常規橋梁結構設計問(wèn)題研究論文

　　摘要:國內經(jīng)濟水平的提升及科技的快速發(fā)展為公路橋梁設計提供了技術(shù)支持，為此也加快了橋梁建設事業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。當前社會(huì )發(fā)展背景下，不僅對橋梁結構設計的實(shí)用性與安全性提出了要求，同時(shí)對橋梁的美觀(guān)程度也提出了更高的要求，應對此，橋梁結構設計者需要不斷的開(kāi)展橋梁設計研究，以獲取到創(chuàng )新發(fā)展全新方向。但是，在當前發(fā)展階段中，由于設計規范與各地具體要求的差異性，導致橋梁設計中仍存在著(zhù)諸多的問(wèn)題，其中最為顯著(zhù)的便是橋梁結構設計的合理性問(wèn)題。本文中對當前國內橋梁結構設計現狀進(jìn)行了闡述，綜合分析橋梁結構設計中所存在的問(wèn)題，并提出優(yōu)化建議。

　　關(guān)鍵詞:橋梁結構設計；設計問(wèn)題；優(yōu)化對策

　　就橋梁結構設計而言，需要設計者具備較為豐富的理論知識，以及豐富的工程經(jīng)驗，避免基于主觀(guān)認知的偏差而影響到整個(gè)設計的準確性。當前國內橋梁結構設計中，過(guò)多的關(guān)注橋梁設計的結構強度，而對橋梁結構設計的耐久性與抗震性等缺乏關(guān)注，在設計過(guò)程中由于缺少全方面的關(guān)注，導致整個(gè)橋梁結構設計方案存在一定的缺陷，而這種缺陷若不能夠及時(shí)的解決，則為橋梁日后應用帶來(lái)風(fēng)險隱患。針對此，需要橋梁結構設計者不斷的總結工程經(jīng)驗，并及時(shí)更新橋梁結構設計工藝與觀(guān)念，不斷優(yōu)化橋梁結構設計方案，使其符合不斷發(fā)展的橋梁建設需求。

　　一、國內橋梁結構設計現狀

　　在橋梁設計整體上分析，當前國內橋梁設計理論與結構構造體系尚不完善，在橋梁設計領(lǐng)域，尤其是針對橋梁施工與使用期安全性問(wèn)題仍存在著(zhù)諸多需要改進(jìn)的地方。橋梁結構設計者首先需要考量的問(wèn)題是選擇經(jīng)濟合理且符合安全標準的結構設計方案，其次是結構分析與構建以及連接的設計，并選擇合規范規定的安全系數或可靠性指標，確保橋梁結構的安全性。普遍設計人員更多的關(guān)注于規范對結構強度的計算上的安全性需求，但是卻缺少了從結構體系、結構材料、結構維護、耐久性等方面去對結構安全性的考量。綜合以上，可以總結為當前國內普遍橋梁結構設計存在著(zhù)片面性的問(wèn)題，橋梁結構設計考量因素缺乏全面性[1]。

　　二、常規橋梁結構設計注意事項

　　常規橋梁結構設計需要關(guān)注三個(gè)方面的問(wèn)題，首先，橋梁結構的耐久性問(wèn)題。耐久性也就是橋梁的使用壽命，從橋梁結構設計方面考量也就是整體結構設計是否能夠確保橋梁未來(lái)投入應用中符合預期的耐久性標準。其次，橋梁疲勞損傷問(wèn)題。橋梁投入應用過(guò)程中需要承載車(chē)輛荷載以及風(fēng)荷載，在長(cháng)期應用中可能在結構內部產(chǎn)生損壞變化盈利，影響到橋梁的穩定性，基于此，在橋梁設計期間，需要考慮到整體結構設計是否能夠承受多種客觀(guān)環(huán)境所形成的荷載量。第三，橋梁的超載問(wèn)題。橋梁的超載一方面能夠引發(fā)疲勞問(wèn)題，另一個(gè)反面由于長(cháng)期超載導致橋梁內部損傷不能夠及時(shí)回復，或長(cháng)久不能恢復，將會(huì )導致橋梁在正常負荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生改變[2]。

　　三、常規橋梁結構設計所存在的問(wèn)題分析

　�。ㄒ唬�橋梁設計耐久性問(wèn)題

　　橋梁結構設計的耐久性問(wèn)題，一方面來(lái)自于初期設計的影響，另一個(gè)方面來(lái)自于施工期間環(huán)境與操作的影響。耐久性是評價(jià)橋梁建設質(zhì)量的重要指標之一，在設計與建設期間是否考慮到耐久性原則，將對后期應用效果產(chǎn)生重要影響，一旦耐久性受損，則為后期修復帶來(lái)一定難度。例如，近幾年所發(fā)生的大橋坍塌事故，便是由于橋梁使用年限較為久遠，導致結構材料的力學(xué)性有所弱化，結構整體承載能力下降，由此致使大橋出現坍塌�；�于此，需要設計人員在設計初期對機構設計中的細節問(wèn)題加以重視，同時(shí)對施工期間可能出現的多種影響因素進(jìn)行綜合考慮，完善橋梁結構的耐久性設計[3]。

　�。ǘ�）橋梁設計疲勞損傷問(wèn)題

　　在不同的地區，橋梁具有著(zhù)不同的應用價(jià)值，但是承受車(chē)輛的荷載是所有橋梁需要具備的基礎功能。車(chē)輛荷載屬于動(dòng)荷載，將會(huì )在橋梁結構內部形成循環(huán)盈利，而橋梁長(cháng)期受到這種循環(huán)盈利的作用，必然會(huì )導致其內部結構產(chǎn)生疲勞損傷。另外，在橋梁建設期間，受到多種不確定因素的影響，而橋梁結構的內部材料會(huì )存在不均勻或不連續的情況，因此，設計人員在進(jìn)行橋梁結構設計期間，需要全面的認識到建設期間不確定因素的存在，且這些因素對橋梁耐久性的重要影響。但是，顯然當前國內普遍設計師對這一點(diǎn)原則的關(guān)注度不足，導致其不能夠在設計上予以更多的考量[4]。

　�。ㄈ�）橋梁結構設計的超載問(wèn)題

　　在橋梁投入到實(shí)際應用期間，可能存在著(zhù)多數數據不在原有的橋梁結構設計范圍內，出現荷載超出原定值的情況。超載對橋梁的影響為，加大了橋梁負載應力的幅度，導致橋梁結構的疲勞損傷等問(wèn)題。而當前普遍橋梁結構設計是不能夠充分的認識到這一點(diǎn)問(wèn)題，或不將其考慮在設計范圍內，可能對橋梁結構造成不可恢復的損壞，影響到橋梁的整體質(zhì)量，甚至是在應用期間出現嚴重的安全事故。例如，武夷山公館大橋坍塌事件、哈爾濱機場(chǎng)高速大橋坍塌事件等，都是由于超載問(wèn)題考慮不到位所導致[5]。

　�。ㄋ模�橋梁結構設計的抗震性能問(wèn)題

　　就我國地理環(huán)境來(lái)看，存在著(zhù)地勢多樣、山地面積廣、處于環(huán)太平洋地震帶上的特征，基于此，針對我國地勢環(huán)境在進(jìn)行橋梁設計期間，需要考慮到橋梁的抗震功能。地震對橋梁的破壞力非常強烈，尤其是震中地帶，可能會(huì )導致毀滅性的傷害。需要橋梁設計者充分考慮到抗震原則，在進(jìn)行結構設計期間參與抗震工藝設計，同時(shí)需要考慮到橋梁施工期間材料的選擇或施工工藝的選擇等。但是，國內普遍橋梁設計僅按照常規橋梁設計原則進(jìn)行橋梁結構方案的設計，只有針對特殊要求的橋梁才會(huì )考慮到抗震設計，因此，多數橋梁結構設計中并未參與到抗震設計[6]。

　　四、常規橋梁結構設計優(yōu)化建議

　�。ㄒ唬﹥�(yōu)化橋梁結構設計的耐久性

　　針對橋梁的耐久性，國內之前的技術(shù)規范中并沒(méi)有明確作出規定，設計人員在進(jìn)行橋梁設計過(guò)程中對橋梁的耐久性功能也沒(méi)有過(guò)多的關(guān)注，也就沒(méi)有針對耐久性設計的相關(guān)方案。在橋梁投入到應用期間，日常維護與檢修也沒(méi)有針對耐久性作出具體規范，導致橋梁在應用期間可能基于耐久性不足而出現坍塌等事故。為改善這一問(wèn)題，最新推出的橋梁設計規范中，對橋梁的應用年限進(jìn)行了明確的規定，要求設計人員結合應用期限參與到實(shí)際設計中，加強對橋梁耐久性設計的關(guān)注[7]。

　�。ǘ�）改善橋梁結構設計的超載問(wèn)題

　　當前，國內多數橋梁會(huì )在實(shí)際應用期間出現不同程度的超載問(wèn)題，其主要表現為橋梁超出應用年限而導致的超齡負載以及車(chē)流量過(guò)大所導致的橋梁超載問(wèn)題。以上所述超載現象都會(huì )導致橋梁結構出現疲勞損傷，影響到橋梁的整體質(zhì)量與運行效果，極大的降低了橋梁同行的安全性。針對此，需要設計人員在實(shí)際設計期間，結合橋梁工程所處的環(huán)境與地質(zhì)條件等，準確的對橋梁運行中可能出現的因素進(jìn)行分析，應用相關(guān)科技手段對橋梁的運行進(jìn)行模擬操作，以便于對整個(gè)設計方案進(jìn)行調整與優(yōu)化，確保橋梁結構的設計質(zhì)量能夠滿(mǎn)足橋梁運行的實(shí)際需求。

　�。ㄈ�）解決橋梁結構設計的疲勞損傷問(wèn)題

　　橋梁在實(shí)際應用期間所受到的荷載主要來(lái)自于車(chē)輛荷載動(dòng)態(tài)荷載，橋梁設計人員需要充分認知到這一點(diǎn)。動(dòng)態(tài)荷載能夠直接對橋梁結構產(chǎn)生作用，為橋梁結構帶來(lái)循環(huán)變換的作用力，價(jià)值橋梁運行期間所出現的超載現象，導致橋梁在長(cháng)期應用下出現結構疲勞損傷，而這種損傷可能形成橋梁裂縫或斷裂等�；�于此，需要橋梁設計人員在設計階段變成充分考慮到橋梁在長(cháng)期應用下會(huì )出現的疲勞損傷問(wèn)題，經(jīng)由對橋梁應用地區車(chē)流量與其他環(huán)境指標的分析，掌握準確的數據，將其考慮到橋梁的實(shí)際設計過(guò)程中。確保設計流量能夠符合此地區的最大符合量，并有針對性的對整個(gè)橋梁結構的設計進(jìn)行優(yōu)化，避免或降低其可能出現的疲勞損傷情況，如此才能夠避免橋梁結構在實(shí)際應用期間出現嚴重的不良事故。

　�。ㄋ模﹥�(yōu)化橋梁結構設計的抗震性

　　雖然并不是每個(gè)地區都會(huì )面臨地震的威脅，但是基于地震對橋梁所產(chǎn)生的重要影響，需要將抗震因素考慮到整個(gè)橋梁設計中。橋梁是抗震救災期間的主要通道，其抗震性能必須要提升，在整個(gè)橋梁設計期間，需要關(guān)注避開(kāi)地震帶與板塊活躍地帶，在橋梁建設地區進(jìn)行地震動(dòng)力學(xué)分析，根據其分析結果，對結構抗震的薄弱環(huán)節予以強化，提升橋梁的整體連貫性。另外，橋臺的設計需要盡量選擇在穩定地帶，加強橋墩的基礎；關(guān)注橋梁施工質(zhì)量，做好細節處理，確保橋梁連接處的穩固性；針對特殊環(huán)境在橋梁上架設減震設施。

　　五、結語(yǔ)

　　綜合上文所述，橋梁結構設計是整個(gè)橋梁設計中的重要環(huán)節，其設計質(zhì)量如何將直接影響到橋梁應用期間的安全性，因此，必須要不斷的優(yōu)化設計方案，確保橋梁運行的穩定性與安全性。當前國內常規橋梁結構設計普遍存在的情況是缺乏對抗震、耐久性、超載問(wèn)題的考慮，需要有針對性的優(yōu)化原有的橋梁設計方案，提升橋梁結構設計的全面性。

　　參考文獻：

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　　[4]宋吉.解析橋梁結構設計問(wèn)題[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，05(12):92.

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　　[6]王志強，高曦光.淺議橋梁結構優(yōu)化設計問(wèn)題[J].科技信息，2012，01(08):391-392.

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