安全性与耐久性在市政路桥设计中的重要性分析

安全性与耐久性在市政路桥设计中的重要性分析

李俊

荆州市城市规划设计研究院  湖北荆州 434000

摘要：路桥设计过程中需对工程项目所处环境、地质结构、水文条件等进行深入分析，将环境融入工程设计中，提升路桥工程的安全性及耐久性。目前，我国现代化城市建设水平持续提升，公众生活水平及质量得到大程度改善，城市交通工具持续增加，对路桥工程安全性及耐久性提出更高要求。从我国路桥工程建设现状来看，路桥项目建设的安全性及耐久性尚有一定提升空间。对此，路桥工程设计工作者需依照实际情况优化设计措施，持续提升路桥安全性及耐久性。

关键词：安全性；耐久性；市政路桥设计；重要性

1路桥安全性及耐久性设计原则

路桥工程设计中需根据城市地形、施工需求、水文地质条件、环境等综合考虑。首先，设计方法需满足城市的现代化建设要求，将安全及功能作为工程建设原则，合理控制建设规模，确保路桥与城市需求匹配，避免规模过大而浪费资源，也避免规模过小而复工。路桥工程设计中需将美观协调、技术先进、经济合理作为考量要点，保证路桥的安全性及耐久性。其次，路桥作为城市的标志性建筑，需注重外观的美化设计，将美观简洁、协调自然作为设计原则，凸显人文特色及城市文化，但是也要注重桥梁的耐久性及安全性，避免寿命较短而复工。其三，路桥设计中需积极应用新的设计理念，合理运用新的材料，对施工可行性及结构耐久性进行深入考虑，合理选择设计结构及方式。最后，路桥设计中需遵循实用性原则，工程完工可需发挥疏通车流的功能。与此同时，施工过程中可利用车辆借道绕行、左右幅同时施工等方式，提升施工效率，保证工程如期或缩短周期完成，减少工程开工对城市群众出行的影响。

2路桥设计中提升安全性及耐久性的方法

某城市高架桥项目，采用双幅桥设计，其中左线桩号起点为ZK15+146.920，止点为ZK19+776.450，长度共计4629.53m；右线桩号起点为YK15+146.780，止点为YK19+785.680，长度共计4638.90m。单幅桥宽18.5m，上部采用预应力混凝土工字梁，整体支架施工；下部采用U形桥台、花瓶墩及群桩基础。以下重点介绍该桥梁工程的安全性设计方案。

2.1材料设计

材料设计以混凝土为例，科学确定混凝土的配合比，才能保证混凝土构件的抗压、抗弯、抗劈裂强度，满足安全性设计要求。

(1）水泥。该项目选用水化热低、含碱量小的PO42.5水泥，且水泥中不掺杂石灰粉，严格控制水泥的细度，从而预防水化热带来的问题，避免构件早期开裂。经过计算，将混凝土中的碱含量控制在1.8kg/m3以内。

(2）骨料。对骨料的要求是级配良好、密集坚硬，其中粗骨料的堆积密度>1500kg/m3，空隙率<40%，压碎值<10%，吸水率<2%，针片状颗粒占比<5%，最大粒径为25mm[4]。细骨料控制好细度模数，累计筛余量0.16mm达到95%,0.653mm达到40%～70%,5mm达到5%。

(3）粉煤灰。在混凝土材料中加入适量粉煤灰，能提高混凝土的安全性和耐久性。这是因为，粉煤灰作为矿物掺合料，能控制混凝土的水化热问题，降低内部空隙率，从而增强防护性能。该次工程中，粉煤灰等级为1级，烧失量<4%，需水量<95%,SO3含量<3%,7d、28d混合砂浆活性指数分别>75%、>85%。

3.2提高道路桥梁设计方案的合理性

①工程建设单位应让专业的技术工作人员站在客观的角度对比设计方案与技术方案，进而挑选出最为合适的道路桥梁设计方案；②工程施工人员需要认真勘察施工现场的地质环境与水文条件，避免因外部环境因素对道路桥梁设计方案造成严重的影响；③设计人员在进行选址时应遵循科学性原则，对道路桥梁主体结构和支架进行合理的布置，确保道路桥梁结构符合实际的需求；④设计人员需要结合道路桥梁的实际环境对施工材料进行选择，在最大程度上对道路桥梁设计方案的合理性、科学性予以保证。另外，还应该对设计细节予以全面把控，从工程项目施工现场的实际情况作为切入点，积极融合各种因素，保证设计方案的可行性，还要对工程数据的实施进行计算，防止后期因数据错误发生设计问题。

3.3加强桥梁荷载的分析

路桥工程亟需解决的问题就是荷载问题，荷载问题会导致年限较久的桥梁无法满足运行负荷，或是桥梁最大设计荷载无法满足车流量负载。车流量增加与路桥自然承载能力降低可通过设计及施工进行调整，但是没有办法从根本上控制车辆荷载问题。对此，在路桥设计中，需对车辆荷载问题进行分析，避免桥梁投运后受车辆荷载影响。控制车辆荷载会降低车辆运行对桥梁结构造成的损伤，避免桥梁出现结构性损坏，从而提升桥梁耐久性及安全性。由于桥梁荷载主要受车流量影响，因此需重点对车流统计方法进行研究。车流统计方法包括人工调查法、仪器观测法。为了保证观测精度，可采用仪器观测法，使用动态车重系统观测车流代表性参数，如车辆总量、轴重、车速等。观测车流量后，需进行荷载谱计算。根据相关路段实际调查得到交流流通数据，将得到的车辆进行分型。目前，大多数路面中经过的车辆类型较多，对其进行荷载演算时需简化车辆类型。可以从车辆轴数、轴距等方面进行分类。比如，某四种车型分为三轴车和六轴车，分类方式依托车轴的布置模式与轴间距，不同布置方式引起的车辆荷载幅度值不同，因此可以从车轴角度区分车辆类型。依照统计分析得到的车重样本，结合等效疲劳损伤理论解释不同模型车辆的等效轴重，从而得到荷载谱。在道桥设计中可结合荷载谱对道桥进行优化设计，避免道桥承受超过设计标重的荷载，提高桥梁耐久性及安全性。

3.4加固设计

(1）桥面加固。桥面与通行车辆直接接触，随着车辆荷载增加，受到摩擦、振动因素的影响，容易造成桥面损坏，甚至引起内部结构损害。对桥面加固设计，一是设计标准防水层，如流水槽、排水系统，将桥面的降水及时有效排除，防止积水浸泡桥面结构。二是在桥面与路面交界处加固设计，解决裂缝、平整度不足等问题，避免发生桥头跳车事故，提高行车舒适度。

(2）钢筋混凝土构件加固。针对局部钢筋混凝土强度不足的问题，需对此类构件加固处理，常用方法如下：(1)在原构件基础上增大截面，或对内部钢筋配置进行优化，从而增强结构的承载力和稳定性。该方法的缺点是对构件结构的改变明显，需要重新进行受力分析；(2)强度较低的混凝土、有质量缺陷的混凝土，将其剔除后重新浇筑，选用品种相同但强度等级更高的混凝土，增强混凝土结构的局部强度。该方法的缺点是工程量大，适用于改建扩建项目，不适用于新建项目。

结论

路桥耐久性及安全性设计具有系统性与复杂性特征，需将施工、设计及后期养护相结合。在路桥工程建设中，通常将施工进度放在首要位置，将影响路桥耐久性的因素放在次要位置，设计人员需从工程实际入手，持续学习先进经验，将自身专业知识的优势凸显出来，借助规范化的管理及有效的设计，确保道桥耐久性与安全性满足施工需求，延长桥梁使用寿命，提升桥梁工程社会效益。

参考文献：

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[2]杨飞，白冰，郭磊，等.基于证据理论的混凝土桥梁耐久性状况评定方法[J].公路交通科技，2022,39(11):76-83.

[3]阮静，左新黛，张德龙，等.国内外混凝土桥梁寿命与耐久性设计进展[J].城市道桥与防洪，2022,9:1-4+325.