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市政道路橋梁安全性與耐久性設(shè)計

新聞時間:2022-03-14 文章來源: 文章作者:admin

道路橋梁設(shè)計不僅僅關(guān)系著城市交通的暢通性,還關(guān)系著城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展,在設(shè)計過程中,要注重其安全與耐久,全面提升設(shè)計質(zhì)量,確保其可靠發(fā)展。針對此,開展道路橋梁設(shè)計安全性、耐久性的研討,通過對其設(shè)計進(jìn)行分析,結(jié)合工程,旨在為市政道路橋梁的穩(wěn)定發(fā)展提供可靠意見。

關(guān)鍵詞:市政道路橋梁;安全性設(shè)計;耐久性設(shè)計

一、影響橋梁安全性和耐久性的因素

1.設(shè)計方面的因素

在道路橋梁設(shè)計中,設(shè)計理念和結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建是十分重要的。在具體設(shè)計過程中,部分設(shè)計人員不能真正從基礎(chǔ)理論上對橋梁所受的力進(jìn)行完整性的分析計算,只是沿用以往的經(jīng)驗進(jìn)行粗略的計算,易導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形。還有部分設(shè)計人員更多的是關(guān)注結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度,而忽略了結(jié)構(gòu)的完整性及使用材料的合理性,這種人為因素也會在很大程度上影響橋梁的安全性和耐久性。

2.施工方面的因素

工程質(zhì)量的好壞直接影響橋梁的使用,而在現(xiàn)階段道路橋梁的施工中存在很多的問題。一些小型的施工單位,由于技術(shù)水平比較低,在施工過程中經(jīng)常忽視現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,僅僅依據(jù)經(jīng)驗施工,有時通過降低規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行橋梁建設(shè),導(dǎo)致橋梁質(zhì)量得不到保障,其安全性和耐久性也受到了不同程度的影響。很多道路橋梁使用才幾年,就出現(xiàn)了各種各樣的問題,例如鋼筋銹蝕、鋼筋外露、鉸縫脫落等,這些都是橋梁安全性和耐久性方面存在的問題。一些施工單位為了獲取較高的經(jīng)濟(jì)利益,以次充好,使用不合格的建筑材料;還有一些施工單位技術(shù)人員學(xué)歷較低,技術(shù)水平不到位,在施工時操作不規(guī)范。另外,很多施工單位在施工管理方面做得不到位,未采取安全措施,沒有對施工人員進(jìn)行專業(yè)的橋梁安全和質(zhì)量等方面的培訓(xùn),進(jìn)而導(dǎo)致了安全事故的發(fā)生,也嚴(yán)重影響了橋梁的施工質(zhì)量。

3.后期養(yǎng)護(hù)管理方面的因素

我國道路橋梁的建設(shè)一般都比較注重前期的設(shè)計和中期的施工,很少關(guān)注橋梁在運營過程中的養(yǎng)護(hù)管理,這在一定程度上影響了橋梁的安全性和耐久性。例如遇到雨雪天氣時,如果積雪和積冰處理不及時,就會化成水滲透到橋梁的面層和結(jié)構(gòu)層,進(jìn)而使得橋梁鋼筋被銹蝕,混凝土出現(xiàn)開裂。橋梁的伸縮縫經(jīng)常被垃圾填堵,如果不及時清理,就會影響橋梁結(jié)構(gòu)在受力時的正常伸縮變形,使得部分構(gòu)件被破壞,進(jìn)而影響橋梁的整體穩(wěn)定性。橋梁結(jié)構(gòu)中的一些附屬構(gòu)件的使用年限較短,在發(fā)生破損或移位時,養(yǎng)護(hù)人員應(yīng)該及時更換,以保證橋梁的正常使用,確保通行者的安全。這些后期維修養(yǎng)護(hù)中出現(xiàn)的問題都直接影響了橋梁的安全性和耐久性,同時也在一定程度上縮短了橋梁的使用年限。

二、提高橋梁安全性和耐久性設(shè)計的措施

1.構(gòu)造安全性與耐久性設(shè)計方法

(1)一般構(gòu)造

1)相關(guān)研究結(jié)果表明,在所有影響橋梁安全性和耐久性的非人為因素中,鋼筋腐蝕是最為關(guān)鍵的一個因素。由于橋梁結(jié)構(gòu)中的鋼筋基本上全部被混凝土包裹在內(nèi),從而使得鋼筋的腐蝕速度與混凝土的厚度存在著密切的關(guān)聯(lián)性。但混凝土的厚度過大會導(dǎo)致材料浪費,而且會增大表面裂縫的發(fā)生概率。因此,要對混凝土的厚度進(jìn)行合理設(shè)計。混凝土碳化是鋼筋銹蝕的前提,一般情況下,只有保護(hù)層混凝土碳化,鋼筋表層鈍化膜破壞,鋼筋才有可能銹蝕。

2)橋梁工程中的鋼筋在不同環(huán)境中,對混凝土保護(hù)層厚度的要求有所差別,但必須使保護(hù)層的設(shè)計厚度大于鋼筋的直徑,預(yù)應(yīng)力鋼筋的保護(hù)層厚度應(yīng)大于等于孔道直徑的1/2,如果是采用先張法的構(gòu)件,則保護(hù)層的厚度應(yīng)與普通鋼筋的保護(hù)層厚度相同,也可在原本的基礎(chǔ)上增加10mm。當(dāng)設(shè)計中選用的鋼筋為直徑16mm的熱軋鋼筋時,可適當(dāng)降低保護(hù)層的厚度,降幅最多不得超過5.0mm。

(2)防排水構(gòu)造

1)在橋梁設(shè)計過程中,要確保水能夠及時、快速地從橋面上排出,避免出現(xiàn)積水下滲的情況??蓪蛎嬖O(shè)計成較大的坡度,以便于排水。橋面排水應(yīng)通過專門設(shè)置的管道排出,不得將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的混凝土表面直接作為排水通道。排水管道的出口不得緊貼混凝土構(gòu)件表面,應(yīng)離開混凝土墩柱或其他構(gòu)件表面一定距離。

2)橋梁設(shè)計施工中,在沒有特殊要求的情況下,不要將排水管置于混凝土內(nèi)部,以免管道失效后,影響更換??梢圆捎脩覓斓姆绞綄⑴潘艿踉跇蛎嫦拢部芍糜谥髁嚎障吨?,或是布設(shè)在邊緣的管溝內(nèi)。橋梁中設(shè)置的排水系統(tǒng)除了要堅固之外,還應(yīng)耐用,要時刻保持暢通,選擇的材料應(yīng)具有良好的抗腐蝕性;在橋梁結(jié)構(gòu)排水容易出現(xiàn)滲漏的部位,應(yīng)設(shè)置替代出口,以免造成積水。

3)在橋梁防水構(gòu)造設(shè)計中要遵循防排結(jié)合的原則,防水設(shè)計可采用以下措施:選擇具有強(qiáng)抗?jié)B性、耐高溫性、黏結(jié)性的防水層,并精心鋪設(shè);橋面防水設(shè)計中,柔性防水和剛性防水相結(jié)合;加強(qiáng)梁端封頭混凝土及鉸縫施工質(zhì)量控制,避免梁頭和鉸縫滲水。

2.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計措施

(1)結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化

在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中,可以將梁體與橋面鋪裝層有機(jī)結(jié)合起來,以此來增強(qiáng)橋梁整體抗疲勞損傷的能力,從而避免雨水下滲造成鋼筋腐蝕,影響結(jié)構(gòu)耐久性。橋面可采用高性能混凝土進(jìn)行鋪筑,并在鋪裝層內(nèi)設(shè)置鋼筋網(wǎng)(伸縮縫和連續(xù)墩墩頂設(shè)置加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)),避免混凝土開裂。在對主梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時,可在梁體中設(shè)置排氣孔,從而達(dá)到內(nèi)部降溫的效果。

(2)疲勞損傷設(shè)計

1)在材料的選擇上,應(yīng)采用高性能混凝土,以具有耐腐蝕性能的混凝土作為首選。應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境類別和環(huán)境作用等級,按照相關(guān)規(guī)范選用耐久性所需的混凝土最低強(qiáng)度等級、最大水膠比和混凝土膠凝材料等。

2)將安全性與耐久性設(shè)計作為依據(jù),最大限度地降低結(jié)構(gòu)疲勞損傷出現(xiàn)的幾率?;炷翗痘?、墩柱結(jié)構(gòu)面臨的腐蝕是地下水和地表水中硫酸根離子、鎂離子、氯離子的化學(xué)侵蝕,主要通過提高混凝土的設(shè)計強(qiáng)度、增加保護(hù)層厚度、提高混凝土的密實性等措施來預(yù)防。在對混凝土進(jìn)行制備時,應(yīng)對水泥的用量進(jìn)行控制,摻入適量的外加劑,減少水泥用量。

3)由于橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞損傷基本上都是荷載所引起,故此應(yīng)加強(qiáng)抗荷載設(shè)計,從而使橋梁能夠承受更大的荷載。如設(shè)置橡膠支座,并對支座的位置進(jìn)行合理布設(shè),從而發(fā)揮出支座的作用,避免其受到撞擊??稍跇蛄荷显O(shè)置監(jiān)測設(shè)備,對橋梁進(jìn)行安全監(jiān)測,提前發(fā)現(xiàn)問題,及時進(jìn)行處理,增加其耐久性。

(3)抗震設(shè)計

在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中,為達(dá)到抗震規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求,應(yīng)對橋梁進(jìn)行抗震設(shè)計。下部結(jié)構(gòu)配筋應(yīng)考慮抗震設(shè)計,橋墩墩柱設(shè)計成延性保護(hù)構(gòu)件,保證抗震需求。

震害調(diào)查顯示,在強(qiáng)烈的震動作用下,按規(guī)范進(jìn)行抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu)很多情況下并不具備抵抗強(qiáng)震的足夠強(qiáng)度,但有些結(jié)構(gòu)卻沒有倒塌,甚至沒有發(fā)生嚴(yán)重破壞。這些結(jié)構(gòu)能夠在地震中幸存,是因為結(jié)構(gòu)的初始強(qiáng)度能夠基本維持,沒有因非彈性變形的加劇而過度下降,也具有較好的延性。

延性抗震理論不同于強(qiáng)度理論的是,其是通過結(jié)構(gòu)選定部位的塑性變形(形成塑性鉸)來抵抗地震作用的。利用選定部位的塑性變形,不僅能消耗地震能量,還能延長結(jié)構(gòu)周期,從而減小地震反應(yīng)。地震之所以造成結(jié)構(gòu)損壞甚至倒塌,原因是其激起的地震慣性力超過了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。如果純粹依靠強(qiáng)度來抵抗地震作用,無疑會造成材料的巨大浪費。因此,在抗震設(shè)計中,利用塑性鉸減小地震力并耗散能量是行之有效的辦法。

結(jié)束語

綜上所述,為全面提升道路橋梁建設(shè)質(zhì)量,保障安全與耐用,需要始終堅持安全、耐藥的設(shè)計主線,結(jié)合地域差異,分析當(dāng)?shù)氐牡乩硪蛩亍⒆匀画h(huán)境及氣候變化,分析內(nèi)外因素對工程的影響,將結(jié)果應(yīng)用在具體設(shè)計中,全面確保道路橋梁安全、耐用。

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