摘要：現(xiàn)在，國內(nèi)的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，一般設(shè)計(jì)中考慮強(qiáng)度多而考慮耐久性少;重視強(qiáng)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(gè)生命周期中最重要的卻恰恰是使用時(shí)的性能表現(xiàn)，是整個(gè)橋梁的關(guān)鍵，所以，我們要從設(shè)計(jì)和結(jié)果入手，對橋梁的結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行研究。

　　關(guān)鍵詞：橋梁、機(jī)構(gòu)、耐久性、研究

　　(一) 路橋設(shè)計(jì)中耐久性設(shè)計(jì)分析

　　隨著我國交通建設(shè)事業(yè)的迅速發(fā)展，對于橋梁耐久性問題應(yīng)有未雨綢繆的思考，因而對其進(jìn)行研究和采取相應(yīng)的措施就應(yīng)格外予以重視。其本質(zhì)是在注意到“量”的同時(shí)，必須注意結(jié)構(gòu)物“質(zhì)”的飛躍和發(fā)展。國內(nèi)現(xiàn)行規(guī)范對橋梁設(shè)計(jì)提出的要求是適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀。但是設(shè)計(jì)中考慮的強(qiáng)度多而耐久性少，重視強(qiáng)度極限狀態(tài)不重視使用極限狀態(tài)，而機(jī)構(gòu)的整個(gè)使用周期中最重要的卻是使用時(shí)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(hù)。如果在現(xiàn)在的大規(guī)模建設(shè)中，不認(rèn)真考慮結(jié)構(gòu)耐久性問題，勢必給將來帶來不良的苦果。在最普遍的意義上，結(jié)構(gòu)的耐久性就是指其維持初始性能(包括安全性、適用性及美觀)的能力。從專業(yè)研究及便于量化的角度，結(jié)構(gòu)的耐久性可更具體的定義為：結(jié)構(gòu)在外界環(huán)境及其他因素(設(shè)計(jì)預(yù)期的正常荷載，對于突發(fā)性災(zāi)害事件不應(yīng)多考慮)共同作用下，在同樣(或等效的)的建設(shè)和運(yùn)營維護(hù)總成本(壽命周期總成本)下，在設(shè)計(jì)使用壽命期內(nèi)，保持預(yù)期的安全性、適用性的能力。即耐久性的內(nèi)涵應(yīng)包括耐久的長壽命及經(jīng)濟(jì)地耐久。在橋梁勘察設(shè)計(jì)方面，隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，大跨度或復(fù)雜的橋型將不斷涌現(xiàn)。高速公路的發(fā)展，對橋梁設(shè)計(jì)亦將提出新的要求。在橋式方案設(shè)計(jì)中，將有可能利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，借助電子計(jì)算機(jī)選出最佳方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，采用空間理論來分析橋梁整體受力已成為可能;以概率統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論，將進(jìn)一步反映在橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中，使橋梁設(shè)計(jì)的安全度得到科學(xué)合理的保證。橋梁美學(xué)作為時(shí)代、民族的文化在某些方面的反映，將愈來愈受到人們的重視：橋梁的面貌將蔚為大觀。橋梁一般講由五大部件和五小部件組成,五大部件是指橋梁承受汽車或其他車輛運(yùn)輸荷載的橋跨上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu),是橋梁結(jié)構(gòu)安全的保證.包括：橋跨結(jié)構(gòu)(或稱橋孔結(jié)構(gòu).上部結(jié)構(gòu))、支座系統(tǒng)、橋墩、橋臺、墩臺基礎(chǔ)。橋梁具體的設(shè)計(jì)過程按承載能力和正常使用兩種極限狀態(tài)來進(jìn)行。前者是控制結(jié)構(gòu)在喪失服務(wù)能力臨界狀態(tài)時(shí)的承載能力、設(shè)計(jì)的基本原則是要求荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值，必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計(jì)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(gè)半概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。可以認(rèn)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(shí)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。

　　(二)橋梁耐久性差的主要原因

　　引起橋梁耐久性差的主要原因有以下幾點(diǎn)：1、橋面鋪裝破壞嚴(yán)重。在車輛(尤其是超載、超限車輛)的長期作用下，尚未達(dá)到預(yù)期年限的橋面板經(jīng)常出現(xiàn)凸凹不平或網(wǎng)狀開裂等破壞現(xiàn)象。橋面鋪裝的過早破壞是世界范圍的難題，特別是在氣候寒冷需要采用除冰鹽消除橋面積雪的國家和地區(qū)，因?yàn)槁塞}侵蝕和凍融破壞的共同作用，橋面鋪裝壽命短、病害嚴(yán)重的情況非常普遍。橋面鋪裝損壞的問題在我國也非常嚴(yán)重，不僅在早期修建的橋梁中大量存在，而且國內(nèi)近年來修建的幾座特大型橋梁在運(yùn)營不到5年就紛紛出現(xiàn)橋面鋪裝損壞的問題，另一方面講，就是由于超載現(xiàn)象嚴(yán)重，會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力,不但會(huì)引起結(jié)構(gòu)的振動(dòng),還會(huì)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(shí)際上存在許多微小的缺陷,在循環(huán)荷載作用下,這些微小缺陷會(huì)逐漸發(fā)展、合并形成損傷,并逐步在材料中形成宏觀裂紋。施工單位偷工減料導(dǎo)致施工質(zhì)量不過關(guān)，外多座橋梁的突然破壞與倒塌一般的看法認(rèn)為當(dāng)前的工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導(dǎo)致。在橋梁設(shè)計(jì)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(jìn)的地方。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)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(jì)，并取用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標(biāo)以保證結(jié)構(gòu)的安全性。大量的橋梁在遠(yuǎn)沒有達(dá)到預(yù)期使用壽命時(shí)，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(yán)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，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(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，典型的問題包括材料強(qiáng)度不足和施工工藝不合格等，所造成的后果是非常嚴(yán)重的。3、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造細(xì)節(jié)不合理。在許多施工單位中，由于結(jié)構(gòu)與構(gòu)造細(xì)節(jié)不合理導(dǎo)致在國內(nèi)橋梁總體設(shè)計(jì)方案的比選過程中，一般由地質(zhì)條件、施工方法、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素來決定方案的取舍，而很少從耐久性的角度來進(jìn)行分析和評價(jià)。例如采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，簡支或連續(xù)，T型梁或箱梁以及跨徑比例、斷面尺寸的擬定等眾多結(jié)構(gòu)與構(gòu)造問題，不但影響經(jīng)濟(jì)性，對橋梁的耐久J勝能也有很大影響，評價(jià)指標(biāo)的缺失，可能導(dǎo)致中選方案的結(jié)構(gòu)耐久性能不足，為運(yùn)營后橋梁出現(xiàn)病害埋下了病根。4、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低。我國公路橋梁荷載標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過多次修改逐步提高的，隨著交通事業(yè)的發(fā)展，舊有橋梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)不能滿足當(dāng)前汽車荷載標(biāo)準(zhǔn)的要求，由此可能導(dǎo)致橋梁耐久性加速劣化，并且由于經(jīng)濟(jì)及社會(huì)條件的限制，我國規(guī)范在橋梁性能及構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)方面的要求一直較低，也在客觀上影響了橋梁的耐久性。

　　(三)路橋結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)

　　橋梁在建造和使用過程中,一定會(huì)受到環(huán)境、有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕,并要承受車輛、風(fēng)、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用,同時(shí)橋梁所采用材料的自身性能也會(huì)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。對于路橋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)我們就要從以下幾方面來進(jìn)行：1、改善橋面鋪裝的抗疲 勞性能, 增強(qiáng)橋梁鋪裝與主梁的結(jié)合方式. 在設(shè)計(jì)中可以從以下幾個(gè)方面來進(jìn)行相應(yīng)的改善, 橋面鋪裝混凝土中摻入鋼纖維,可以明顯提高混凝土的抗疲勞性能,減少開裂;在預(yù)制板頂 增設(shè)抗剪連接鋼筋, 可以有效保證橋面鋪裝整體化混凝土與預(yù)制板緊密結(jié)合, 同時(shí)有利于橋 面鋪裝鋼筋網(wǎng)的定位; 橋面鋪裝鋼筋網(wǎng)采用冷軋帶肋鋼筋網(wǎng), 可以有效提高鋪裝混凝土的強(qiáng) 度和保證施工質(zhì)量.2、橋面防水層 橋面鋪裝與主梁之間的防水層是防止橋面水滲入主梁的第二道防線.不少設(shè)計(jì)中僅單一 采用防水混凝土進(jìn)行防水. 由于防水混凝土屬于剛性防水層, 一旦開裂后防水性能會(huì)大為下降.因此,建議采用采用防水混凝土與防水層相結(jié)合的雙重防水型式,剛?cè)岵?jì),可以有效 阻斷橋面裂隙滲下的水,另一方面還可以加強(qiáng)上層瀝青混凝土與下層鋼筋混凝土的結(jié)合.3、主梁的設(shè)計(jì)。由于主梁是全橋的主要承力構(gòu)件,一般在設(shè)計(jì)當(dāng)中均要進(jìn)行整體分析和局部分析,重視程度 很高,從理論計(jì)算角度均能滿足規(guī)范要求.可是在實(shí)際運(yùn)營當(dāng)中,主梁(主要是箱梁)箱體 內(nèi)長期大量積水的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生, 甚至積水灌滿箱體的情況也有發(fā)生, 極大地?fù)p傷了主梁的 預(yù)應(yīng)力鋼筋和普通鋼筋,使得主梁安全性大大下降.究其原因,很大程度上是對于主梁細(xì)節(jié) 設(shè)計(jì)的不到位, 主梁排水構(gòu)造設(shè)置不夠完善, 橋面積水在長時(shí)間不能排出橋外時(shí)便通過梁頂 裂隙進(jìn)入箱體,進(jìn)而在箱體內(nèi)不斷積累,最終形成箱體內(nèi)積水.對于箱內(nèi)水,必須要設(shè)置排 氣孔,一方面可以使得箱體內(nèi)外氣溫相近,減小局部溫差效應(yīng)引起的局部應(yīng)力, 設(shè)計(jì)中須根據(jù)具體應(yīng)力情況,對主要鋼筋空間位置進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。所以，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該要綜合考慮才使得設(shè)計(jì)真正的合理、經(jīng)濟(jì)、安全、耐久，這些不僅要積極借鑒國外成功的經(jīng)驗(yàn)和做法,還必須認(rèn)真的總結(jié)找出更適合國情的一套設(shè)計(jì)方法和管理經(jīng)驗(yàn),從公路橋梁設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)造的角度等;做好耐久性和安全性。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1、李宏毅、陳朝暉等，結(jié)構(gòu)耐久性應(yīng)用研究現(xiàn)狀綜述[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，(02).

　　2、張寶全，淺析公路橋梁設(shè)計(jì)中的安全性和耐久性[J].黑龍江交通科技，2008，(04).

　　3、張洪濤、魏華，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評估中的應(yīng)用[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2008,(08).