市政路桥设计中的安全性和耐久性分析

市政路桥设计中的安全性和耐久性分析

汪少悅

艾亦康咨询（深圳）有限公司（518000）

摘要：近些年，我国经济持续稳定发展，促进了城市规模的扩大，也让各种市政路桥工程项目的规模扩大，数量增多，让施工水平得到了进一步的提升。为了顺应时代的发展，在开展市政路桥工程设计工作时，需要综合考虑到不同方面的因素，达到安全性和耐久性设计的目标，规范设计的流程，保障设计的效果，为后续施工工作的开展奠定良好的基础。

关键词：市政路桥设计；安全性；耐久性

一、市政路桥安全性与耐久性概述

在进行市政路桥设计时首先考虑的应该是安全性问题，安全性除了表现在设计层面上，还体现在施工阶段和使用阶段上，需要有关部门引起高度重视。具体内容如下：（1）施工阶段的安全性。目前很多施工单位都在追求经济实用、美观大方及安全施工，普遍认为只有保证市政路桥设计安全，才能够展现出市政路桥自身价值，增加人们对整体设计的满意度。这时施工单位可以从多个角度着手，如对现有施工人员进行培训、引入先进施工工艺等，全面提升市政路桥安全性。（2）使用阶段的安全性。保证使用阶段的安全性要求施工人员从施工材料、整体设计等层面出发，积极做好以上几项工作并对现有资源加以整合，便能够提升使用阶段的安全性，最大化减少故障发生率。而市政路桥耐久性则表现在延长使用寿命和引入保养方法上，为了从根本上延长市政路桥使用寿命，有关部门应该注重原材料的采购、先进施工技术的应用等方面内容，在满足人们日益增长的需求同时，可以增加市政路桥使用年限。在选择保养方法上，有关部门极易忽略这项工作重要性，通常在进行设计时不考虑具体的保养方法，甚至设计人员不清楚保养方法的种类，从而导致完工后的保养方案没有落实到位。所以当市政路桥投入正常使用后，保养便成为了一项极为繁琐的工作，大大增加了支出成本。

二、市政路桥的设计原则及思路

1.设计原则

在市政路桥设计实践当中，其设计原则一方面是要使路桥项目满足其市政工程建设的实际需求，将路桥本身的安全性能以及功能保障视作是设计工作的出发点，使路桥得到更好的使用，为此应当坚持耐久适用的原则；另一方面则是在不断创新设计理念、采用新工艺、新材料以提升设计成果的过程当中，必须要充分考虑到安全性、耐久性等要素，不能因为追求设计层面的创新突破而降低对于安全性和耐久性方面的要求。

2.设计思路

在市政路桥设计实践当中，其设计思路主要可遵循三个方面：（1）健全完善设计工作的规章制度，为具体设计环节当中的各项工作提供依据，确保实际设计按既定标准要求进行；（2）强化设计人员的专业培训以及工作协调，使设计人员能够将自身专业技能与市政项目实际相结合，能够站在全局角度来开展设计工作，并与诸如勘察、施工等各环节工作人员保持紧密的沟通配合，形成设计工作的合力；（3）组织对实际设计方案进行反复的分析研讨，可以精选多套设计方案来进行比较论证，提高设计方案的科学可行性，同时针对设计方案当中存在的问题或不规范之处，需要及时予以改进调整。

三、提高市政路桥设计安全性与耐久性的措施

1.抗震结构设计

在桥梁抗震设计中，可通过创建有限元模型检查地震模型横截面最薄弱的部分。在应用过程中，利用SAP2000有限元分析软件构建几何模型，输入桥梁材料属性、截面属性、单元属性、工程进程及反应谱等，通过动力特性分析、时程分析、反应谱分析的计算模式，输出该桥梁设计中的地震响应、滞回曲线等。按照地震要求进行桥梁结构计算，以此对其他部分进行抗震分析，保证其符合抗震要求。通过此种方法可提高建筑抗震特性，改变其结构自然振动周期，以免发生地震后产生共振，且利用地震结构特点，以螺旋标准的扭转尺寸及整体稳定性设计桥梁抗震结构。

2.抗疲劳损伤设计

路桥施工后需要吸收的动态负载量过大，不可避免地会产生疲劳损伤。当前大部分桥梁工程选用混凝土、钢材等材料，这些材料具有不规则连续性，易产生裂缝，项目如若未能及时处理检测，则会影响其安全性。因此，本工程中要求设计人员对工程疲劳参数认真进行计算与验证，多方位模拟混凝土的抗压性、抗侵蚀性，以多角度试验考察获得的混凝土质量比，通过冲击试验，确定常温下钢材存在胞陛，所以，为保证桥梁安全，选择低系数、低韧性材料，为结构安全性提供支撑。在材料选择中，选用高性能钢，其结构具备良好的耐蚀性与可焊性，使用环氧跚旨将钢筋与钢绞线包覆，避免钢筋腐蚀；混凝土选用高性能混凝土，在路面上选用环氧沥青混凝土，以增强该工程路面耐磨性、强度及密实度。在此过程中，应严格根据国家规范展开设计，避免出现成本控制与设计要求不符的情况。

3.提高载荷能力

在市政路桥工程中，荷载能力对其耐久性、安全性具有较大影响。市政道路普遍存在超载情况，外部压力过大，超过路桥承载力，则会引发质量问题，进而导致耐久性与安全性降低。因此，在该工程设计中，应当提高桥梁承载力，在了解工程通行量的基础上，通过限重、限高方式应对超载情况，以免造成桥面损伤。并且设置专用公交车道，分散路面压力。

4.增加混凝土保护层

保护层作为保护混凝土与钢筋之间黏结强度的屏障，同样可保护钢筋免受腐蚀，避免有害介质入侵至内部。经研究可知，扩散氯离子至钢筋表面时间与保护层厚度成正比，扩散二氧化碳速度也与保护层厚度有密切联系。通常，保护层越厚，则钢铁表面免侵蚀时间越长，可降低钢筋腐蚀率，提高耐久性翻。因此，工程中可适当增加混凝土保护层厚度，以提高其结构耐久性。在工程在材料选择中，应用高性能混凝土，且在路面上采取环氧沥青混凝土，以增强其密实度与耐磨性。

5.结构与构件选型

选用箱型截面，以提高整体结构刚度，减少疲劳振动。选用全预应力结构，在主桥结构的水平及垂直构件上添加预应力，以避免出现结构性裂缝。在设计构件断面中，选择恰当的钢筋间距，以适应混凝土骨料粒度、强度及密度分布，棱角外观断面也应当增强混凝土密度强度。桥梁结构设置抗剪切、防渗透与拉伸的防水层，沥青混凝土与防水涂层两者之间的附着力需大于钢筋混凝土与沥青混凝土路面之间的附着力。伸缩缝作为桥面设计的重要部分，对桥梁灵活性具有直接影响，在工程中选用横向且两端有翘头的伸缩缝，整体结构构成闭合良好的u形槽，以避免桥梁伸缩缝排水泄露至墩盖梁上。并且，在铺装桥面顶面时，特别是连续梁负弯矩截面，需做好防水层设置，以免梁内渗水，设计排水需在伸缩缝环节加强。

6.优化施工工艺

在摊铺施工前，应当做好系统全面检查，内容涉及摊铺机械与路面基层，在使用摊铺机械前应做好预热处理。设定时间超过1h，实际温度超过100℃。此过程中，重点在于检查摊铺机械，保证振捣装置始终处于有效工作状态，保证路面达到设计平整度、高度及密实度，在摊铺路面中应选用改性粉质黏土，且保证其具有可摊铺性，以免产生整车料或大面积麻面问题。当做好摊铺检查后，即可展开摊铺作业，现场安排1～2人负责检查，防范施工人员、车辆及其他机械碰撞钢丝或支撑杆，开始摊铺施工时，需检查混合料温度确保其超过150℃，以提高施工质量。

参考文献：

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[2]李晓冬.桥梁结构耐久性差表现及原因分析[J].科技信息（科学教研），2009（18）：62.

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