橋梁結(jié)構(gòu)涉及的安全性問題

1、 橋梁結(jié)構(gòu)涉及的安全性問題 筆者始終在從事橋梁施工階段的監(jiān)理工作，在施工監(jiān)理過程中，發(fā)覺影響橋梁使用平安性、耐久性方面存在著若干問題，緣由涉及到設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理等方方面面。本文僅從設(shè)計(jì)方面的若干問題進(jìn)行分析，并提出一些對策措施。 一、詳細(xì)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)方面 設(shè)計(jì)人員沒有結(jié)合橋梁所在地區(qū)的材料實(shí)際供應(yīng)狀況。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)，優(yōu)質(zhì)的砂石子材料一般不多，假如設(shè)計(jì)高強(qiáng)度混凝土(如預(yù)應(yīng)力空心梁混凝土設(shè)計(jì)為C50)，將可能給施工造成很大困難。因此，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，橋梁混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)為C40為妥。而在市區(qū)，預(yù)應(yīng)力空心梁混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)為C40或C50均可，因市區(qū)一般都有商品混凝土基地，砂石材料供應(yīng)質(zhì)量有保障。 設(shè)計(jì)人員

2、對鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)洪水位了解不詳，常常導(dǎo)致設(shè)計(jì)時樁基系梁位置較低，施工困難，造成系梁結(jié)構(gòu)質(zhì)量不易保證。監(jiān)理單位應(yīng)當(dāng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)單位，適當(dāng)提高系梁標(biāo)高。 構(gòu)造設(shè)計(jì)存在漏洞。典型問題是伸縮縫處僅設(shè)一般橡膠支座。應(yīng)改為橡膠活動支座，否則在汽車荷載作用下伸縮縫處易拉裂，一般橡膠支座變形，極大地影響結(jié)構(gòu)平安和耐久性。監(jiān)理人員應(yīng)準(zhǔn)時發(fā)覺問題，建議業(yè)主要求設(shè)計(jì)單位進(jìn)行支座變更。 橋面沒有設(shè)計(jì)整體鋼筋網(wǎng)，沒有考慮汽車超載問題。超載現(xiàn)象在我國大路運(yùn)輸中較為普遍，汽車超載營運(yùn)，會對橋梁結(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(qiáng)管理外，設(shè)計(jì)時也需要對超載帶來的后果進(jìn)行討論、分析。 伸縮縫處空心梁預(yù)埋數(shù)量不

3、足，監(jiān)理及施工單位必需事先做好復(fù)查工作。樁基主筋愛護(hù)層與建筑制圖不全都，施工及監(jiān)理單位必需非常留意這一問題，否則樁基主盤愛護(hù)層難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 二、結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)問題 橋梁在建筑和使用過程中，肯定會受到環(huán)境、有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，并要承受車輛、風(fēng)、地震、疲憊、超載、人為因素等外來作用，同時橋梁所采納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。 在大跨度橋梁領(lǐng)域，國內(nèi)從上世紀(jì)80年月以來，建筑了大量的斜拉橋。雖然迄今為止消失倒塌或嚴(yán)峻損害的例子很少，但已經(jīng)有多座橋梁由于拉索的耐久性問題而不得不提前換索，既影響了使用，又帶來了經(jīng)濟(jì)損失。 需要指出的是，許多這類問題與沒有進(jìn)

4、行合理的耐久平安性設(shè)計(jì)有關(guān)，這也促使人們重新熟悉橋梁的耐久性問題。大量的病害實(shí)例也證明，除了施工和材料方面的緣由，影響結(jié)構(gòu)耐久性的根本因素是來自構(gòu)造設(shè)計(jì)上的缺陷。 國內(nèi)從上世紀(jì)90年月開頭重視了對結(jié)構(gòu)耐久平安性的討論，也取得了不少成果。而這些討論大多是從材料和統(tǒng)計(jì)分析的角度進(jìn)行的，對如何從結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的角度來改善橋梁耐久平安性卻很少有人討論。而且，長期以來，人們始終偏重于結(jié)構(gòu)計(jì)算方法的討論，卻忽視了對總體構(gòu)造和細(xì)節(jié)處理方面的關(guān)注。因此，需要努力將耐久平安性的討論從定性分析向定量分析進(jìn)展。 三、結(jié)構(gòu)的疲憊損傷問題 橋梁結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載和風(fēng)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

5、結(jié)構(gòu)的振動，還會引起結(jié)構(gòu)的累積疲憊損傷。 由于橋梁所采納的材料并非是勻稱和連續(xù)的，實(shí)際上存在很多微小的缺陷，在循環(huán)荷載作用下，這些微缺陷會漸漸進(jìn)展、合并形成損傷，并逐步在材料中形成宏觀裂紋。假如宏觀裂紋得不到有效掌握，極有可能會引起材料、結(jié)構(gòu)的脆性斷裂。早期疲憊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。 疲憊損傷過去始終被認(rèn)為是鋼橋設(shè)計(jì)中的核心問題，由鋼結(jié)構(gòu)疲憊引起的鋼材開裂案例較多，亦有不少因疲憊斷裂引起橋梁垮塌的例子。近20年來，疲憊損傷的討論已進(jìn)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)性能和疲憊性能的討論還需加強(qiáng)。 對疲憊損傷的討論不應(yīng)僅對整個結(jié)構(gòu)而言，還應(yīng)當(dāng)重視

6、某些關(guān)鍵部位的局部疲憊失效問題。 四、橋梁的超載問題 橋梁超載主要有三種狀況：其一是早期修建的老橋超齡負(fù)載運(yùn)營;其二是橋梁通行的實(shí)際車流量超過設(shè)計(jì)流量;另一種是車輛違規(guī)超載。前兩種產(chǎn)生的緣由主要是設(shè)計(jì)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(yùn)，后兩種超載現(xiàn)象在我國大路運(yùn)輸中較為普遍。 橋梁的超載一方面可能引發(fā)疲憊問題。超載會使橋梁疲憊應(yīng)力幅度加大、損傷加劇，甚至?xí)б恍┏d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平安性。例如，混凝土橋梁始終被認(rèn)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，原來不該開裂的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或原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(qiáng)管理外，也需要對超