设计中存在缺陷必然会增加桥梁工程的损坏几率,缩短其使用寿命;设计过程中未全面考虑材料的变化、自然环境及人为因素的影响等都会对桥梁耐久性产生一定程度的影响。

1.3设计理念滞后、设计管理审核机制问题

部分设计单位为赶工期、追效益,设计墨守成规,模仿、抄袭、盲目照搬已有方案,欠缺对桥梁发展历程的考虑,不能及时借鉴、吸收同行或国外优秀桥梁的设计经验,也没有预留足够的时间进行设计前期的考察,对选址周边环境评估不足,因此无法综合协调各种因素,将先进的设计理念应用到桥梁设计中。其次,部分设计单位设计管理监督体制不完善,导致设计人员整体素质的缺乏。人才选拨不严格,设计人员对设计成果“知其然,不知其所以然”;审核机制缺乏执行力,常出“漏网之患”;设计主观臆断,脱离规范、规章,盲目“创新”;人员缺乏责任感,单位没有建立健全的设计理念体系。

2解决设计问题的策略

2.1完善桥梁设计的科学性

在道路桥梁设计方案制定时,必须按照相关的理论体系进行设计,增强设计方案的科学性与合理性。通过对桥梁结构、材料选择及外界环境等多方面进行勘测研究,增强桥梁设计方案的科学性,有效预防各种因素对桥梁寿命造成的不利影响,提高道路桥梁使用寿命。项目管理者和设计人员要充分重视设计在项目建设中的重要性,并严格按照相关规程进行操作,加大管理力度,确保道路桥梁的施工质量。

2.2增加道路桥梁的耐久性设计

在桥梁投入使用后,其使用寿命受到多方面影响,例如货车载重量超过桥梁承受范围,会对桥梁造成严重破坏,并降低梁桥使用年限。此外桥梁寿命还受到气候、地震等自然环境的影响,如果要增加道路桥梁的使用寿命,还要在设计上提高其耐久性。道路桥梁设计方案要经过科学严密计算,严格控制细节与桥梁构造的比例,保障道路桥梁的长期使用运行。

2.3优化桥梁结构的整体性

为使桥梁结构在规定的使用期限内保持较高的稳定性与可靠性,除了要注重局部结构设计,该应对整体性进行有效改进,具体做法为:尽量采用平顺且均匀的构件,并根据现场实际情况,对不同部位上的构件进行优化设计,确保其满足设计和使用要求。另外,为防止在桥梁使用时发生事故,还应注重结构冗余设计,保证结构具备一定抵抗能力,综合分析内部因素与外部因素,通过结构冗余设计,可起到有效约束结构变形的作用,避免发生倾倒等现象。

2.4设计方法的准确性

在确定道路桥梁的设计目标及了解所在区域的地质状况和环境状况后,设计人员应充分利用地质状况,对桥梁的构成形式,道路桥梁的构件分布及构件规格等进行充分地设计及优化,加强桥梁五大部件、五大小件的设计处理,强度不满足要求时需采取加固措施。桥墩等重要支撑结构,有时会设置在水域中,设计人员应充分考虑沉降等情况,提供支护体系提高稳定性,此外为减少水流的冲击作用,应结合水流的方向和速度,设置合理的外形减少水流的侵蚀。对于道路桥梁所在地区温差较大的,应格外关注反复热胀冷缩对道路桥梁的影响。

道路桥梁在使用过程中在车辆的作用下,承受着车辆载荷和风载荷等,这些动载荷引起的振动,使桥梁构建内部出现循环变化的应力,在这些内应力的长期作用下,构件不可避免地出现疲劳,构件容易出现微小的损伤,逐渐发展为明显的裂纹等缺陷,构件的力学性能降低后,在原有载荷的作用下,会导致构件的变形或断裂,局部构件的变形或损害又会导致周边结构的力学工况发生改变,从而产生连锁反应引发更严重的变形或损坏,产生安全风险甚至引起严重的事故。近年来我国的科研机构对金属和混凝土的结构的疲劳进行了大量的研究,疲劳问题有所改善,但是钢筋混凝土结构在使用期间容易受到腐蚀作用,因此其动态性能和疲劳性能还需要进一步研究和完善。

为了提高设计的准确性,设计人员除了对相关规范和标准充分了解外,还需要结合道路桥梁的结构构造、建造材料等特性,充分考虑道路桥梁在使用中出现老化、疲劳等因素及使用不当、维护不当等问题,确保在使用期限内尽可能保持安全性和耐用性。对于类似方案的借鉴,应充分对受力状况和实际地质状况、周边环境等进行论证和改进。

为了提高道路桥梁设计的准确性,设计单位除了通过对设计人员严格把关及加强培训、交流提高设计人员专业水平外,还应注重先进设计软件的引进和使用。通过先进的设计软件结合地质状况、地形地貌等充分确保道路桥梁构件参数的准确性,此外通过力学分析软件对道路桥梁的使用工况进行模拟和分析,确定各部分的最大应力及变形情况,并有针对性地通过增加受力结构、加大构件尺寸、改进构件材质等方式进行补强和加固。

同时,设计单位应组织专业、经验丰富的人员对设计方案进行初审和终审,对图纸的结构布局、参数指标、建造范围及使用性能等进行充分论证,确保其性能满足设计要求,并对设计中的问题及时进行改进。

结语

道路桥梁设计是一项系统而复杂的工程,其中涉及的范围很广,所以对设计人员的要求极高,既需要他们掌握专业的设计技术,还需要他们懂得施工中可能存在的安全隐患问题,所以道路桥梁的安全性在绝大部分上取决于设计人员的整体素质。要加强对他们的培训,让他们掌握科学合理的设计技术,并且联合新材料和工艺来保证道路桥梁设计的施工质量以及使用寿命。

参考文献

[1]张明.道路桥梁工程设计中的关键问题探讨[J].青海交通科技,2017,(01):94-96.

[2]胡娜.关于道路桥梁设计的关键问题分析[J].城市建设理论研究(电子版),2016,(35):127-128.

[3]崔巍.道路桥梁设计隐患分析[J].黑龙江科学,2015,6(05):54-55.

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