常规桥梁结构设计问题研究

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摘要:国内经济水平的提升及科技的快速发展为公路桥梁设计提供了技术支持，为此也加快了桥梁建设事业的发展进程。当前社会发展背景下，不仅对桥梁结构设计的实用性与安全性提出了要求，同时对桥梁的美观程度也提出了更高的要求，应对此，桥梁结构设计者需要不断的开展桥梁设计研究，以获取到创新发展全新方向。但是，在当前发展阶段中，由于设计规范与各地具体要求的差异性，导致桥梁设计中仍存在着诸多的问题，其中最为显著的便是桥梁结构设计的合理性问题。本文中对当前国内桥梁结构设计现状进行了阐述，综合分析桥梁结构设计中所存在的问题，并提出优化建议。

关键词:桥梁结构设计；设计问题；优化对策

就桥梁结构设计而言，需要设计者具备较为丰富的理论知识，以及丰富的工程经验，避免基于主观认知的偏差而影响到整个设计的准确性。当前国内桥梁结构设计中，过多的关注桥梁设计的结构强度，而对桥梁结构设计的耐久性与抗震性等缺乏关注，在设计过程中由于缺少全方面的关注，导致整个桥梁结构设计方案存在一定的缺陷，而这种缺陷若不能够及时的解决，则为桥梁日后应用带来风险隐患。针对此，需要桥梁结构设计者不断的总结工程经验，并及时更新桥梁结构设计工艺与观念，不断优化桥梁结构设计方案，使其符合不断发展的桥梁建设需求。

一、国内桥梁结构设计现状

在桥梁设计整体上分析，当前国内桥梁设计理论与结构构造体系尚不完善，在桥梁设计领域，尤其是针对桥梁施工与使用期安全性问题仍存在着诸多需要改进的地方。桥梁结构设计者首先需要考量的问题是选择经济合理且符合安全标准的结构设计方案，其次是结构分析与构建以及连接的设计，并选择合规范规定的安全系数或可靠性指标，确保桥梁结构的安全性。普遍设计人员更多的关注于规范对结构强度的计算上的安全性需求，但是却缺少了从结构体系、结构材料、结构维护、耐久性等方面去对结构安全性的考量。综合以上，可以总结为当前国内普遍桥梁结构设计存在着片面性的问题，桥梁结构设计考量因素缺乏全面性[1]。

二、常规桥梁结构设计注意事项

常规桥梁结构设计需要关注三个方面的问题，首先，桥梁结构的耐久性问题。耐久性也就是桥梁的使用寿命，从桥梁结构设计方面考量也就是整体结构设计是否能够确保桥梁未来投入应用中符合预期的耐久性标准。其次，桥梁疲劳损伤问题。桥梁投入应用过程中需要承载车辆荷载以及风荷载，在长期应用中可能在结构内部产生损坏变化盈利，影响到桥梁的稳定性，基于此，在桥梁设计期间，需要考虑到整体结构设计是否能够承受多种客观环境所形成的荷载量。第三，桥梁的超载问题。桥梁的超载一方面能够引发疲劳问题，另一个反面由于长期超载导致桥梁内部损伤不能够及时回复，或长久不能恢复，将会导致桥梁在正常负荷载下的工作状态发生改变[2]。

三、常规桥梁结构设计所存在的问题分析

（一）桥梁设计耐久性问题

桥梁结构设计的耐久性问题，一方面来自于初期设计的影响，另一个方面来自于施工期间环境与操作的影响。耐久性是评价桥梁建设质量的重要指标之一，在设计与建设期间是否考虑到耐久性原则，将对后期应用效果产生重要影响，一旦耐久性受损，则为后期修复带来一定难度。例如，近几年所发生的大桥坍塌事故，便是由于桥梁使用年限较为久远，导致结构材料的力学性有所弱化，结构整体承载能力下降，由此致使大桥出现坍塌。基于此，需要设计人员在设计初期对机构设计中的细节问题加以重视，同时对施工期间可能出现的多种影响因素进行综合考虑，完善桥梁结构的耐久性设计[3]。

（二）桥梁设计疲劳损伤问题

在不同的地区，桥梁具有着不同的应用价值，但是承受车辆的荷载是所有桥梁需要具备的基础功能。车辆荷载属于动荷载，将会在桥梁结构内部形成循环盈利，而桥梁长期受到这种循环盈利的作用，必然会导致其内部结构产生疲劳损伤。另外，在桥梁建设期间，受到多种不确定因素的影响，而桥梁结构的内部材料会存在不均匀或不连续的情况，因此，设计人员在进行桥梁结构设计期间，需要全面的认识到建设期间不确定因素的存在，且这些因素对桥梁耐久性的重要影响。但是，显然当前国内普遍设计师对这一点原则的关注度不足，导致其不能够在设计上予以更多的考量[4]。

（三）桥梁结构设计的超载问题

在桥梁投入到实际应用期间，可能存在着多数数据不在原有的桥梁结构设计范围内，出现荷载超出原定值的情况。超载对桥梁的影响为，加大了桥梁负载应力的幅度，导致桥梁结构的疲劳损伤等问题。而当前普遍桥梁结构设计是不能够充分的认识到这一点问题，或不将其考虑在设计范围内，可能对桥梁结构造成不可恢复的损坏，影响到桥梁的整体质量，甚至是在应用期间出现严重的安全事故。例如，武夷山公馆大桥坍塌事件、哈尔滨机场高速大桥坍塌事件等，都是由于超载问题考虑不到位所导致[5]。

（四）桥梁结构设计的抗震性能问题

就我国地理环境来看，存在着地势多样、山地面积广、处于环太平洋地震带上的特征，基于此，针对我国地势环境在进行桥梁设计期间，需要考虑到桥梁的抗震功能。地震对桥梁的破坏力非常强烈，尤其是震中地带，可能会导致毁灭性的伤害。需要桥梁设计者充分考虑到抗震原则，在进行结构设计期间参与抗震工艺设计，同时需要考虑到桥梁施工期间材料的选择或施工工艺的选择等。但是，国内普遍桥梁设计仅按照常规桥梁设计原则进行桥梁结构方案的设计，只有针对特殊要求的桥梁才会考虑到抗震设计，因此，多数桥梁结构设计中并未参与到抗震设计[6]。

四、常规桥梁结构设计优化建议

（一）优化桥梁结构设计的耐久性

针对桥梁的耐久性，国内之前的技术规范中并没有明确作出规定，设计人员在进行桥梁设计过程中对桥梁的耐久性功能也没有过多的关注，也就没有针对耐久性设计的相关方案。在桥梁投入到应用期间，日常维护与检修也没有针对耐久性作出具体规范，导致桥梁在应用期间可能基于耐久性不足而出现坍塌等事故。为改善这一问题，最新推出的桥梁设计规范中，对桥梁的应用年限进行了明确的规定，要求设计人员结合应用期限参与到实际设计中，加强对桥梁耐久性设计的关注[7]。

（二）改善桥梁结构设计的超载问题

当前，国内多数桥梁会在实际应用期间出现不同程度的超载问题，其主要表现为桥梁超出应用年限而导致的超龄负载以及车流量过大所导致的桥梁超载问题。以上所述超载现象都会导致桥梁结构出现疲劳损伤，影响到桥梁的整体质量与运行效果，极大的降低了桥梁同行的安全性。针对此，需要设计人员在实际设计期间，结合桥梁工程所处的环境与地质条件等，准确的对桥梁运行中可能出现的因素进行分析，应用相关科技手段对桥梁的运行进行模拟操作，以便于对整个设计方案进行调整与优化，确保桥梁结构的设计质量能够满足桥梁运行的实际需求。

（三）解决桥梁结构设计的疲劳损伤问题

桥梁在实际应用期间所受到的荷载主要来自于车辆荷载动态荷载，桥梁设计人员需要充分认知到这一点。动态荷载能够直接对桥梁结构产生作用，为桥梁结构带来循环变换的作用力，价值桥梁运行期间所出现的超载现象，导致桥梁在长期应用下出现结构疲劳损伤，而这种损伤可能形成桥梁裂缝或断裂等。基于此，需要桥梁设计人员在设计阶段变成充分考虑到桥梁在长期应用下会出现的疲劳损伤问题，经由对桥梁应用地区车流量与其他环境指标的分析，掌握准确的数据，将其考虑到桥梁的实际设计过程中。确保设计流量能够符合此地区的最大符合量，并有针对性的对整个桥梁结构的设计进行优化，避免或降低其可能出现的疲劳损伤情况，如此才能够避免桥梁结构在实际应用期间出现严重的不良事故。

（四）优化桥梁结构设计的抗震性

虽然并不是每个地区都会面临地震的威胁，但是基于地震对桥梁所产生的重要影响，需要将抗震因素考虑到整个桥梁设计中。桥梁是抗震救灾期间的主要通道，其抗震性能必须要提升，在整个桥梁设计期间，需要关注避开地震带与板块活跃地带，在桥梁建设地区进行地震动力学分析，根据其分析结果，对结构抗震的薄弱环节予以强化，提升桥梁的整体连贯性。另外，桥台的设计需要尽量选择在稳定地带，加强桥墩的基础；关注桥梁施工质量，做好细节处理，确保桥梁连接处的稳固性；针对特殊环境在桥梁上架设减震设施。

五、结语

综合上文所述，桥梁结构设计是整个桥梁设计中的重要环节，其设计质量如何将直接影响到桥梁应用期间的安全性，因此，必须要不断的优化设计方案，确保桥梁运行的稳定性与安全性。当前国内常规桥梁结构设计普遍存在的情况是缺乏对抗震、耐久性、超载问题的考虑，需要有针对性的优化原有的桥梁设计方案，提升桥梁结构设计的全面性。

作者:陈小刚 单位:浙江省交通规划设计研究院

参考文献：

[1]杨振祥，张忠文.高速公路常规结构桥梁设计分析[J].工程建设与设计，2016，09(15):63-65.

[2]彭德秀.桥梁结构设计问题分析[J].黑龙江交通科技，2015，06(01):154-156.

[3]杨舟.桥梁结构设计关键问题讨论[J].江西建材，2014，07(22):165.

[4]宋吉.解析桥梁结构设计问题[J].中国新技术新产品，2014，05(12):92.

[5]罗帅，高涛.高速公路常规结构桥梁设计探析[J].中国新技术新产品，2012，08(18):67.

[6]王志强，高曦光.浅议桥梁结构优化设计问题[J].科技信息，2012，01(08):391-392.

[7]韩东江.桥梁施工用临时结构设计问题探讨[J].现代商贸工业，2010，08(12):340.C