【摘要】:我國公路橋梁正在擴大規摸施工建設，許多情況卻面臨著嚴重的橋梁混凝土結構耐久性和安全性問題，從而引發倒塌事故。這些不僅與施工不當和管理不當有關，也存在著設計中不關心橋梁安全性和耐久性的某些問題。本文淺析了橋梁設計中的安全性和耐久性問題，并提出改進和努力的方向。
　　【關鍵詞】:橋梁;設計；耐久性;安全性
　　國內現行規范對橋梁設計提出的要求是適用、經濟、安全、美觀。但是設計中考慮的強度多而耐久性少，重視強度極限狀態不重視使用極限狀態，而機構的整個使用周期中最重要的卻是使用時的性能表現，重視結構的建造而不重視結構的維護。實際上，目前的橋梁設計中，對于耐久性更多的只是作為一種概念受到關注，既沒明確提出適用年限的要求，也沒有進行專門的耐久性設計。這些傾向在一定程度上導致了當前工程事故的頻發、結構使用性能差、使用壽命短的不良后果。下面從幾方面探討橋梁安全性耐久性差的原因。
　　一橋梁安全性、耐久性差的主要原因
　　1施工和管理水平低。
　　國內外若干座橋梁的突然破壞與倒塌事故，已使工程界對橋梁耐久性、安全性問題倍加關注，施工過程中施工和管理水平欠規范(如野蠻施工和管理不當等)是造成橋梁結構耐久性不足的重要原因，其主要表現在以下幾個方面:
　　施工質量沒有達到規范和設計要求，典型的問題包括原材料質量低劣和施土工藝不合格等；個別橋梁存在諸如偷工減料、以次充好等嚴重的管理問題；混凝土保護層厚度的控制不嚴，有些直接導致露筋；鋼筋未作防銹處理，其間距疏密不一，粗、細骨料分布不均勻，混凝土振搗不密實；施工現場嚴重的構件開裂問題，主要原因包括:水泥選用、混凝土配合比、振搗、養護不當及預應力施加不合理等;拆摸時間控制不好或支模、拆模方法不當，也會引起早期裂縫。
　　另外，目前在市政行業的施工隊伍中很多由包工頭控制，水平普遍較低，加上低價中標，施工質量難以控制。這也是造成橋梁結構耐久性不足的一大原因。
　　2設計理論和結構構造體系不夠完善
　　在承認施工存在問題的同時,也不可否認，在橋梁設計領域，特別是關于橋梁施工和使用期安全性的問題還有許多可以改進的地方。結構設計的首要任務是選擇經濟合理的結構方案，其次是結構分析與構件和連接的設計，并取用規范規定的安全系數或可靠性指標以保證結構的安全性。
　　橋梁工程是一個由許多結構件組成的一個系統結構,各結構件不僅本身要有足夠強度和耐久性，而且組合到整個橋梁中也要滿足全橋安全性和耐久性，目前一些設計人員設計時考慮片面，結構的整體性、安全和耐久性考慮不夠，造成有的結構整體性延性不足，冗余度過小，有的計算圖式和受力路線不明確，造成局部受力過大，強度要求過低，保護層厚度過小及構件截面過薄和過大。這些都削弱了結構耐久性,會嚴重影響結構的安全性。不少橋梁雖然滿足了設計規范的強度要求,但僅用了5年～10年就因為耐久性出了問題影響結構安全。結構耐久性不足已成為最現實的一個安全問題,設計時要從構造、材料等角度采取措施加強結構耐久性。
　　有些設計人員用靜態思維去解決不斷進步發展的技術問題,橋梁在不同的環境和使用條件下和不同的設計對象都會對結構體系得出不同的布局和構造要求,規范再詳細也不能代替應由設計人員解決的各種問題,規范更新再快也適應不了新技術、新材料、新工藝快速發展對結構設計提出的各種新要求,目前的設計可視為靜態設計,過于偏重設計建成時期結構的工作和服務能力而對使用期實際的性能表現隨時間的劣化缺乏足夠的認識和考慮。從經濟性上講,考慮建造成本多,而忽觀了營運的維護成本和與使用壽命相對應的成本效益,因此,合理可靠的結構設計除了滿足規范要求外,還要求設計人員具有對結構本性的正確認識。豐富的經驗和準確的判斷。從而在設計時對橋梁整體結構全壽命使用過程進行全面綜合分析和計算,提高結構的使用耐久性。
　　二需要改進和努力的方向
　　1應該更加重視結構的耐久性問題
　　橋梁在建造和使用過程中,一定會受到環境、有害化學物質的侵蝕,并要承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用,同時橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化,從而導致結構各部分不同程度的損傷和劣化。在大跨橋梁領域,國內從20世紀80年代以來,修建了大量的斜拉橋;雖然迄今為止出現倒塌或嚴重損害的例子很少,但已經有多座橋梁因為拉索的耐久性問題而不得不提前換索,既影響了使用又增大了經濟損失。
　　很多這類問題與沒有進行合理的耐久性設計有關,這也促使人們重新認識橋梁的耐久性問題。大量的病害實例也證明,除了施工和材料方面的原因,影響結構耐久性的決定性因素是來自構造上(也即設計上)的缺陷。
　　需要指出的是,長期以來,人們一直偏重于結構計算方法研究,而忽視對總體構造和細節處理方面的關注,對如何從結構和設計角度及如何以設計和施工人員易接受操作方式來改善橋梁耐久性卻很少研究。結構耐久性設計與常規的結構設計有著本質區別,目前需要努力將耐久性的研究從定性分析向定量分析方向發展。另外，除強調結構設計和建造時期的安全性、耐久性、整體牢固性的要求外，利用在使用期間的檢測、維修、加固的新技術，對不同工程結構物的災害和可接受的危險水平和評估進行了深入研究，提出了耐久性設計的概念。結構耐久性設計所要解決的問題也就是經濟、合理的使用年限問題，即結構壽命期問題。基于解決夠耐久性設計的新設計理念認為橋梁耐久性的保證是需要橋梁設計、施工、運營和維護各個階段共同努力的結果
　　2重視對疲勞損傷的研究
　　橋梁結構所承受的車輛荷載和風荷載都是動荷載,會在結構內產生循環變化的應力,不但會引起結構的振動,還會引起結構的累積疲勞損傷。由于橋梁所采用的材料并非是均勻和連續的,實際上存在許多微小的缺陷,在循環荷載作用下,這些微小缺陷會逐漸發展、合并形成損傷,并逐步在材料中形成宏觀裂紋。如果宏觀裂紋得不到有效控制,極有可能會引起材料、結構的脆性斷裂。早期疲勞損傷往往不易被檢測到,但其帶來的后果是災難性的。對疲勞損傷的研究不僅僅指對整個結構而言,事實上橋梁結構常常由于某些關鍵部位的局部疲勞失效而導致整個結構的失效,例如斜拉橋拉索錨固端的疲勞損害。
　　3充分重視橋梁的超載問題
　　橋梁超載主要有三種情況:(1)早期修建的老橋超齡負載運營;(2)橋梁通行的車流量超過原設計;(3)車輛違規超載。前兩種產生的原因主要是設計荷載的變化和交通量的增加;后者是車輛使用者違法超載營運,后兩種超載現象在我國公路運輸中較為普遍橋梁的超載一方面可能引發疲勞問題。超載會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇,甚至會出現一些超載引發的結構破壞事故。另一方面,由于超載造成的橋梁內部損傷不能恢復,將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態發生變化,從而可能危害橋梁的安全性和耐久性。
　　4重視材料工藝水平設計
　　國內橋梁設計存在的主要問題是結構正常使用性能差（指與設計期望相比，可歸結為適用性能差，包括橋梁的過大振動、線形不平順、接頭跳車、結構開裂和過大的變形等）、耐久性和安全性差（包括使用壽命短、維護費用高、安全事故較頻繁等）。這些問題的產生固然與目前國內施工質量和管理水平較低有關，但平心而論，既然這種現狀不能在短期內得到解決，那么作為工程設計人員就應該在正視這一問題的前提，充分考慮到現階段的施工和管理水平和材料工藝水平，采用適當的安全度、適當的設計方法來保證橋梁使用性能的達到，這才是更為主動和有效的方法。
　　綜合上述，橋梁安全性和耐久性是一項系統工程，作為橋梁結構設計人員，應綜合考慮才使得設計真正的合理、經濟、安全、耐久，這些不僅要積極借鑒國外成功的經驗和做法,還必須認真的總結找出更適合國情的一套設計方法和管理經驗,從公路橋梁設計以及結構體系和構造的角度等；做好耐久性和安全性。