序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇橋梁設(shè)計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

2橋梁的加固設(shè)計

本文針對其出現(xiàn)的橋臺整體沉降的病害提出了兩個具體加固方案。

2.1方案一

a）在原兩側(cè)橋臺前1.35m加設(shè)雙柱式橋墩，形成（1.7+12.6+1.7）m跨徑的雙懸臂板結(jié)構(gòu),橋臺的支撐作用慢慢消失，新的柱式墩主要起支撐主梁作用，b）鏟除后期養(yǎng)護逐年增加的瀝青混凝土，以減輕上部恒載，利用液壓頂升設(shè)備將空心板抬升，恢復(fù)原橋面的設(shè)計標高。c）在墩頂原鋪裝層增設(shè)一層直徑25mm的鋼筋網(wǎng)用以承擔墩頂負彎矩。d）墩蓋梁達到設(shè)計強度后，頂升主梁，落梁于墩頂支座上，形成雙懸臂結(jié)構(gòu)，完成體系轉(zhuǎn)換。e）將原橋的背墻和側(cè)墻均相應(yīng)進行加高，原橋臺基礎(chǔ)周圍需做防水封閉處理，以防止其繼續(xù)滲水下沉。

2.2方案二

a）先采用直徑為127mm的鉆頭鉆孔，鉆孔按梅花型布置，孔間距為1m，鉆孔深度為7m，要求鉆孔必須穿透原橋的擴基底部，用直徑為127mm的PVC管做護壁。b）通過PVC管將直徑為110mm，長度為8m鋼管樁垂直擊打到原橋擴大基礎(chǔ)底以下8m處，利用鋼管樁加固原有橋位處的地基，通過樁土復(fù)合作用共同承擔橋梁的上部荷載。c）為了減輕上部的自重，鏟除原橋面瀝青混凝土鋪裝25cm，利用液壓頂升設(shè)備將主梁進行頂升，梁下墊增高度為25cm焊接好的槽鋼，同時更換原橋支座。d）待主梁放下與支座緊密結(jié)合好后，需對橋臺處進行橋面連續(xù)的施工，澆筑鋼筋混凝土和瀝青混凝土，重新攤鋪瀝青混凝土鋪裝層。e）原橋臺基礎(chǔ)周圍需做防水封閉處理，以防止其繼續(xù)滲水下沉。

3設(shè)計方案比對

針對前述橋梁病害以及現(xiàn)行橋梁規(guī)范，為徹底消除隱患，保證現(xiàn)有橋梁的正常使用，本文擬定了兩個加固設(shè)計方案。

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設(shè)計方法的體現(xiàn)

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橋梁的結(jié)構(gòu)性能的評比

橋梁的安全性和耐久性并不是被動的等到橋梁出現(xiàn)破損甚至倒塌才能夠鑒定出橋梁的建設(shè)及使用情況，專業(yè)的數(shù)據(jù)評估制度是完善橋梁建設(shè)的標準。在國家建立的專業(yè)的橋梁檢測標準中對使用年代較舊的橋進行檢測。對于橋梁的負荷承載標準比較低和橋梁存在隱患的城市橋梁按標準進行技術(shù)評價。對于不能夠達到建設(shè)時所設(shè)定的承載量的橋梁及時設(shè)置警示標志。橋梁的評比也只是集中在橋梁的幾個重要方面，橋梁的變形觀測、橋梁路面的線形弧度、剪力、軸力和基準線方向的偏離等等。國家還明確的規(guī)定了橋梁各個部件所使用的比例和限定額，在橋梁的施工后各項指標都不能夠低于國家的標準。這也就有利于相關(guān)部門的審查與判斷，數(shù)據(jù)的使用也預(yù)先知道橋梁的建設(shè)情況，保證其使用的安全性。

安全性是橋梁建設(shè)的根本出發(fā)點

質(zhì)量橋梁建設(shè)的生命，橋梁作為溝通城市與城市之間的紐帶，保證橋梁的暢通性。車輛行駛在橋梁上更加注重的是其安全性以及舒適型，因此有關(guān)部門必須高度重視橋梁的安全。一般的橋梁主橋部分為鋼筋混凝土建成，鋼索使用預(yù)應(yīng)力混凝土的斜拉橋，建設(shè)過程中因地制宜的加筑排水孔，這些措施都是為了保證橋梁的安全性能。安全性是國家和人民都重視的問題，也是橋梁的基本特性，同時也是橋梁使用的意義所在。橋梁的施工、監(jiān)理等工作也是相互合作關(guān)系，施工方需要接受工程師的監(jiān)督、管理，這是創(chuàng)造監(jiān)理工作的核心所在。安全性則滿足設(shè)計的要求，施工工藝以及施工標準也均達標。只有堅持嚴格的檢查，實行嚴格的責任問責制才能夠換來橋梁的安全使用。

耐久性對橋梁建設(shè)的重要意義

篇（4）

注重耐久性設(shè)計橋梁的設(shè)計、施工建設(shè)和使用中，必然會受到來自環(huán)境、化學(xué)物的侵害，同時，橋梁的主要作用是要承擔車輛、行人的重量，地震、疲勞和超載等也必將成為影響橋梁耐久性的必然因素，加之橋梁自身結(jié)構(gòu)和材料的損傷、劣化都無形中造成了對耐久性的影響，雖然目前以拉索的形式來解決此類問題，但依舊不是最完美餓解決辦法。從一定程度上說，影響橋梁耐久性最主要的原因還在于耐久性的設(shè)計，因此，在現(xiàn)代橋梁設(shè)計中，對耐久性的考慮應(yīng)當被提到首要位置。

篇（5）

2我國現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的注意事項

2.1對于結(jié)構(gòu)的耐久性問題要重視

在我國的橋梁建設(shè)過程中，很多時候都缺少建設(shè)前期所需要準備、視察及考證等工作，這是一大問題。周圍的環(huán)境會在很大程度上影響到橋梁的建設(shè)和使用，不僅包括由于車輛超載而出現(xiàn)的疲勞情況，還包括橋梁結(jié)構(gòu)本身的老化和損傷。我國從上世紀九十年代有些研究者就針對橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性進行了研究，但多集中在橋梁的材料及統(tǒng)計等方面，而對橋梁結(jié)構(gòu)及設(shè)計的研究卻是忽視的，還缺少以設(shè)計及施工人員為出發(fā)點改善橋梁的耐久性。設(shè)計人員所關(guān)注結(jié)構(gòu)的計算方法比較多，而容易忽視總體構(gòu)造的設(shè)計和一些細節(jié)處的把握。結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計應(yīng)該有別于其他普通的結(jié)構(gòu)設(shè)計，就現(xiàn)階段而言，我國橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性研究應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎糠治龆皇莻鹘y(tǒng)的定性分析。諸多研究實踐表明一座橋梁是否能夠安全使用，結(jié)構(gòu)的耐久性發(fā)揮了很大的作用，經(jīng)濟性也包含在其中。

2.2充分重視橋梁的超載問題

超載會造成橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大、損傷加劇，嚴重的情況下還可能引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞事故。橋梁的超載不僅會引發(fā)疲勞問題，還可能造成橋梁內(nèi)部損傷難以及時恢復(fù)，進而使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)產(chǎn)生一定的變化，將威脅到橋梁的安全性和耐久性。所以設(shè)計人員應(yīng)加強分析超載所帶來的嚴重后果，最大限度的加強橋梁的穩(wěn)定性。

2.3重視對疲勞損傷的研究

動荷載是橋梁結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載和風荷載的主要方面，其會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力，除了會引起結(jié)構(gòu)的振動外，結(jié)構(gòu)的累積疲勞損傷也是不可忽視的方面。在橋梁建設(shè)中所使用的材料實際上均勻性和連續(xù)性都不是很理想，諸多微小的缺陷夾雜其中，在循環(huán)荷載作用下，它們會不斷發(fā)展、合并進而形成損傷，最終形成宏觀裂紋。一旦宏觀裂紋沒有得到很好地控制，就會產(chǎn)生材料、結(jié)構(gòu)的脆性斷裂。疲勞損傷在初始階段被察覺的可能性比較小，所產(chǎn)生的嚴重后果卻是毀滅性的。所以應(yīng)該加強疲勞損傷的研究工作。

2.4積極借鑒國外的經(jīng)驗和成果

我國橋梁設(shè)計中存在結(jié)構(gòu)使用性能差、耐久性和安全性差等諸多問題，這和現(xiàn)階段我國的施工質(zhì)量和管理水平不高是分不開的，但問題已然存在，并且在短時間無法得到有效解決，設(shè)計人員對此問題要有一個清醒的認識，在設(shè)計時對上述問題充分考慮到，運用恰當?shù)脑O(shè)計方法、恰當?shù)陌踩禂?shù)使橋梁的使用性能達到要求的標準，這才是設(shè)計的關(guān)鍵。尤其是橋梁的耐久性和安全性問題與結(jié)構(gòu)體系、使用材料選擇不合理、結(jié)構(gòu)細節(jié)處理不當有著千絲萬縷的聯(lián)系。針對我國設(shè)計中存在的問題應(yīng)積極借鑒國外的有益經(jīng)驗，PBD就是其中之一。PBD即為性能設(shè)計，涵蓋了結(jié)構(gòu)設(shè)計的眾多方面，如變形、裂縫、振動、耐久性等。PBD研究不僅保證了橋梁結(jié)構(gòu)在使用中的安全性，還具有很多優(yōu)良的使用性能，這其中包括壽命和耐久性、耐疲勞性、美觀等。對此，我國應(yīng)該積極借鑒其優(yōu)良方面的性能，并結(jié)合我國橋梁設(shè)計的實際和使用過程中的具體情況來最終尋找適合我國的設(shè)計。

3對我國現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的建議

總而言之，我們在對橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性、疲勞損傷以及橋梁超載問題進行必要研究的同時，還可以把研究面放得更寬一些，諸如結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度、模糊隨機可靠度等，這樣做的目的都是為了加強橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的使用性、安全性及耐久性。下面就選擇幾個方面就行分析，希望為研究人士提供參考。

3.1結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度分析

結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠度分析其實不是一項容易的研究課題，具有一定的復(fù)雜性，近年來不少研究者對其從不同方面進行了研究，并且取得了一定的研究成果。例如利用系統(tǒng)系數(shù)，主要針對結(jié)構(gòu)各種破壞水平所對應(yīng)的極限狀態(tài)不同，計算系統(tǒng)可靠度并進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法；利用蒙特卡洛法應(yīng)用重要抽樣技術(shù)最終將結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠度計算出來。另外還有研究者對系統(tǒng)可靠度界限進行深入的研究?？偠灾谶M行系統(tǒng)可靠度的研究上難度系數(shù)比較大，內(nèi)容也包羅萬象。在研究上還是有一定的上升空間的。

3.2在役結(jié)構(gòu)的可靠性評估與維修決策問題

對在役建筑結(jié)構(gòu)的可靠性評估與維修決策正成為建筑結(jié)構(gòu)學(xué)的邊緣學(xué)科，它既包括結(jié)構(gòu)力學(xué)、斷裂力學(xué)、建筑材料科學(xué)、工程地質(zhì)學(xué)等比較基礎(chǔ)的理論，還離不開施工技術(shù)、檢驗手段、建筑物的維修使用狀況等方面的內(nèi)容。值得注意的一個方面是對于在役結(jié)構(gòu)的可靠性評估的研究，經(jīng)典的結(jié)構(gòu)可靠性理論也可在此過程中得到更為廣泛、更有深度的進步和發(fā)展。

3.3模糊隨機可靠度的研究

模糊隨機可靠度理論研究作為工程結(jié)構(gòu)廣義可靠度理論研究的重要內(nèi)容，在不斷健全的模糊數(shù)學(xué)理論與方法的推動下，會得到不斷的完善和發(fā)展。

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2山區(qū)公路橋梁與其他建設(shè)工程的關(guān)系

2.1山區(qū)公路橋梁與隧道的關(guān)系

山區(qū)地形多變，地質(zhì)復(fù)雜，水文特征多變，地面溝壑很多，并且坡度很陡，時而也會有泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。山區(qū)公路受以上條件影響橫坡較陡，易受山谷水流沖刷，在U型山谷必須轉(zhuǎn)彎。山區(qū)公路橋梁與隧道連接起來是跨越河流，在U型山谷轉(zhuǎn)彎所做的必要措施，也是最好的解決辦法，被稱為“兩橋一遂”方案，設(shè)計這種方案需要橋梁和隧道緊密結(jié)合。在地形平緩，變化不大的地質(zhì)條件下可以調(diào)整橋臺側(cè)墻的高度和長度完成連接，對于地形復(fù)雜，隧道明洞無法延伸的情況下，需要增添樁柱式臺以及橋梁主梁放置于隧道明洞完成對接。

2.2山區(qū)公路橋梁建設(shè)與路基的關(guān)系

山區(qū)公路要適應(yīng)地形多變環(huán)境，需使用錯臺路基（兩端路基不等高）。但是錯臺路基在需設(shè)置轉(zhuǎn)向車道時，很難運用到施工中。由于兩端路基不等高需設(shè)計半幅橋來進行銜接。當路基一側(cè)要求填土的高度15m左右時，必須綜合考慮地質(zhì)、水文等條件，把加筋擋墻、棄土方案與半幅橋進行比對，來決定最合理的方案。

3山區(qū)公路橋梁設(shè)計要點

公路橋梁是交通運輸領(lǐng)域中不可或缺的重要部分，隨著人們生活水平的提高，公路橋梁的設(shè)計和管理也應(yīng)該提高，有一個好的施工質(zhì)量對公路橋梁的使用和維護起著非常大的作用。山區(qū)公路特點地形起伏，地質(zhì)復(fù)雜。山區(qū)路線布置的平面、縱向、橫向三個方面都被限制，對于山區(qū)公路橋梁的設(shè)計，考慮到山區(qū)的特點，從上部結(jié)構(gòu)設(shè)計、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計來說明。

3.1山區(qū)公路橋梁上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

山區(qū)公路橋梁多采用施工容易，造價低廉的標準化，預(yù)制裝配化結(jié)構(gòu)，而大跨徑橋梁方案比較少。山區(qū)公路橋梁常采用標準化、裝配化橋梁，標準化、裝配化跨徑一般有16m、20m、25m、30m、40m、50m。當跨徑小于30m時，有三種構(gòu)造分別是空心板、小箱梁、T梁。當跨徑為40m、50m時，由于梁的受力特點適于采用T梁。山區(qū)公路橋梁沒有嚴格的空間限制，且平面較小的山區(qū)公路，會把較高緩和的路段出現(xiàn)在橋上，使用空心板和小箱梁時，架梁的四個支點調(diào)平困難，會引起支座脫空，質(zhì)量無法保證。對于山區(qū)公路橋梁標準橫斷面需采用T梁。當跨徑在50m時，山區(qū)公路交通運輸條件差，場地不能擴大，很難使大型機具進入，50mT梁單片重達150噸，而且架設(shè)設(shè)備要求很高，難以控制它的運輸和安裝過程，50mT梁一般不被使用。山區(qū)公路橋梁常用標準跨徑為20m、25m、30m、40m。

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2我國道路橋梁設(shè)計的實踐進展

伴隨著設(shè)計理念的逐漸完善與進步，我國道路橋梁設(shè)計實踐取得了長足進展。以發(fā)展的眼光來看，我國的路橋設(shè)計水平與發(fā)達國家的先進設(shè)計水平之間的差距在逐漸縮小，各地拔地而起的大跨度橋梁、城市立交橋、山區(qū)公路與隧道表明我國的路橋工程蓬勃發(fā)展。

2.1計算機輔助技術(shù)的深入應(yīng)用與路橋設(shè)計水平的切實提高

在路橋設(shè)計過程中，利用專業(yè)軟件的快速優(yōu)化、仿真分析、算法比較等功能或者計算機輔助設(shè)計（CAD）軟件，可以大大優(yōu)化道路橋梁的設(shè)計過程。CAD的廣泛應(yīng)用使得平面定線、縱斷面設(shè)計、橫斷面檢查、平面調(diào)整等流程自動優(yōu)化進行，極大解放了我國道路橋梁設(shè)計人員的生產(chǎn)力，減輕了他們的勞動強度。目前國內(nèi)路橋CAD軟件的發(fā)展呈現(xiàn)“百花齊放”的態(tài)勢，先后涌現(xiàn)出“緯地三維道路設(shè)計系統(tǒng)”“、路線大師”、“EICAD”“、海地”等優(yōu)秀國產(chǎn)道路CAD軟件及“橋梁博士”、“橋梁大師”“、橋梁通”等優(yōu)秀國產(chǎn)橋梁CAD軟件。CAD軟件的普及不僅表明我國路橋設(shè)計人員的從業(yè)水平整體較高，而且表明我國的路橋設(shè)計已經(jīng)初步符合“標準化設(shè)計”的現(xiàn)代設(shè)計理念。隨著快速發(fā)展的計算機技術(shù)被運用于路橋設(shè)計和施工，通過數(shù)值模擬與仿真分析，設(shè)計師們能夠更精準地模擬路橋建造過程中的各種工況、路橋建成后的結(jié)構(gòu)、外觀和功能，設(shè)施在臺風、地震及其他突發(fā)條件下的運行表現(xiàn)，路橋設(shè)施對周圍生態(tài)環(huán)境的影響以及視覺效果，便于方案在“全壽命周期”的時間尺度內(nèi)進行綜合比較。

2.2智能檢測設(shè)備和無損檢測技術(shù)的應(yīng)用與設(shè)計方案細節(jié)的動態(tài)調(diào)整機制

在路橋設(shè)計完成、施工完成、投入運行后，對路橋的定期維護和修養(yǎng)就成為保證其使用壽命的關(guān)鍵。智能檢測設(shè)備和無損檢測技術(shù)不僅可以使維護人員輕松發(fā)現(xiàn)裂縫和伸縮縫，及時進行維修防護；而且這些設(shè)備技術(shù)還使工程的遠程監(jiān)控管理成為可能，從而降低運營成本。根據(jù)“耐久性設(shè)計”與“全壽命設(shè)計”的理念，運營維護期間發(fā)現(xiàn)的問題一般會及時反饋給設(shè)計者，以便分析成因，從而在以后的設(shè)計中有所借鑒。此外，針對保養(yǎng)維護期間發(fā)現(xiàn)的問題，設(shè)計師們根據(jù)實際情況對設(shè)計方案細節(jié)往往會進行動態(tài)的調(diào)整。例如，假設(shè)某所橋梁的整體設(shè)計壽命為100年，然而各部件的使用壽命并不可能達到100年。根據(jù)物料特性，橡膠支座壽命最多為20年，拉索壽命僅為15年，拉索的護套壽命為18年，鋼結(jié)構(gòu)的最佳油漆保護期為15年。設(shè)計師在對零部件進行替換、修理、加固時應(yīng)該充分考慮到技術(shù)與材料的升級換代，靈活調(diào)整原來擬定的加固方案。在傳統(tǒng)的路橋設(shè)計理念中，設(shè)計工作是“一勞永逸”的：隨著施工完成、設(shè)備投入使用，設(shè)計人員的使命就完成了。然而，在引入“動態(tài)調(diào)節(jié)機制”的“全壽命設(shè)計”中，設(shè)計人員是始終負責的。及時地反饋和調(diào)整機制不僅有助于提高設(shè)計人員的水平，更有利于維護道路橋梁的使用壽命。

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1.1車輛荷載的效應(yīng)計算和統(tǒng)計分析在對比、分析各種數(shù)據(jù)和方案后發(fā)現(xiàn)，實際測量正常運行的車隊更符合車輛荷載的實測計算。在選擇橋型結(jié)構(gòu)時，以效應(yīng)比值進行分析、統(tǒng)計，相對來說要求就沒有那么嚴格，所以說，主要是計算橋型結(jié)構(gòu)中的簡支梁和多跨連續(xù)梁。計算簡支梁和多跨連續(xù)梁的目的是為了控制截面的彎矩和剪力效應(yīng)，具體的分析步驟如下：①按照國家制定的標準，在不同的橋型結(jié)構(gòu)、跨徑、效應(yīng)等計算的效應(yīng)容本中，抽取一定比例的樣本。②以一年的運行狀況為周期，一百年的周期為設(shè)計基準，由公式求得：FM（x）=［F（x）］T=［F（x）］100.取FM（x）的某一分位值除以現(xiàn)行標準車輛荷載效應(yīng)的計算值，就可以得到設(shè)計基準期內(nèi)荷載效應(yīng)比值的無量綱參數(shù)Ks，這里取FM（x）的0.05和0.95分位值，即?。跢（x）］100=0.5和［F（x）］100=0.95計算。2004年，國家在頒布的新規(guī)范中廢除了四級汽車車隊荷載，新規(guī)范中規(guī)定了公路Ⅱ級和公路Ⅰ級（即分別相當于1989規(guī)范中的汽-20級和汽-超20級）。為了使車輛的荷載效應(yīng)計算更為簡便，在精簡車輛荷載等級的原則上，刪除了車隊荷載布載，并對車輛荷載和車道荷載采用了局部效應(yīng)計算和整體效應(yīng)的計算方式。

1.2新規(guī)范對重載交通車輛荷載的改進分析

1.2.11989規(guī)范和2004規(guī)范的荷載計算對比在我國2004年頒布的新規(guī)范中，確定了橋梁沖擊系數(shù)是采用結(jié)構(gòu)基頻的方式?jīng)Q定的，從根本上改變和制約了1989規(guī)范中“橋梁沖擊系數(shù)中是通過計算跨徑來決定的”的要求。針對1989規(guī)范中只考慮原材料和跨度的因素，在2004規(guī)范中加入了橋型、連接方式和截面等結(jié)構(gòu)基頻等因素作為參數(shù)，從質(zhì)量、阻尼、剛度等方面來決定橋梁本質(zhì)。也就是說，為了更加科學(xué)地設(shè)計橋梁，只要抓住結(jié)構(gòu)基頻的本質(zhì)，保持基頻是固定的，無論橋梁的跨度、原材料和橋型等因素有多大的區(qū)別，橋梁本身的動力本質(zhì)都沒有大變化。

1.2.2修訂了對橋?qū)挼囊鬄榱耸褂嬎愀涌茖W(xué)化、明確化，我國在2004年的新規(guī)范中加入了針對不同等級的道路、橋梁設(shè)計的車速測算，并且在設(shè)計橋梁寬度時，依據(jù)車速對其進行設(shè)計。這樣就對我國在1989年的規(guī)范中“橋?qū)捴饕且勒丈綆X、平原、丘陵等不同地形的確定和地形本身具有的可改造性來確定橋?qū)挕钡囊?guī)定有了更進一步的說明，使其更加明確。

1.2.3修訂車輛荷載的劃分隨著時代的發(fā)展，為了使道路、橋梁更能適應(yīng)社會和經(jīng)濟的變化，在我國頒布的新規(guī)范中，在精簡了四級汽車車隊荷載的基礎(chǔ)上，用公路Ⅱ級和公路Ⅰ級（即分別相當于1989規(guī)范中的汽-20級和汽-超20級）來取代和明確車輛荷載的計算方式。為了能夠更加簡單和科學(xué)地計算車輛的荷載效應(yīng)，改進了車隊的荷載布載。其中，車輛荷載是指局部效應(yīng)計算，車道荷載是指整體效應(yīng)計算。

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2橋梁設(shè)計的注意事項

橋梁設(shè)計最主要的是結(jié)構(gòu)設(shè)計，而結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵就在于結(jié)構(gòu)分析的到位與否以及結(jié)構(gòu)方案制定得是否合理，其次是構(gòu)件與連接的設(shè)計，為保證安全性，所有設(shè)計都必須采用規(guī)范要求的安全系數(shù)和可靠指標。在現(xiàn)代橋梁的設(shè)計中，不少設(shè)計者并沒有為了增強結(jié)構(gòu)的安全性，而從設(shè)計到施工再到使用整個過程上進行全面綜合的考慮。

2.1重視結(jié)構(gòu)耐久性

我國大約從20年前開始重視橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，當時僅僅局限于從材料的角度，利用模擬實驗、統(tǒng)計分析進行研究，雖然也取得了不少的成果，但要想與時俱進，在技術(shù)上實現(xiàn)飛躍，必須適當?shù)馗淖兯悸?，從結(jié)構(gòu)與設(shè)計上來分析改善橋梁的耐久性。同時要考慮到施工人員的接受度、操作方式和實際完成情況，重視細節(jié)處理。在研究結(jié)構(gòu)計算方法時不僅要考慮橋梁總體構(gòu)造，還要將自然災(zāi)害、交通事故等偶然因素包括在內(nèi)。

2.2對疲勞損傷的進一步研究

橋梁在投入使用后，由于幾乎每時每刻都在承受車輛以及風帶來的荷載，而這些荷載都屬于動荷載，這會使橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)力不斷變換，一般橋梁在建造過程中采用的都是混合材料，其或多或少都會存在一些微小的縫隙，而這些縫隙長期受到變化應(yīng)力的作用，極有可能逐漸發(fā)展、合并，最終形成橋梁表面的宏觀裂紋，影響橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，例如在橋梁工程中被廣泛使用的鋼筋砼，由于其抗拉性能差，往往會出現(xiàn)裂縫，這就是累積造成的橋梁結(jié)構(gòu)疲勞損傷，若不及時有效地采取措施處理和控制，將會造成橋梁結(jié)構(gòu)脆性斷裂等災(zāi)難性的后果。疲勞損傷在早期是很難被檢測和發(fā)覺的，所以必須重視這項研究，防范于未然。

2.3橋梁的超載問題

目前國內(nèi)超載現(xiàn)象屢禁不止，車輛超載對橋梁造成的損害不容忽視。由于超載，作用于橋體結(jié)構(gòu)的荷載應(yīng)力增大，加劇了疲勞損傷，嚴重的甚至造成橋梁表面結(jié)構(gòu)被破壞；另外，作為橋梁安全性與耐久性的重要威脅，超載會對橋體內(nèi)部造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷，從而改變了橋梁正常負載下的工作狀態(tài)，嚴重影響橋體結(jié)構(gòu)的壽命。

2.4借鑒國外的經(jīng)驗與成果

縱觀國內(nèi)現(xiàn)狀，由于施工質(zhì)量與管理水平不夠高，造成橋梁使用壽命較短，維護費用昂貴，安全事故頻發(fā)。就目前來看，這些現(xiàn)象是有其存在的必然性的，設(shè)計人員必須正視這一點。在基礎(chǔ)設(shè)施條件上，我們與國外是有差別的，在設(shè)計時要采用符合國情的安全度與設(shè)計方法來調(diào)節(jié)匹配施工管理與材料工藝，主動且有效地保證橋梁的使用性能。同時，對歐美國家先進的經(jīng)驗和技術(shù)成果可以適當?shù)啬脕斫梃b。特別是在結(jié)構(gòu)體系的選材以及細節(jié)處理上，這點在國外做得比較到位，比如歐洲國家在建筑設(shè)計上十分重視結(jié)構(gòu)物的性能設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容會考慮到結(jié)構(gòu)的裂縫和形變、受振動的情況以及美觀性、疲勞度等，力求制造出來的成品具有美觀、強健、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)良的性能。我國應(yīng)學(xué)習(xí)并吸取這套結(jié)構(gòu)物性能設(shè)計理論，從本質(zhì)上對建筑結(jié)構(gòu)使用過程中體現(xiàn)出的服務(wù)性能進行研究，分析其發(fā)生的規(guī)律與機理以及該性能受到弱化的原因，從而掌握并進一步開發(fā)出適合我國國情的新的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法與理念。

2.5仿生材料與新功能橋梁的探索

當今的橋梁建造技術(shù)主要得益于鋼筋混凝土材料的發(fā)現(xiàn)和使用，而這亦是源于人類對大自然天然材料庫的加工重塑。當初園丁通過對植物根部的探索與觀察，受到啟發(fā)，從而發(fā)明了鋼筋混凝土材料，對建筑行業(yè)帶來了極大的推動，在橋梁設(shè)計領(lǐng)域更是帶來了革命性的轉(zhuǎn)變。材料作為橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展不可或缺的因素，需要與時俱進地開發(fā)與創(chuàng)新。如今倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展，在建造橋梁方面，設(shè)計人員應(yīng)當探尋如何運用現(xiàn)有建筑材料使其發(fā)揮最大特性的方法。隨著科學(xué)的發(fā)展，仿生材料作為新生的物資，極有可能對橋梁工程改革發(fā)展的未來再一次掀起浪潮，它將完美地對傳統(tǒng)鋼筋混凝土材料進行改良，若設(shè)計精妙，甚至可以取而代之。工程師在設(shè)計時應(yīng)該適當融入些大自然的規(guī)律，在提升橋梁使用性能的同時豐富橋體結(jié)構(gòu)。比如利用研究自然界水消融和腐蝕的原理來設(shè)計研發(fā)橋梁防水材料與涂裝層材料；新型蓄光型自發(fā)光材料憑借其優(yōu)良的“自給自足”特性已廣泛用于公路標志，設(shè)計師可嘗試將其運用于橋梁涂裝上，結(jié)合各種染色料，使橋梁結(jié)構(gòu)白天充滿豐富的色彩感，到了夜間可自發(fā)光照明，從而取代原始的電力照明，大大降低了能耗，實現(xiàn)了橋梁的可持續(xù)發(fā)展。

篇（10）

具體的設(shè)計過程按承載能力和正常使用兩種極限狀態(tài)來進行。前者是控制結(jié)構(gòu)在喪失服務(wù)能力臨界狀態(tài)時的承載能力、設(shè)計的基本原則是要求荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計值，必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計值。利用荷載安全系數(shù)、材料安全系數(shù)及工作條件系數(shù)來考慮不確定因素作用下的結(jié)構(gòu)總體的安全儲備，是一個半概率的極限狀態(tài)設(shè)計法?？梢哉J為是對安全性要求的保證。后者控制結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)時應(yīng)力、裂縫和變形小于一定的限值，對應(yīng)于適用性的要求。

暫且不論這些控制方程和計算理論是否完全合理，它們至少從定性和定量的形式上保證了安全性和適用性兩項要求，而對于經(jīng)濟、美觀的要求則沒有具體的指標進行衡量。當然，在方案設(shè)計和評審階段會考慮到經(jīng)濟和美觀的要求(中小橋梁主要關(guān)注經(jīng)濟性，而大型和特大型橋梁對美觀問題越來越重視)；但需要指出的是該階段對經(jīng)濟性的評估往往是只注重考慮建設(shè)成本，而對于后期的養(yǎng)護、維修等的長期綜合成本缺乏考慮，因此這種評估經(jīng)常是比較片面的。一個典型的例子是斜拉橋的換索問題。由于目前技術(shù)水平的限制，斜拉橋拉索的平均使用壽命在20年到30年之間，也就是在其服役期期間至少要進行一次換索，如果考慮到后期換索的巨大投入，那么在跨度1000米以下的橋型競爭中，懸索橋與斜拉橋在經(jīng)濟性方面的差距將大大減小。

現(xiàn)在，國內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，有這樣的傾向：設(shè)計中考慮強度多而考慮耐久性少；重視強度極限狀態(tài)而不重視使用極限狀態(tài)，而結(jié)構(gòu)在整個生命周期中最重要的卻恰恰是使用時的性能表現(xiàn)；重視結(jié)構(gòu)的建造而不重視結(jié)構(gòu)的維護。實際上，目前的橋梁設(shè)計中，對于耐久性更多的只是作為一種概念受到關(guān)注，既沒有明確提出使用年限的要求，也沒有進行專門的耐久性設(shè)計（從材料、結(jié)構(gòu)措施及設(shè)計程序上上保證耐久性，并明確聲明在何種維護和使用條件下，橋梁具有哪種程度的耐久性）。這些傾向在一定程度上導(dǎo)致了當前工程事故頻發(fā)、結(jié)構(gòu)使用性能差、使用壽命短的不良后果；也與國際結(jié)構(gòu)工程界日益重視耐久性、安全性、適用性的趨勢相違背；也不符合結(jié)構(gòu)動態(tài)和綜合經(jīng)濟性（考慮結(jié)構(gòu)建設(shè)、使用、維護等整個周期的費用）的要求。

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(nèi)外多座橋梁的突然破壞與倒塌，已使工程界對橋梁安全性問題倍加關(guān)注。一般的看法認為當前的工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導(dǎo)致。對于短期內(nèi)發(fā)生的諸如突然破壞與倒塌，多是由于施工質(zhì)量沒有達到規(guī)范和設(shè)計要求，典型的問題包括材料強度不足和施工工藝不合格等；也有個別橋梁存在諸如偷工減料、以次充好等嚴重的管理問題，更是對橋梁安全造成致命的損害。

而大量的橋梁在遠沒有達到預(yù)期使用壽命時，出現(xiàn)了影響正常使用的病害與劣化；特別是一些橋梁在只使用了幾年、甚至剛建成不久就出現(xiàn)嚴重的耐久性不足的問題，這也與施工質(zhì)量低下有重要關(guān)系，典型的問題有鋼筋保護層不足及目前廣泛存在于施工現(xiàn)場的嚴重的構(gòu)件開裂問題（主要原因包括：水泥選用、混凝土配合比、振搗、養(yǎng)護不當及預(yù)應(yīng)力施加不合理等）。這些施工上的缺陷雖然短期不會對橋梁的正常使用產(chǎn)生明顯的影響，但卻會對結(jié)構(gòu)的長期耐久性產(chǎn)生非常不利的危害。

2）設(shè)計理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)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(shè)計領(lǐng)域，特別是關(guān)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(jié)構(gòu)設(shè)計的首要任務(wù)是選擇經(jīng)濟合理的結(jié)構(gòu)方案，其次是結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)件和連接的設(shè)計，并取用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標以保證結(jié)構(gòu)的安全性。

許多設(shè)計人員往往只滿足于規(guī)范對結(jié)構(gòu)強度計算上的安全度需要，而忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護、結(jié)構(gòu)耐久性以及從設(shè)計、施工到使用全過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯誤等方面去加強和保證結(jié)構(gòu)的安全性。有的結(jié)構(gòu)整體性和延性不足，冗余性??；有的計算圖式和受力路線不明確，造成局部受力過大；有的混凝土強度等級過低、保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構(gòu)件截面過??；這些都削弱了結(jié)構(gòu)耐久性，會嚴重影響結(jié)構(gòu)的安全性。不少橋梁、雖然滿足了設(shè)計規(guī)范的強度要求，僅用了5～10年就因為耐久性出了問題影響結(jié)構(gòu)安全。結(jié)構(gòu)耐久性不足已成為最現(xiàn)實的一個安全問題，設(shè)計時要從構(gòu)造、材料等角度采取措施加強結(jié)構(gòu)耐久性。

不同的環(huán)境和使用條件、不同的設(shè)計對象都會對結(jié)構(gòu)體系提出不同的布局和構(gòu)造等方面的要求。規(guī)范再詳細也不能包羅本應(yīng)由設(shè)計人員解決的各種問題、規(guī)范更新得再快也適應(yīng)不了新認識、新技術(shù)、新材料快速發(fā)展對結(jié)構(gòu)提出的各種新的要求。因此，合理可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計除了滿足規(guī)范的要求外，還要求設(shè)計人員具有對結(jié)構(gòu)本性的正確認識、豐富的經(jīng)驗和準確的判斷。

需要改進和努力的方向

1）應(yīng)該更加重視結(jié)構(gòu)的耐久性問題

橋梁在建造和使用過程中，一定會受到環(huán)境、有害化學(xué)物質(zhì)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(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分不同程度的損傷和劣化。在大跨橋梁領(lǐng)域，國內(nèi)從上世紀80年代以來，修建了大量的斜拉橋；雖然迄今為止出現(xiàn)倒塌或嚴重損害的例子很少，但已經(jīng)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(jīng)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性設(shè)計有關(guān)，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(jié)構(gòu)耐久性的決定性因素是來自構(gòu)造上（也即設(shè)計上）的缺陷。

國內(nèi)從上世紀90年代開始重視了對結(jié)構(gòu)耐久性的研究，也取得了不少成果。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(jié)構(gòu)和設(shè)計的角度及如何以設(shè)計和施工人員易于接受和操作的方式來改善橋梁耐久性卻很少有人研究。而且，長期以來，人們一直偏重于結(jié)構(gòu)計算方法的研究，卻忽視了對總體構(gòu)造和細節(jié)處理方面的關(guān)注。結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計與常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計有著本質(zhì)的區(qū)別，目前需要努力將耐久性的研究從定性分析向定量分析發(fā)展。

國外的橋梁設(shè)計有鑒于耐久性不足導(dǎo)致的嚴重損失，近年來十分重視提高結(jié)構(gòu)物的耐久性并將其作為重要的設(shè)計原則，統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細節(jié)，強調(diào)使結(jié)構(gòu)易于檢查、維修，以保證橋梁的安全使用、盡可能地減少維修費用，取得了較好的綜合經(jīng)濟效益。實際上，國內(nèi)外的研究和實踐都表明，結(jié)構(gòu)耐久性對于橋梁的安全運營和經(jīng)濟性起著決定性作用。

2）重視對疲勞損傷的研究

橋梁結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載和風荷載都是動荷載，會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力，不但會引起結(jié)構(gòu)的振動，還會引起結(jié)構(gòu)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。如果宏觀裂紋不得到有效控制，極有可能會引起材料、結(jié)構(gòu)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(zāi)難性的。

疲勞損傷過去一直被認為是鋼橋設(shè)計中的核心問題，由鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，但對于使用期受腐蝕的鋼筋混凝土構(gòu)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僅僅指對整個結(jié)構(gòu)而言，事實上橋梁結(jié)構(gòu)常常由于某些關(guān)鍵部位的局部疲勞失效而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)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

汽車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；其二是橋梁通行的車流量超過原設(shè)計；另一種是車輛違規(guī)超載。前兩種產(chǎn)生的原因主要是設(shè)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(xiàn)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(yīng)力幅度加大、損傷加劇，甚至?xí)霈F(xiàn)一些超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞事故。另一方面，由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復(fù)，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和耐久性。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(jié)構(gòu)內(nèi)部已經(jīng)受到損傷，構(gòu)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(jié)構(gòu)產(chǎn)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(chǎn)生較大的變形。這些都會對結(jié)構(gòu)長期的使用性能和耐久性產(chǎn)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。

4）積極借鑒國外的經(jīng)驗和成果

國內(nèi)橋梁設(shè)計存在的主要問題是結(jié)構(gòu)正常使用性能差（指與設(shè)計期望相比，可歸結(jié)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(jié)構(gòu)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(chǎn)生固然與目前國內(nèi)施工質(zhì)量和管理水平較低有關(guān)，但平心而論，既然這種現(xiàn)狀不能在短期內(nèi)得到解決，那么作為工程設(shè)計人員就應(yīng)該在正視這一問題的前提，充分考慮到現(xiàn)階段的施工和管理水平和材料工藝水平，采用適當?shù)陌踩?、適當?shù)脑O(shè)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。特別是橋梁存在的耐久性和安全性問題很多與結(jié)構(gòu)體系或使用材料選擇不合理及結(jié)構(gòu)細節(jié)處理不當有關(guān)。