李殿松 刘宏伟

摘要：桥梁在施工建设中，设计者通常要考虑到桥梁混凝土结构耐久性和安全性问题，本文浅析了混凝土桥梁设计中的安全性和耐久性存在的问题，并指出设计要点。

关键词：桥梁设计耐久性安全性

近年来，城乡建设发展不断加快步伐，公路和桥梁的负荷越来越重，造成混凝土结构桥梁的不同程度的损坏。在设计和施工过程中不注重细部结构的设计也是造成桥梁耐久性的一个很重要的因素，这些问题的存在威胁到人民生命和财产的安全。

1、桥梁设计中的安全性和耐久性主要存在的问题

桥梁工程它是一个由许多结构件组成的一个系统结构，各结构件需要有足够强度和耐久性，在组合到整个桥梁中也要满足全桥安全性和耐久性，目前一些设计人员在结构的整体性、耐久和安全性考虑不足，造成有的结构整体性延性不足，冗余度过小，有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大，强度要求过低，保护层厚度过小及构件截面过薄和过大。这些都削弱了结构耐久性，会严重影响结构的安全性。结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题，设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性。

桥梁在不同的环境下、不同的设计对象都会对结构体系得出不同的布局和构造要求，规范再详细也不能代替应由设计人员解决的各种问题，规范更新再快也适应不了新技术、新材料、新工艺快速发展对结构设计提出的各种新要求，目前的设计可视为静态设计，过于偏重设计建成时期结构的工作和服务能力而对使用期实际的性能表现随时间的劣化缺乏足够的认识和考虑。

2、桥梁安全性和耐久性设计要点

2.1 应该更加重视结构的耐久性问题

桥梁在建造和使用过程中，会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、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，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。很多桥梁的安全问题都与其耐久性设计有关，大量的病害实例也证明，除了施工和材料方面的原因，影响结构耐久性的决定性因素是来自结构上的缺陷。

长期以来，设计者偏重于结构计算方法研究，忽视对总体构造和细节处理方面。结构耐久性设计与常规的结构设计有着本质区别，除强调结构设计和建造时期的安全性、耐久性、整体牢固性的要求外，利用在使用期间的检测、维修、加固的新技术，对不同工程结构物的灾害和可接受的危险水平和评估进行了深入研究，提出了耐久性设计的概念。结构耐久性设计所要解决的问题也就是经济、合理的使用年限问题，即结构寿命期问题。基于解决够耐久性设计的新设计理念认为桥梁耐久性的保证是需要桥梁设计、施工、运营和维护各个阶段共同努力的结果。

2.2 重视桥梁的超载问题

早期修建的老桥超龄负载运营和桥梁通行的车流量超过原设计，这两种情况主要是由设计荷载的变化和交通量的增加所导致的。而车辆违规超载则是车辆使用者违法超载营运。超载会使桥梁疲劳应力幅度加大、损伤加剧，甚至会出现一些超载引发的结构破坏事故。超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。

2.3 重视对疲劳损伤的研究

桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微小缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹得不到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。

3、混凝土结构耐久性设计的主要内容

3.1 上部结构细部设计

(1)桥面铺装。桥面铺装一方面承受着汽车的冲击碾压剪切作用，另一方面又承受着主梁传递的反复应力和挠变，经常出现早期损坏，进而破坏桥面防水系统，最终导致主梁受桥面水影响而腐蚀主筋，铺装混凝土逐渐与主梁剥离，削弱了主梁的受力性能，影响了整个结构的安全性和耐久性。

(2)桥面防水层。桥面铺装与主梁之间的防水层是防止桥面水渗入主梁的第二道防线。不少设计中仅单一采用防水混凝土进行防水。由于防水混凝土属于刚性防水层，一旦开裂后防水性能便大为下降。

(3)主梁。主梁是全桥的主要承力构件，一般在设计当中均要进行整体分析和局部分析，重视程度很高，从理论计算角度均能满足规范要求。可是在实际运营当中，主梁箱体内长期大量积水的现象时有发生，甚至积水灌满箱体的情况也有发生，极大地损伤了主梁的预应力钢筋和普通钢筋，使得主梁安全性大大下降。究其原因，很大程度上是对于主梁细节设计的不到位，主梁排水构造设置不够完善，桥面积水在长时间不能排出桥外时便通过梁顶裂隙进入箱体，进而在箱体内不断积累，最终形成箱体内积水。

3.2 下部结构的细部设计

桩基顶部与承台或墩身相连，受截面突变的影响，属于应力集中的部位。桥梁桩顶一般设计于地面线附近，受地面水、地下水、桥面排下的含除冰盐的冰水、地面土（尤其像盐渍土、土中有机质）等因素中的一种或几种的影响，经常处于干湿交替和腐蚀性环境，对于桩基顶部的钢筋混凝土耐久性产生较大的不利作用。因此，桩基尤其是桩顶的设计中必须要根据桩顶处的水位情况、土质情况合理判定环境等级，选择相应的耐久性设计标准，最终确定保护层厚度。

总之，桥梁安全性和耐久性是一项系统工程，桥梁结构设计人员要把当前先进的设计与管理经验同我国具体实际相结合，这样才能使设计真正的合理、经济、安全、耐久。

参考文献

[1]吴海军,彭作军,陆萍.砼桥梁耐久性设计原则与构造措施探讨[J].重庆交通学院学报,2006,01.

[2]穆祥纯.城市桥梁结构安全度和耐久性问题的研究[J].城市道桥与防洪,2004,02.