工程案例
業(yè)務范圍
橋梁結構涉及的安全性問題
發(fā)布時間：2014-07-15
本文僅從設計方面的若干問題進行分析，并提出一些對策措施。一、具體細節(jié)的設計方面
設計人員沒有結合橋梁所在地區(qū)的材料實際供應情況。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)，優(yōu)質的砂石子材料一般不多，如果設計高強度混凝土(如預應力空心梁混凝土設計為C50)，將可能給施工造成很大困難。因此，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，橋梁混凝土抗壓強度設計為C40為妥。而在市區(qū)，預應力空心梁混凝土抗壓強度設計為C40或C50均可，因市區(qū)一般都有商品混凝土基地，砂石材料供應質量有保障。
設計人員對鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)洪水位了解不詳，經常導致設計時樁基系梁位置較低，施工困難，造成系梁結構質量不易保證。監(jiān)理單位應該協(xié)調設計單位，適當提高系梁標高。
構造設計存在漏洞。典型問題是伸縮縫處僅設普通橡膠支座。應改為橡膠活動支座，否則在汽車荷載作用下伸縮縫處易拉裂，普通橡膠支座變形，極大地影響結構安全和耐久性。監(jiān)理人員應及時發(fā)現問題，建議業(yè)主要求設計單位進行支座變更。
橋面沒有設計整體鋼筋網，沒有考慮汽車超載問題。超載現象在我國公路運輸中較為普遍，汽車超載營運，會對橋梁結構長期的使用性能和耐久性產生不利的影響，因此除了交管部門要加強管理外，設計時也需要對超載帶來的后果進行研究、分析。
伸縮縫處空心梁預埋數量不足，監(jiān)理及施工單位必須事先做好復查工作。樁基主筋保護層與建筑制圖不一致，施工及監(jiān)理單位必須十分注意這一問題，否則樁基主盤保護層難以達到設計要求。
二、結構的耐久性設計問題
橋梁在建造和使用過程中，一定會受到環(huán)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。
在大跨度橋梁領域，國內從上世紀80年代以來，建造了大量的斜拉橋。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，又帶來了經濟損失。
需要指出的是，很多這類問題與沒有進行合理的耐久安全性設計有關，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，影響結構耐久性的根本因素是來自構造設計上的缺陷。
國內從上世紀90年代開始重視了對結構耐久安全性的研究，也取得了不少成果。而這些研究大多是從材料和統(tǒng)計分析的角度進行的，對如何從結構和設計的角度來改善橋梁耐久安全性卻很少有人研究。而且，長期以來，人們一直偏重于結構計算方法的研究，卻忽視了對總體構造和細節(jié)處理方面的關注。因此，需要努力將耐久安全性的研究從定性分析向定量分析發(fā)展。
三、結構的疲勞損傷問題
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(huán)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(xù)的，實際上存在許多微小的缺陷，在循環(huán)荷載作用下，這些微缺陷會逐漸發(fā)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，但其帶來的后果往往是災難性的。
疲勞損傷過去一直被認為是鋼橋設計中的核心問題，由鋼結構疲勞引起的鋼材開裂案例較多，亦有不少因疲勞斷裂引起橋梁垮塌的例子。近20年來，疲勞損傷的研究已進入混凝土結構，但對于使用期受腐蝕的鋼筋混凝土構件的動態(tài)性能和疲勞性能的研究還需加強。
對疲勞損傷的研究不應僅對整個結構而言，還應該重視某些關鍵部位的局部疲勞失效問題。
四、橋梁的超載問題
橋梁超載主要有三種情況：其一是早期修建的老橋超齡負載運營；其二是橋梁通行的實際車流量超過設計流量；另一種是車輛違規(guī)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(fā)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(fā)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(tài)發(fā)生變化，從而可能危害橋梁的安全性。例如，混凝土橋梁一直被認為具有足夠的耐久性，但在汽車超載作用下，可能發(fā)生開裂；裂縫即使在荷載卸除后能夠閉合，但由于混凝土結構內部已經受到損傷，構件的開裂彎距降低、剛度下降；于是在正常使用荷載作用下，本來不該開裂的結構產生裂縫或本來較小的裂縫成為超出規(guī)范允許的裂縫或產生較大的變形。這些都會對結構長期的使用性能和耐久性產生不利的影響，因此除了交管部門要加強管理外，也需要對超載帶來的后果進行研究、分析。
安全性不足是橋梁結構設計迫切需要解決的問題。我們應該積極借鑒國外成功的經驗和做法，要從橋梁構造、結構體系和設計理念的角度做好耐久安全性的設計研究工作。
相關施工技術文章
-
2014-08-09工程地下室復合防水涂料外防水施工方案 - 2014-08-09砌塊墻體裂縫分析與防治措施
- 2014-08-09聚合物改性水泥基復合防水涂料的性能
- 2014-08-09高分子防水涂料防水施工中問題原因分析
- 2014-08-09屋頂花園的防漏及防刺
- 2014-08-05加固處理的檢測方法
- 2014-08-09防水涂料工程設計中找平層與排水坡度設置
- 2014-08-09建筑部位選防水材料
- 2014-12-25防水施工中的新工具
- 2014-07-15超輕鋼住宅體系的應用