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1、国内桥梁设计存在的主要问题 (1) 摘要：国内现行规范对桥梁设计提出的要求是适用、经 济、安全、美观，这些要求基本上包含了人们关心的所有重 要问题。关键词：道路桥梁 具体的设计过程按承载能力和正常使用两种极限 状态来进行。前者是控制结构在丧失服务能力临界状态时的 承载能力、设计的基本原则是要求荷载效应不利组合的设计 值，必须小于或等于结构抗力的设计值。 利用荷载安全系数、 材料安全系数及工作条件系数来考虑不确定因素作用下的 结构总体的安全储备，是一个半概率的极限状态设计法。可 以认为是对安全性要求的保证。后者控制结构在正常使用状 态时应力、裂缝和变形小于一定的限值，对应于适用性的要 求。暂且不
2、论这些控制方程和计算理论是否完全合理，它们 至少从定性和定量的形式上保证了安全性和适用性两项要 求，而对于经济、美观的要求则没有具体的指标进行衡量。 当然，在方案设计和评审阶段会考虑到经济和美观的要求； 但需要指出的是该阶段对经济性的评估往往是只注重考虑 建设成本，而对于后期的养护、维修等的长期综合成本缺乏 考虑，因此这种评估经常是比较片面的。一个典型的例子是 斜拉桥的换索问题。由于目前技术水平的限制，斜拉桥拉索 的平均使用寿命在 20 年到 30 年之间，也就是在其服役期期 间至少要进行一次换索，如果考虑到后期换索的巨大投入， 那么在跨度 1000 米以下的桥型竞争中，悬索桥与斜拉桥在 经济
3、性方面的差距将大大减小。现在，国内的结构设计过程中，有这样的倾向：设计中 考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使 用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使 用时的性能表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。实 际上，目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种 概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进 行专门的耐久性设计（从材料、结构措施及设计程序上上保 证耐久性，并明确声明在何种维护和使用条件下，桥梁具有 哪种程度的耐久性） 。这些倾向在一定程度上导致了当前工 程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果；也 与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性
4、、适用性的趋势 相违背；也不符合结构动态和综合经济性（考虑结构建设、 使用、维护等整个周期的费用）的要求。桥梁安全性、耐久性差的主要原因 1）施工和管理水平低 国内外多座桥梁的突然破坏与倒塌，已使工程界对桥梁 安全性问题倍加关注。一般的看法认为当前的工程事故主要 是野蛮施工和管理腐败所导致。对于短期内发生的诸如突然 破坏与倒塌，多是由于施工质量没有达到规范和设计要求， 典型的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等；也有个 别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题，更 是对桥梁安全造成致命的损害。而大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，出现了影 响正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只
5、使用了几年、 甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不足的问题，这也与施 工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不足及目 前广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题（主要原因包 括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施 加不合理等） 。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正 常使用产生明显的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非 常不利的危害。2）设计理论和结构构造体系不够完善在承认施工存在问题的同时，也不可否认，在桥梁设计 领域，特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多 可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结 构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范
6、规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的 安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常 出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结 构整体性和延性不足，冗余性小；有的计算图式和受力路线 不明确，造成局部受力过大；有的混凝土强度等级过低、保 护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄；这些都削弱 了结构耐久性，会严重影响结构的安全性。不少桥梁、虽然 满足了设计规范的强度要求，仅用了510年就因为耐久性出了问题影响结构安全。结构耐久性不足已成为最现实的一 个安全问题，设计时要从构
7、造、材料等角度采取措施加强结 构耐久性。不同的环境和使用条件、不同的设计对象都会对结构体 系提出不同的布局和构造等方面的要求。规范再详细也不能 包罗本应由设计人员解决的各种问题、规范更新得再快也适 应不了新认识、新技术、新材料快速发展对结构提出的各种 新的要求。因此，合理可靠的结构设计除了满足规范的要求 外，还要求设计人员具有对结构本性的正确认识、丰富的经 验和准确的判断。需要改进和努力的方向1 ）应该更加重视结构的耐久性问题 桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学 物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为 因素等外来作用，同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断 退化，从而
8、导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。在大跨 桥梁领域，国内从上世纪 80 年代以来，修建了大量的斜拉 桥；虽然迄今为止出现倒塌或严重损害的例子很少，但已经 有多座桥梁因为拉索的耐久性问题而不得不提前换索，既影 响了使用又增大了经济损失。需要指出的是，很多这类问题与没有进行合理的耐久性 设计有关，这也促使人们重新认识桥梁的耐久性问题。大量 的病害实例也证明，除了施工和材料方面的原因，影响结构 耐久性的决定性因素是来自构造上（也即设计上）的缺陷。国内从上世纪 90 年代开始重视了对结构耐久性的研究， 也取得了不少成果。这些研究大多是从材料和统计分析的角 度进行的，对如何从结构和设计的角度及如何以设计和施工 人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性却很少有人 研究。而且，长期以来，人们一直偏重于结构计算方法的研 究，却忽视了对总体构造和细节处理方面的关注。结构的耐 久性设计与常规的结构设计有着本质的区别，目前需要努力 将耐久性的研究从定性分析向定量分析发展。（作者：3C0ME未知本文来源于爬虫自动抓取，如有侵犯权 益请联系 service 立即删除）
