二級結構輔導：橋梁設計改進方向

二級結構輔導：橋梁設計改進方向橋梁在建筑和使用過程中，肯定會受到環(huán)境、有害化學物質(zhì)的侵蝕，并要承受車輛、風、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，從而導致構造各局部不同程度的損傷和劣化。在大跨橋梁領域，國內(nèi)從上世紀80年月以來，修建了大量的斜拉橋；雖然迄今為止消失倒塌或嚴峻損害的例子很少，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，既影響了使用又增大了經(jīng)濟損失。

需要指出的是，許多這類問題與沒有進展合理的耐久性設計有關，這也促使人們重新熟悉橋梁的耐久性問題。大量的病害實例也證明，除了施工和材料方面的緣由，影響構造耐久性的打算性因素是來自構造上（也即設計上）的缺陷。

國內(nèi)從上世紀90年月開頭重視了對構造耐久性的討論，也取得了不少成果。這些討論大多是從材料和統(tǒng)計分析的角度進展的，對如何從構造和設計的角度及如何以設計和施工人員易于承受和操作的方式來改善橋梁耐久性卻很少有人討論。而且，長期以來，人們始終偏重于構造計算方法的討論，卻無視了對總體構造和細節(jié)處理方面的關注。構造的耐久性設計與常規(guī)的構造設計有著本質(zhì)的區(qū)分，目前需要努力將耐久性的討論從定性分析向定量分析進展。

國外的橋梁設計有鑒于耐久性缺乏導致的嚴峻損失，近年來非常重視提高構造物的耐久性并將其作為重要的設計原則，統(tǒng)一考慮合理的構造布局和構造細節(jié)，強調(diào)使構造易于檢查、修理，以保證橋梁的安全使用、盡可能地削減修理費用，取得了較好的綜合經(jīng)濟效益。實際上，國內(nèi)外的討論和實踐都說明，構造耐久性對于橋梁的安全運營和經(jīng)濟性起著打算性作用。

2）重視對疲憊損傷的討論

橋梁構造所承受的車輛荷載和風荷載都是動荷載，會在構造內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應力%考\試大%，不但會引起構造的振動，還會引起構造的累積疲憊損傷。快把構造工程師站點參加保藏夾吧！

由于橋梁所采納的材料并非是勻稱和連續(xù)的，實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。假如宏觀裂紋不得到有效掌握，極有可能會引起材料、構造的脆性斷裂。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難性的。

疲憊損傷過去始終被認為是鋼橋設計中的核心問題，由鋼構造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入混凝土構造，但對于使用期受腐蝕的鋼筋混凝土構件的動態(tài)性能和疲憊性能的討論還需加強。

對疲憊損傷的討論不僅僅指對整個構造而言，事實上橋梁構造經(jīng)常由于某些關鍵部位的局部疲憊失效而導致整個構造的失效，例如斜拉橋拉索錨固端的疲憊損害。

3）充分重視橋梁的超載問題

汽車超載主要有三種狀況：其一是早期修建的老橋超齡負載運營；其二是橋梁通行的車流量超過原設計；另一種是車輛違規(guī)超載。前兩種產(chǎn)生的緣由主要是設計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，后兩種超載現(xiàn)象在我國大路運輸中較為普遍。

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力幅度加大、損傷加劇，甚至會消失一些超載引發(fā)的構造破壞事故。另一方面，由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復，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安全性和耐久性。例如，混凝土橋梁始終被認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，但由于混凝土構造內(nèi)部已經(jīng)受到損傷，構件的開裂彎距降低、剛度下降；于是在正常使用荷載作用下，原來不該開裂的構造產(chǎn)生裂縫或原來較小的裂縫成為超出標準允許的裂縫或產(chǎn)生較大的變形。這些都會對構造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治理外，也需要對超載帶來的后果進展討論、分析。

4）樂觀借鑒國外的閱歷和成果

國內(nèi)橋梁設計存在的主要問題是構造正常使用性能差（指與設計期望相比，可歸結為適用性能差，包括橋梁的過大振動、線形不平順、接頭跳車、構造開裂和過大的變形等）、耐久性和安全性差（包括使用壽命短、維護費用高、安全事故較頻繁等）。這些問題的產(chǎn)生當然與目前國內(nèi)施工質(zhì)量和治理水平較低有關，但平心而論，既然這種現(xiàn)狀不能在短期內(nèi)得到解決，那么作為工程設計人員就應當在正視這一問題的前提，充分考慮到現(xiàn)階段的施工和治理水平和材料工藝水平，采納適當?shù)陌踩?、適當?shù)脑O計方法來保證橋梁使用性能的到達，這才是更為主動和有效的方法。特殊是橋梁存在的耐久性和安全性問題許多與構造體系或使用材料選擇不合理及構造細節(jié)處理不當有關。

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