路桥设计中的安全性和耐久性

时间:2024-05-21 人气:

摘 要:路桥工程是公路交通的重要枢纽,其对公路交通的正常运行具有重要的意义,但是在路桥设计中对安全性和耐久性的重视不足,导致桥梁结构的耐久性能不足、承载能力较低。本文主要针对路桥设计中的安全性和耐久性问题进行研究。

关键词:路桥设计;安全性;耐久性

路桥是道路运输体系中至关重要的组成部分,它起到了区域跨越的作用,因此,在路桥设计中需要专业的工作人员能够进行多方因素的考虑,并需要对具体的情况予以具体的分析,加强对于现代路桥设计当中耐久性的分析,找出问题的原因并研究出改进措施。只有路桥设计的耐久性达标,才能够保证路桥使用安全。

1 路桥结构设计中的安全性和耐久性问题

1.路桥结构设计低等级

在路桥结构设计过程中,设计荷载等级偏低,不符合现代路桥设计规范的基本要求。同时,路桥交通中超载车辆数量逐年增多,导致现代道路和桥梁的安全性降低。

2.抗震结构设计不足

在路桥结构设计中,需要重点关注结构的抗震设计。由于我国大部分地区处于地震区,不符合抗震规范要求的桥梁结构抗震设计,可能在地震灾害发生时,无法承受地震对路桥结构造成的破坏。同时,对路桥工程的重要结构抗震设计研究所,特别是中小桥梁不进行桥梁抗震设计,抗震设计模型与实际结构有一定的偏差,结果在抗震设计和实际模型抗震性能差异较大。

3.缺乏耐久性设计

在路桥工程中,混凝土碳化、冻融破坏、氯离子侵蚀和防腐蚀设计等考虑不完善。例如,在道路和桥梁结构受冻融循环破坏的影响,会导致混凝土结构的内部结构出现变化,其结构受到冻融循环破坏后出现累积损伤和脱落现象。在混凝土结构中,混凝土的弹性模量和结构出现大幅降低。混凝土碳化可能破坏混凝土保护层,破坏钢筋的保护层导致钢筋发生生锈的,钢筋表面积减小。由于大部分混凝土结构暴露于空气中,而空气CO2通过混凝土表面的孔隙扩散到结构中,和碱性物质中的孔隙溶液(Ca(OH)2)发生酸碱中和反应。此外,CO2气体和硅酸钙水合物、硅酸钙、硅酸钙等碳化反应材料,并生产碳酸钙。碳酸钙主要产品碳酸盐化反应属于不溶物,碳化反应产生的材料体积增加10%,碳化反应时间长会导致混凝土盖的腐蚀开裂。氯离子侵蚀是钢筋耐久性下降的重要原因。

4.施工安全管理有漏洞

在路桥工程施工中,安全问题是路桥工程施工中的首先需要重视的问题。而在路桥工程实际施工中,安全管理环节上存在一定的疏忽之处,导致在市政设备施工过程中发生安全事故,不仅影响工程的正常开展,且给施工人员安全造成人身伤亡。同时,路桥工程施工中的安全监管体制不完善。在路桥工程施工过程中,对安全施工的重视程度不足,使得安全施工监管不到位,一些安全施工的管理体制仅仅局限于形式,不能很好地解决、克服,而导致市政施工中出现的安全问题。

2 解决路桥设计中耐久性与安全性相关问题的方法

1.提高设计水平,改善方案设计思路

针对公路桥梁设计规范中存在的不足之处,组织设计专家、施工经验丰富的人员、监理工程师进行公路桥梁规范的修订,完善设计规范,提高公路桥梁设计标准,为公路桥梁的设计、施工、运营做基本依据。路桥设计单位需要定期对参与、从事公路桥梁设计的人员进行教育培训,以提高设计人员的设计知识,对桥梁施工过程中的材料、施工机械有一个全新的理解和全方位的感受,提高设计人员对于城市路桥所处环境的动态变化设计水平。

2.更新设计理念

2.1高度重视路桥载荷

路桥的超载问题是较为普遍的问题之一,其主要是由于长期遭受行车碾压,甚至出现超载等状况造成的。如果路桥通行量超过了当初的设计预期,加上路桥使用过程中,运行车辆本身的超载行为,或路桥自身使用寿命已经达到预期年限,都将会导致路桥载荷超出的问题,进而严重损害路桥质量,缩短其使用寿命。在设计过程中就可以进行充分的考虑,根据实际的超载情况进行科学性的设计或者是解决方案。

2.2重视路桥的疲劳损伤

设计中还需要重视路桥未来使用过程中,可能会出现的疲劳损伤程度,因此,要求不仅在设计阶段,需要全面考虑结构设计的合理性,还应当重视路桥的一些关键结构部位,考虑其实际承受力影响。同时,可以通过提升路桥的承载能力,来降低疲劳损伤可能带来的损害,例如在设计中,预测路桥今后的使用情况,加强相应部分的设计,提升其坚实度与稳固性。

3.优化路桥工程的安全性、耐久性设计

3.1增加混凝土保护层厚度

混凝土保护层的设置,旨在保护路桥工程钢筋与混凝土之间的粘结强度,同时还可以保障钢筋本身的使用质量,发挥保护屏障的作用,预防有害介质的入侵,影响钢筋混凝土的质量。实际研究发现,如果有氯离子扩散于钢筋的表面,其扩散时间和保护层厚度之间,通常呈现平方成正比的关系;而二氧化碳的扩散速度,则也会与保护层厚度呈现密切的关系。通常情况下,混凝土的保护层厚度越厚,则能够保护钢筋免受侵蚀的时间也就越长,可见,增加混凝土保护层的厚度将有助于提高混凝土结构耐久性。

3.2优化原材料的选择

采用具备高性能的钢筋结构,可以有效改善工程整体的可焊性与耐腐蚀性能。运用环氧树脂来包裹钢筋与钢绞线,同样可以达到保护钢筋材料,避免腐蚀的作用。而对于工程施工的混凝土材料,建议选用具备高性能的混凝土,同时可以在路面上,设计运用环氧沥青混凝土,该材料能够起到增强路面混凝土强度、提高耐磨性和整体密实度的效果。就当前的市政路桥中,此类材料的实际运用情况,预计在未来工程中,将会采用耐碱玻璃纤维,以增强沥青混凝土的韧性,从而提高工程质量。因为沥青材料在接触水之后,会立刻发生水化反应,其反应的初期会导致混凝土pH值的迅速升高,因此,如果市政路桥工程采用了沥青为原材料,则要求采用具有较强耐碱性能的纤维,用以抵抗碱度环境,加强工程的耐久性能。

3.3重视结构、构件的合理选型

在市政路桥的设计中,建议尽可能多地运用箱形截面,这种截面形式能够有效地提高整体结构的刚度,降低路桥的疲劳振动。另外,为了防止路桥出现结构性裂缝问题,可以在主桥结构的垂直、水平构件上,分别施加一定的预应力,形成一个全预应力结构,从而达到控制结构形变,防止裂缝的作用。而对于构件的断面设计,应当适当加强混凝土棱角外观断面的密度与强度,同时控制混凝土骨料粒度的分布、密度以及强度,合理安排钢筋设置间距。另外,针对桥梁结构,还可以通过设置具有防渗透、抗剪切与拉伸作用的防水层来实现。需要注意的是,防水涂层与沥青混凝土的铺装层之间,其附着力应当高于沥青混凝土路面与钢筋混凝土桥之间存在的附着力,在桥面的顶面、连续梁负弯矩界面上,都可以适当设置该防水层,以达到防治水分渗透的作用,从而避免影响工程质量。

3 结语

完善路桥设计中的安全性与耐久性,应当从实际角度出发,提升道路桥梁使用期限,严格监督设计阶段的细节问题。不能盲目追求道路桥梁工程的施工速度,进而忽视对路桥耐久性和安全性的相关测试,不能对配套检测维护很好的落实。

参考文献

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