摩信网本源： [ 06-03-20 08:54:00 ] 作者：凌小晨 编写：studa9ngns 大纲：国内现行规范对桥梁设计提出的要求是适用、经济、安全、雅观，这些要求基本上包括了人们关心的所有重要问题。
要点词：公路桥梁 桥梁设计
详细的设计过程按承载能力和正常使用两种极限状态来进行。前者是控制构造在丧失服务能力临界状态时的承载能力、设计的基本源则是要求荷载效应不利组合的设计值，必定小于或等于构造抗力的设计值。利用荷载安全系数、资料安全系数及工作条件系数来考虑不确定因素作用下的构造整体的安全储备，是一个半概率的极限状态设计法。能够认为是对安全性要求的保证。后者控制构造在正常使用状态时应力、裂缝和变形小于必然的限值，对应于适用性的要求。 临时不论这些控制方程和计算理论可否完好合理，它们最少从定性和定量的形式上保证了安全性和适用性两项要求，而关于经济、雅观的要求则没有详细的指标进行衡量。自然，在
方案设计和评审阶段会考虑到经济和雅观的要求 (中小桥梁主要关注经济性，而大型和特大型桥梁对雅观问题越来越重视)；但需要指出的是该阶段对经济性的评估经常是只侧重考虑建设成本，而关于后期的养护、维修等的长远综合成本缺乏考虑，因此这类评估经常是比较片面的。一个典型的例子是斜拉桥的换索问题。由于当前技术水平的限制，斜拉桥拉索的平均使用寿命在20年到30年之间，也就是在其服役期期间最少要进行一次换索，若是考虑到后期换索的巨大投入，那么在跨度1000米以下的桥型竞争中，悬索桥与斜拉桥在经济性方面的差距将大大减小。
现在，国内的构造设计过程中，有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑长远性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而构造在整个生命周期中最重要的却恰巧是使用时的性能表现；重视构造的建筑而不重视构造的保护。实质上，当前的桥梁设计中，关于长远性更多的可是作为一种看法碰到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行特地的长远性设计（从资料、构造措施及设计程序上上保证长远性，并明确声明在何种保护和使用条件下，桥梁拥有哪一种程度的长远性）。这些倾向在必然程度上以致了当前工程事故频发、构造使用性能差、使用寿命短的不良结果；也与国际构造工程界日益重视长远性、安全性、适用性的趋势相违犯；也不吻合构造动向和综合经济性（考虑构造建设、使
用、保护等整个周期的花销）的要求。
桥梁安全性、长远性差的主要原因
1）施工和管理水平低
姜可BYJUNNEY 国内外多座桥梁的突然破坏与倒塌，已使工程界对桥梁安全性问题倍加关注。一般的看法认为当前的工程事故主若是野蛮施工和管理腐败所以致。关于短期内发生的诸如突然破坏与倒塌，多是由于施工质量没有达到规范和设计要求，典型的问题包括资料强度不足和施工工艺不合格等；也有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题，更是对桥梁安全造成致命的损害。
而大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，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长远性不足的问题，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当前宽泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题（主要原因包括：水泥采用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等）。这些施工上的弊端诚然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对构造的长远长远性产生特别不利的危害。
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2）设计理论和构造构造系统不够完满
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在认同施工存在问题的同时，也不能够否认，在桥梁设计领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有好多能够改进的地方。构造设计的首要任务是选择经济合理的构造方案，其次是构造解析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证构造的安全性。
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好多设计人员经常只满足于规范对构造强度计算上的安全度需要，而忽视从构造系统、构造构造、构造资料、构造保护、构造长远性以及从设计、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证构造的安全性。有的构造整体性和延性不足，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；这些都削弱了结构长远性，会严重影响构造的安全性。很多桥梁、诚然满足了设计规范的强度要求，仅用了5～10年就由于长远性出了问题影响构造安全。构造长远性不足已成为最现实的一个安全问题，设计时要从构造、资料等角度采用措施加强构造长远性。
文化沙龙 不同样的环境和使用条件、不同样的设计对象都会对构造系统提出不同样的布局和构造等
方面的要求。规范再详细也不能够包罗本应由设计人员解决的各种问题、规范更新得再快也适应不了新认识、新技术、新资料快速发展对构造提出的各种新的要求。因此，合理可靠的构造设计除了满足规范的要求外，还要求设计人员拥有对构造本性的正确认识、丰富的经验和正确的判断。
需要改进和努力的方向
1）应该更加重视构造的长远性问题
桥梁在建筑和使用过程中，必然会碰到环境、有害化学物质的损害，并要承受车辆、风、地震、疲倦、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用资料的自己性能也会不断退化，从而以致构造各部分不同样程度的损害和劣化。在大跨桥梁领域，国内从上世纪80年代以来，修建了大量的斜拉桥；诚然迄今为止出现倒塌或严重损害的例子很少，但已经有多座桥梁由于拉索的长远性问题而不得不提前换索，既影响了使用又增大了经济损失。
需要指出的是，好多这类问题与没有进行合理的长远性设计有关，这也促使人们重新认识桥梁的长远性问题。大量的病害实例也证明，除了施工和资料方面的原因，影响构造长远性的决定性因素是来自构造上（也即设计上）的弊端。
国内从上世纪90年代开始重视了对构造长远性的研究，也获取了很多成就。这些研究大多是从资料和统计解析的角度进行的，对如何从构造和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改进桥梁长远性却极稀有人研究。而且，长远以来，人们素来侧重于构造计算方法的研究，却忽视了对整体构造和细节办理方面的关注。构造的长远性设计与老例的构造设计有实在质的差异，当前需要努力将长远性的研究从定性解析向定量解析发展。
外国的桥梁设计有鉴于长远性不足以致的严重损失，近来几年来十分重视提高构造物的长远性并将其作为重要的设计原则，一致考虑合理的构造布局和构造细节，重申使构造易于检查、维修，以保证桥梁的安全使用、尽可能地减少维修花销，获取了较好的综合经济效益。实质上，国内外的研究和实践都表示，构造长远性关于桥梁的安全营运和经济性起着决定性作用。
2）重视对疲倦损害的研究
桥梁构造所承受的车辆荷载细风荷载都是动荷载，会在构造内产生循环变化的应力，不仅会惹起构造的振动，还会惹起构造的累积疲倦损害。
由于桥梁所采用的资料其实不是是平均和连续的，实质上存在好多渺小的弊端，在循环荷载作用下，这些微弊端会逐渐发展、合并形成损害，并逐渐在资料中形成宏观裂纹。若是宏观裂纹不获取有效控制，极有可能会惹起资料、构造的脆性断裂。早期疲倦损害经常不易被检测到，但其带来的结果经常是灾祸性的。
疲倦损害过去处来被认为是钢桥设计中的核心问题，由钢构造疲倦惹起的钢材开裂案例很多，亦有很多因疲倦断裂惹起桥梁垮塌的例子。近20年来，疲倦损害的研究已进入混凝土构造，但关于使用期受腐化的钢筋混凝土构件的动向性能和疲倦性能的研究还需加强。
对疲倦损害的研究不行是指对整个构造而言，事实上桥梁构造经常由于某些要点部位的局部疲倦无效而以致整个构造的无效，比方斜拉桥拉索锚固端的疲倦损害。
3）充分重视桥梁的超载问题
汽车超载主要有三种情况：其一是早期修建的老桥超龄负载营运；其二是桥梁通行的车流量高出原设计；另一种是车辆违规超载。前两种产生的原因主若是设计荷载的变化和交通量的增加；后者是车辆使用者违纪超载营运，后两种超载现象在我国公路运输中较为宽泛。
桥梁的超载一方面可能惹起疲倦问题。超载会使桥梁疲倦应力幅度加大、损害加剧，甚至会出现一些超载惹起的构造破坏事故。另一方面，由于超载造成的桥梁内部损害不能够恢复，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长远性。比方，混凝土桥梁素来被认为拥有足够的长远性，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，但由于混凝土构造内部已经碰到损害，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，本来不该开裂的构造产生裂缝或本来较小的裂缝成为高出规范赞同的裂缝或产生较大的变形。这些都会对构造长远的使用性能和长远性产生不利的影响，因此除了交管部门要加强管理外，也需要对超载带来的结果进行研究、解析。
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