钱华永 李波

摘要：本文就桥梁设计中存在的问题进行了探讨。

关键词：桥梁；设计；存在问题

Abstract: This paper discussed the problems in the bridge design.Key words: bridge; design; problems

中图分类号：[TU997] 文献标识码： A 文章编号：

随着我国经济的稳健发展，我国的桥梁建设也有了较好的发展，尤其是在大跨径桥梁方面，我国建造了代表着世界先进水平的南浦，徐浦大桥，铜陵长江大桥。但是，就整体水平而言，我们还存在一些问题，离世界先进水平还有一定的差距，本文主要针对桥梁设计中的问题展开讨论。

1.桥梁设计中的问题

1.1桥梁设计人员缺乏相应的设计理论

设计人员在桥梁设计中需要具有极高的工程力学知识及设计能力，而整个设计过程要考虑的影响因素有很多。稍有疏忽或考虑不全，就会对桥梁工程造成隐患，影响桥梁的使用寿命，甚至造成重大安全事故。

有些设计人员仅对结构强度计算上的安全度关注，而忽视了从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保證结构的安全性。有的结构整体性和延性不足，冗余性小；有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大；有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄；这些都削弱了结构耐久性，会严重影响结构的安全性。不少桥梁、虽然满足了设计规范的强度要求，仅用了5-10年就因为耐久性出了问题影响结构安全。

因此，合理可靠的结构设计除了满足规范的要求外，还要求设计人员具有对结构本性的正确认识、丰富的经验和准确的判断。设计人员在设计时必须充分预测日后使用过程中所受到的环境、有害化学物质的侵蚀，严密计算桥梁承受车辆、风、地震、超载、水流冲击等因素对桥梁的影响，同时还要考虑到建筑材料的老化和被侵蚀等因素，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。

1.2施工质量比较低

对于短期内发生桥梁倒塌与破坏，大多是由于施工质量没有达到规范和设计要求，包括材料强度不足以及施工工艺不合格等；也还有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重问题。

而大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，就出现了影响正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不足的问题，这也与施工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不足及目前广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题（主要原因包括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等）。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的危害。

1.3桥梁设计中忽视超载问题

设计采用的极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态又包括两层意义，一是指结构达到极限承载能力，结构整体或部分丧失稳定性，二是指在重复荷载作用下构件由于材料的疲劳而导致破坏的疲劳极限。现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》指出，对于钢筋混凝土桥梁，因其结构重量占总荷重比例很大，活载引起的疲劳影响较小，因此不考虑重复荷载对结构产生的疲劳影响。这种理论对于桥墩台、主梁等不失为一种有效的方法，但对于桥梁的一些特殊构件的设计若忽略疲劳状态的设计则极为不妥，甚至于非常致命。

2.建议及解决措施

2.1提高桥梁结构的耐久性

第一，要加大混凝土保护层的厚度。保护层是钢筋与混凝土之间粘结力的保障，同时，对钢筋也能起到保护作用，防止有害介质侵入到混凝土内部腐蚀钢筋。有关研究表明，氯离子扩散至钢筋表面的时间与保护厚度的平方成正比，而在碳化现象中，二氧化碳的扩散速度也与保护层厚度密切相关。一般来讲，保护层越厚，钢筋表面免于侵蚀的时间就越长，钢筋锈蚀的速度也就越慢，结构就越耐久。第二，要选择高性能的钢材，如高屈服、高强度、高水平钢材的断裂韧性、焊接性能好，耐腐蚀等。使用环氧涂层钢绞线和钢筋，防止钢绞线和钢筋腐蚀。选择高性能的混凝土，在桥面铺装中使用环氧沥青混凝土，可以增加强度、耐磨性及密实度，从而使桥面有更好的耐久性。第三，加强简支梁端封头混凝土及铰缝施工质量控制，避免梁头和铰缝渗水。在以往旧桥检测和加固施工中发现在空心板封头处，由于混凝土开裂，厚度过薄等原因，水从伸缩缝等部位沿着封头的微小裂缝逐渐进入空心板内部，并很难排出来，长期侵蚀梁体混凝土和钢筋。因此，应该注重封头混凝土施工质量，确保混凝土密实。在铰缝处，由于连接比较薄弱，加上施工质量较差，许多桥梁在使用早期就出现铰缝开裂，桥面铺装层沿铰缝开裂，桥面防水层开裂，铰缝处严重渗水，板的翼缘混凝土碳化最为严重，部分钢筋开始锈蚀。因此，从设计上要采取措施，加强铰缝连接，避免单板受力，从而保证桥面防水层整体性不被破坏。第四，在结构上，尽量选用箱型断面，提高结构的整体刚度，减轻桥梁的疲劳振动。尽量采用全预应力结构，对主桥纵、横向均施加预应力，保证截面在使用阶段不出现拉应力，防止结构出现裂缝。构件断面设计中，配置的钢筋间距应适当，方便振捣，使混凝土粗细骨料分布均匀，保证混凝土的密度和强度。混凝土外露面的边缘，棱角和沟槽均应呈圆弧形。第五，注重防水层的设计。桥梁结构应该布置一定的抗渗、抗剪、抗拉的防水层，防水涂层与沥青混凝土铺装层之间应该具有良好的相融性，二者之间的粘结力不应低于沥青混凝土铺装层与水泥混凝土桥面板之间的粘结力。另外，在桥面铺装层的顶面，特别是连续梁的负弯矩短，应该设置防水层，为避免水分从伸缩缝处渗入梁内，应该加强伸缩缝处的排水设计，注意排水管的设计，特别是水管周边的构造细节处。

2.2提高设计人员整体设计理论素质

设计人员在桥梁设计中需要具有极高的工程力学知识及设计能力，设计人员在设计时必须充分预测日后使用过程中所受到的环境、有害化学物质的侵蚀，严密计算桥梁承受车辆、风、地震、超载、水流冲击等因素对桥梁的影响，同时还要考虑到建筑材料的老化和被侵蚀等因素，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。

2.3对桥梁的超载问题给予重视

车辆超载主要有三种情况：其一是早期修建的老桥超龄负载运营；其二是桥梁通行的车流量超过原设计；另一种是车辆违规超载。前两种产生的原因主要是设计荷载的变化和交通量的增加；后者是车辆使用者违法超载营运，后两种超载现象在我国公路运输中较为普遍。

桥梁的超载一方面可能引发疲劳问题。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。另一方面，由于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。例如，混凝土桥梁一直被认为具有足够的耐久性，但在汽车超载作用下，可能发生开裂；裂缝即使在荷载卸除后能够闭合，但由于混凝土结构内部已经受到损伤，构件的开裂弯距降低、刚度下降；于是在正常使用荷载作用下，本来不该开裂的结构产生裂缝或本来较小的裂缝成为超出规范允许的裂缝或产生较大的变形。这些都会对结构长期的使用性能和耐久性产生不利的影响，因此除了交管部门要加强管理外，也需要对超载带来的后果进行研究、分析。

参考文献

《我国桥梁设计的现状和发展》万敏桥梁建设2002年6期

《混凝土结构的耐久性设计方法》陈肇元建筑技术2003年5期

《基于耐久性的桥梁设计的几个原则》陈艾荣 吴海军上海公路2009年