桥梁结构的安全度和耐久性
浅谈桥梁结构安全性与耐久性

王 荣华
( 江苏省交通划设计 院股份有 限公 司 ,南京 2 00 ) 105
摘
要 :近 年 来 ,桥 梁垮 塌 事故 越 来越频繁 , 已引起 了社会 各界 对桥 梁结 构安全 与
耐 久性 问题 的倍 加 关 注。桥 梁安 全性 与 耐久性 问题 已成 为 当前我 国桥 梁建 设十 分迫
切 需要 解 决的 问题 。 文章描 述 了现 阶段我 国桥 梁结构安 全性 与耐 久性概 况 ,结合 一 些桥 梁垮 塌 事故 ,分析 了桥 梁 结构安 全性 与耐 久性 差 的主要 原 因及 经验 教 训 ,提 出
了提 高桥 梁结构 安全 性 与耐 久性 的对 策建议 。
关键 词 :桥 梁 ;安 全性 ;耐 久性 ;原 因分析 ;对 策 中 图分类 号 :U 4 文献标 识码 :A di 036/ . s . 7 一24 . 1 .10 8 47 o:1 .99jin 1 l 3 x2 2 0 . s 6 0 0 文章 编号 :17 一2 4 (0 2 1 o4— 5 6 l 3 X 2 1 )0 —0 3 0
已十分 迫 切 。 根 据 多 年 工 作 实 践 和 研 读 相 关 文
献 _I] 14的体 会 ,阐述 了现 阶段我 国桥 梁结构 安 全性
与耐久 性概 况 ,结 合 一些 桥梁 垮 塌事 故 ,总结 分 析 了其 主要原 因及 经 验教 训 ,提 出了提 高桥 梁结 构 安
年的杭州钱江三桥引桥桥面塌落 ;1 9日,重达 10 6 吨 的严重 超 载货 车 ,通 过 北 京 市 宝 山寺 白河 桥 时 , 造成 桥梁 坍 塌 。 19 年 宁波 招 宝 山 混 凝 土 斜 拉 桥 在悬 拼 到 2 98 3 段 时 突然被 压 溃 ;19 年 1 4日 ,重 庆綦 江彩 虹 99 月
道路桥梁设计与施工中的安全性与耐久性

道路桥梁设计与施工中的安全性与耐久性道路桥梁作为交通建设的重要组成部分,其设计与施工中的安全性与耐久性问题一直备受关注。
道路桥梁的安全性和耐久性直接关系到人民群众的出行安全和国家交通基础设施的长期可持续发展。
如何确保道路桥梁设计与施工中的安全性与耐久性成为了一个亟待解决的问题。
一、安全性1.设计阶段安全性考虑在道路桥梁的设计阶段,安全性应该是首要考虑的因素。
一方面是要根据实地勘察和实际交通情况,合理确定桥梁的设计参数,包括桥梁的跨度、承载能力和结构形式等,以确保桥梁在使用过程中能够安全可靠地承载各种荷载。
还要考虑到桥梁的抗震性能和抗风性能,在地震、台风等自然灾害发生时能够保证桥梁的安全性。
2. 施工阶段安全性管理在桥梁的施工阶段,安全性管理显得尤为重要。
首先要做好施工前的安全检查,确定好施工方案和施工工艺,以减少施工过程中的安全隐患。
其次要严格执行各项施工安全规程,确保施工过程中符合相关法规要求,杜绝违章施工行为。
还要加强对施工人员的安全教育和培训,提高员工的安全意识和应急处置能力,减少因人为操作失误导致的安全事故发生。
二、耐久性桥梁的耐久性取决于选用材料的质量和性能。
在桥梁设计阶段,应该根据桥梁的使用环境和受力情况选择适宜的结构材料,包括桥墩、桥台、桥梁板、钢材等,确保其耐久性和抗腐蚀性。
在材料的选用上,要做到既要求材料的质量满足国家标准,又要兼顾材料的经济性和可靠性,防止选用劣质材料导致桥梁耐久性下降。
在桥梁的施工阶段,要严格执行相关的质量管理规程,保障桥梁施工的质量。
包括做好施工前的土建基础施工、桥梁的主体结构施工、桥面铺装施工等工序的质量控制,确保施工过程中的各项工序符合设计图纸和规范要求。
要对每个施工工序进行全程监督和检测,确保施工质量和施工工艺的可靠性。
3.日常养护与维修桥梁的耐久性还取决于日常的养护与维修工作。
桥梁的日常养护应该得到重视,包括对桥梁结构的定期检查和维护,对桥梁结构的破损和腐蚀部分进行及时修复和更换,保证桥梁的使用质量。
浅谈桥梁结构的安全陛与耐久性

座 桥梁倒 塌 ,可能是 “ 偶然 ” 天之 内4 ;9 座桥
梁垮 塌 l 倾斜 ,一定 有必 然 。 座
11 桥梁 安全事 故概览 .
财产损失和恶劣的社会影响 ,已引起社会各界的关 注。分析和研究桥梁结构安全与耐久性问题 ,避免 或减少桥梁垮塌事故再 次发生 、人 间悲剧再次重
2 1年7 1 日至7 1 日,我 国9 之 内5 01 月 1 月 9 天 座桥
全和社会和谐稳定。近些年来 ,随着我国经济建设 的高速发展 ,桥梁工程建设规模不断扩大,桥梁在 现代化建设中发挥 了重要作用 。随着桥梁建设的增 多,桥梁垮塌事故时有发生 ,且越来越频繁 , 危害
越 来越 大 ,伤亡越 来越 多 ,造 成 了巨大 的人 民生命
1 现 阶段 我 国桥 梁结构 安全 性 与 耐久 性概 况
第 2期
王 荣华 :浅谈桥 梁 结构 的安 全 性与 耐久 性
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通过北京市宝山寺 白河桥时 ,造成桥梁坍塌 。
近年来 发生 的一 些桥 梁垮 塌事 故还 有 :19 年 98
了桥 梁结 构安 全 性 与 耐 久 性 差 的 主要 原 因及 经验 教 训 ,提 出 了提 高桥 梁 结构 安 全 性 与 耐 久 性
的对策。
关键 词
桥 梁 安 全性 U4 4
耐 久性
原 因分 析 A
对策
中 图分类 号
文献标识 码
P ei i a y Dic s i n o a e y a d Du a i t f Brd e S r c u e r l n r s u so n S f t n r b l y o i g t u t r m i
文章编号 :L I 0 3 ( 0 20 一 O6 0 J O 一 2 5 2 1 )2 O4 — 5
桥梁结构安全性和耐久性分析

的桥梁设计工作 开展进度和实际情况分析来看 ,我国 目 前 的桥梁设计安全 性和耐久性问题在 定程度上得到 了改善,但是其中存在 的个别 问题仍时
有发生 。 因此在设计中我们 需要积极的借 鉴国内外成功经验, 除了加 强对施 工质量管理措施 外, 更是要从桥梁设计入手, 从 结构体系和构造 的角度去做 好安全性和耐久性工作 ,对各 项容易引发桥梁 安全性和耐久性 的因素进行
国外 的桥梁设计过程 中,各种桥梁 问题导致的耐久性和安全性不足 问 题逐渐 显现 , 造成了严重的经济损 失和社会损失。近年来, 桥梁 设计工 作人 员卜 分重视提高结构物 的耐久性并将其作为重要的设计原则,统 考虑合 理的结构御局和构造细节 , 强调使结构易 于检奄 、 维修 , 以保证桥梁 的安伞 使用、 尽可能地减少维修 费用 , 取得 了较好的综合经济效益。 实际上 , 国内外 的研究和实践都表明,结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着 决定 性作用。 3 、 加大对车辆荷载力度设 计 桥梁中的汽车超载问题 ,一般由于过 去修筑较早的桥梁工程对于车辆 荷载设 计不够 , 以致于在车辆行驶过程 中出现诸多的超载 隐患, 使得 车辆在 行驶中对桥梁造成超荷载重压 , 进而引发桥梁裂缝。因此 , 在桥梁设计中需 加强考虑,汽车超载主要 有二种情况:其一是早期修建 的老桥超龄负载运 营; 其二是桥梁通行的车流量超过原设计。 四、 桥 梁 设 计 思 路 国 内桥 梁 设计 存 在 的 主要 问题 是 结 构 正 常使 用 性 能 差 、耐 久 性 和 安 全 性差。 这些 问题的产生固然与国内施工质量和管理水1 z 较低有关, 但平心而 论, 既然这种现状不能在短期内得到解决, 那么作为工程 设计人员就应该在 正视设 计中的安全性和耐久性 ,充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材 料 工艺水平, 运用适 当的设计方法来保证桥梁使用性能的达到要求 , 这才是 更 为主动和有效的方法 。 五、 结束语
桥梁技术状况评定标准

桥梁技术状况评定标准桥梁是连接两地的重要交通工程,其安全性、稳定性和耐久性直接关系到交通运输的顺畅和人民生命财产的安全。
因此,对桥梁技术状况进行评定是非常重要的。
桥梁技术状况评定标准是指对桥梁结构、材料、施工工艺等方面进行综合评价的一套标准体系,其目的是为了及时发现桥梁存在的问题,采取相应的维修和加固措施,确保桥梁的安全和可靠性。
本文将从桥梁技术状况评定标准的内容和实施方法两个方面进行介绍。
首先,桥梁技术状况评定标准的内容主要包括桥梁结构的安全性、材料的耐久性、施工工艺的合理性等方面。
在评定桥梁结构的安全性时,需要考虑桥梁的承载能力、抗震性能、抗风性能等因素,通过对桥梁结构的计算分析和现场检测,确定桥梁的结构是否存在裂缝、变形、变形等安全隐患。
评定桥梁材料的耐久性时,需要考虑材料的强度、耐久性、防腐性等因素,通过对桥梁材料的取样检测和实验室试验,确定材料的使用年限和是否需要更换。
评定桥梁施工工艺的合理性时,需要考虑施工工艺的合理性、施工质量和施工工艺的适应性等因素,通过对桥梁的施工记录和施工工艺进行检查,确定施工工艺是否存在质量问题和安全隐患。
其次,桥梁技术状况评定标准的实施方法主要包括桥梁结构的计算分析、现场检测、材料的取样检测、实验室试验和施工工艺的检查等方法。
在进行桥梁结构的计算分析时,需要采用有限元分析等先进的计算方法,对桥梁的结构进行受力分析和稳定性分析,确定桥梁的承载能力和安全系数。
在进行现场检测时,需要采用无损检测、振动测试等技术手段,对桥梁的结构进行检测,发现桥梁存在的裂缝、变形等安全隐患。
在进行材料的取样检测和实验室试验时,需要采用化学分析、物理试验等方法,对桥梁材料进行检测,确定材料的强度、耐久性等指标。
在进行施工工艺的检查时,需要对施工记录和施工工艺进行检查,发现施工工艺存在的质量问题和安全隐患。
综上所述,桥梁技术状况评定标准是确保桥梁安全和可靠性的重要手段,其内容包括桥梁结构的安全性、材料的耐久性、施工工艺的合理性等方面,其实施方法包括桥梁结构的计算分析、现场检测、材料的取样检测、实验室试验和施工工艺的检查等方法。
桥梁设计的安全性和耐久性分析

3 对桥梁 的超 载问题分析
近年来 , 随着交通量的增加特 别是超 载车辆的大幅增加, 使国省干线公路 、 梁不胜重荷, 桥 超限运输是破坏公 路和桥 梁的 “ 杀手” 每年 因超限运输造成 的公路损坏维修费用达几十亿 元, , 因超 限运输造成的车毁人亡的交通事 故更是 不胜 枚举。 通运输部公路局有关负责人说 , 交 超限超 载运 输对公路、 桥梁造成的损坏是毁灭性 的, 它是掠夺
很少有人研究 。往往 只满足 于规 范对结构强度计算上的安全度需要 ,忽视对结构体 系、结 构构造 、结构材料 、 结构维护及结构耐久性 等方面问题 的考虑 。有的结构整体性和延性不足 ,冗余性小 :有 的计算 简图和传力路线 不明确 ,造 成局部 受力过大 ;有的混凝 土强度 等级偏低 、钢 筋保护 层厚度过 小 、钢筋 直径过 细 、构件 截面过
在设计 、制 造 、架设及后期维护 中需特别注意钢桥构造 细节的疲劳问题 。近2 年来 ,疲劳损伤的研究 已进入混 0
凝土结构 ,但对于使用期受腐蚀 的钢筋混 凝土构件的动态性 能和疲劳性能的研究还需加强 。对疲劳损伤的研究
不仅仅指对 整个结构而言 ,事 实上桥 梁结构常常 由于某些关键 部位的局部疲劳失效而导致整个结构的失效 ,例
并将其 作为重要的设计原则 ,统一考虑合理 的结构布局和构造 细节 ,强调使结构易于检查 、维修 ,以保证 桥梁 的安全使用 、尽可能地减少维修费 用 ,取 得了较 好的综 合经济效益。实际上 ,国内外的研究和实践 都表 明 ,结
构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性 起着决定性作用。
14∥ 6
薄 。以上问题 的存在削弱 了结构的耐久性及安全性 。长期以来 ,人们一直偏 重于结 构计算 方法的研究 ,却忽视
桥梁设计中的安全性和耐久性问题分析
桥梁设计中的安全性和耐久性问题分析随着社会的不断发展,大型桥梁越来越多地出现在我们的生活中。
由于桥梁作为交通和物流的重要设施,其安全性和耐久性显得尤为重要。
实现桥梁的安全和持久需要考虑多个因素,如设计准则、建材、建造技术、环境压力等。
在本文中,我们将对桥梁安全性和耐久性问题进行分析。
一、安全性问题桥梁的安全性是指桥梁在使用过程中,可以满足设计结构的强度和稳定性要求,不会发生破坏或崩塌等事故,以保障用户的生命和财产安全。
为保障桥梁的安全性,我们需要重点考虑以下因素:1.设计准则在桥梁的设计过程中,需要充分考虑设计准则的要求,包括桥梁的承载能力、抗震能力、弯曲刚度、疲劳寿命等。
同时,还需要考虑桥梁在使用过程中的应力、变形和温度等因素,以确保桥梁的安全和稳定。
2.建材选择桥梁的建造必须选用高强度、高耐久的建材,以增加桥梁的承载能力和稳定性。
在建材的选择上,需要考虑物理特性、机械特性、耐腐蚀特性、工艺性等多个因素,以保障桥梁建造质量。
3.施工工艺桥梁的施工必须遵循正确、科学的施工工艺。
在施工中,需要密切关注施工现场的安全问题,确保施工作业人员和行人的安全。
同时,还需要注意现场环境的压力和变化,尤其是在高海拔、狭窄、风大、雪大等特殊环境下施工时更要重视安全问题。
二、耐久性问题桥梁的耐久性是指桥梁在使用过程中,可以经受住自然环境和人工因素的作用,不失效,不腐蚀,不失去性能,保持长期稳定使用。
为保证桥梁的耐久性,我们需要考虑以下因素:1.材料腐蚀桥梁在长期使用中会经受到复杂的环境压力,如高温、高湿、雨雪、酸雨等,这些因素可能导致桥梁材料的腐蚀和老化。
因此,在选材时需要考虑材料的抗腐蚀、耐老化等特性,以降低桥梁的腐蚀度。
2.氧化桥梁在长期使用过程中会经受到大气氧化等因素的影响,可能导致材料的氧化、老化等问题。
因此,在选材时,需要选择具有良好氧化特性的材料,同时在施工过程中应合理设计桥梁的观察檐来增加桥梁的遮阳性能,降低自身长期暴露于自然环境的可能。
桥梁设计中的安全性和耐久性问题分析
桥梁设计中的安全性和耐久性问题分析桥梁是连接两地的重要交通通道,其设计具有重要的安全性和耐久性问题。
本文将从桥梁设计中的安全性和耐久性问题进行分析,探讨如何提高桥梁的安全性和耐久性。
一、桥梁设计中的安全性问题在桥梁设计中,安全性是首要考虑的因素。
桥梁的安全性主要包括结构安全和使用安全两个方面。
结构安全是指桥梁的承载能力和抗震能力,而使用安全是指桥梁在使用过程中的安全性能。
1、结构安全桥梁的结构安全是指桥梁在承载荷载和外力作用下不发生破坏和变形。
桥梁的结构安全问题主要包括以下几个方面:(1)荷载标准:桥梁设计应该依据当地的交通流量和车辆荷载情况来确定荷载标准。
如果荷载标准设定不合理,就会导致桥梁结构安全风险增加。
(2)材料选择:桥梁的结构材料应该具有良好的承载性能和耐久性能。
在材料选择方面需要考虑材料的强度、韧性、耐久性等因素,以确保桥梁的结构安全。
(3)抗震设计:地震是桥梁结构安全的重要威胁之一,因此桥梁设计应该考虑地震荷载的作用,合理进行抗震设计,提高桥梁的抗震能力。
2、使用安全(1)交通安全:桥梁是交通运输的重要通道,因此在设计时需要考虑桥梁的通行能力、通行安全等因素,确保桥梁的使用安全。
(2)防护设施:桥梁的设计应该考虑人行道、护栏、标志等防护设施的设置,以保障行人和车辆的安全。
(3)养护维修:桥梁的使用寿命受到养护维修的影响,因此在设计时需要考虑桥梁的养护问题,确保桥梁的使用安全。
桥梁的耐久性是指桥梁在使用过程中能够保持良好的结构性能和服务性能,具有较长的使用寿命。
桥梁的耐久性问题主要包括以下几个方面:1、材料耐久性桥梁结构材料的耐久性是保障桥梁长期使用的重要因素。
常用的桥梁结构材料包括混凝土、钢材、预应力混凝土等,这些材料的耐久性直接影响着桥梁的使用寿命。
因此在桥梁设计中需要考虑材料的耐久性,选择耐久性好的材料来保障桥梁的使用寿命。
2、养护保养桥梁的养护维修是保障桥梁耐久性的重要措施。
桥梁设计中的安全性和耐久性问题
桥梁设计中的安全性和耐久性问题在当前桥梁的使用过程中,普遍存在着安全性差、耐久性差的问题,影响桥梁的使用寿命。
因此,在桥梁的设计的过程中要考虑桥梁的安全性和耐久性,提高桥梁的运输安全。
标签:桥梁设计;安全性;耐久性;问题【Abstract】In the current process of using the bridge,the prevalence of poor security,poor durability problems affecting the life of the bridge. Therefore,in the bridge design process to consider the safety and durability of the bridge,the bridge to improve transportation safety.【Key Words】bridge design; safety; durability; problems1、前言在桥梁设计的过程中要对桥梁的安全性和耐久性进行考虑,避免桥梁在使用的过程中由于腐蚀降低桥梁的使用寿命和运行安全,提高桥梁的运行能力。
2、桥梁设计的基本原则桥梁是铁路、公路或城市道路的重要组成部分,特别是大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重要意义。
因此,公路桥梁应根据所在公路的作用、性质和将来发展的需要,除应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求外,还应按照美观和有利环保的原则进行设计,并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。
首先,从安全耐久来看。
所设计的桥梁结构在强度、稳定和耐久性方面应有足够的安全储备;对于通行大吨位船舶的河道,除按规定加大桥孔跨径外,必要时设置防撞构筑物等;对修建在地震区的桥梁,应按抗震要求采取防震措施;对于大跨柔性桥梁,尚应考虑风振效应。
桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量(包括行人通道);桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝;桥跨结构的下方要有利于泄洪、通航(跨河桥)或车辆(立交桥)和行人的通行(早桥);桥梁的两端要便于车辆的进入和疏散,而不致产生交通堵塞现象等;考虑综合利用,方便各种管线(水、电气、通信等)的搭载。
对桥梁工程结构安全性和耐久性的反思
工程管理 的漏洞与制度不完善或是执行 落实的不 到位等一 系 列深层 次问题 。 国家 已制定 了专 门的工程质 量管理 的法律法 规 , 明确规定 工程 质量事故终 身问责制 。 并 可每 次事故 造成 的损 失是 否都 由责任者全部担 责, 这些 事故的责任者是否都 得到 了相应的惩处 等等, 也反 映出行业 管理机制和法律 法规
疑问 : 桥板有否进行相应 的结拇 l 生能试验 ? 整跨 桥板整体 坍 位 , 施工方设有专 门的现场检测人员进行检测 , 并委托有资质
塌, 一是说 明桥板横 向拉 结 没有 问题 ; 二是说明纵 向没有拉 的检 测单位进行全 程复检, 程竣_ 收时有专 门的验收机 工 T验
结或 是严重不足, 施T 上存 在严重缺 陷。 桥板 的结构性 能试 构进行严格验 收, 验收合格方可使用。 按照这样严格 的操作 流 验是非常 重要 的, 一旦结构 性能不满 足要求 , 极易造 成桥 就
视。因此 , 类似的悲剧一再重演。
( 2)施工 和管理 水 平低 近年来 , 国内外发生 的一系列桥梁 的破坏与坍塌事 故 ,
大多 年限较短 , 通常在5 l 年 , ~ 0 有些年 限极 短的甚至才 竣工
一
为了杜绝这一现象 , 通过技术探 讨和立法确定不 同类 应 型桥梁合理 的使用 寿命。 对于桥梁合理 的使 用寿命期 内出现 问题 , 应建 立 寿命期 内的问责制并严肃 查处 。 除对 责任单 位
造 成安全 隐患 ; 的因钢绞线断裂 伸长率不足造成结构整 体 有
事故终身 问责 制的规定 缺乏可操作性 , 行起来 难度较大 。 执 因此 , 易滋生行业不 良行 为和腐败现象 , 行业管理机制和 极 使 法律法规遭到相应的破坏, 势必影响到最终的工程 质量 。
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桥梁结构的安全度和耐久性问题摘要近年来桥梁结构的安全度和耐久性问题日益被人们所重视。
本文论述了桥梁结构安全度和耐久性的内涵,综述了国内外桥梁结构安全度和耐久性问题应关注的有关问题及研究趋势,提出了相关对策措施。
以期引起人们对此问题的高度重视,促进我国桥梁建设事业的发展。
1 引言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。
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(中小桥梁主要关注经济性,而大型和特大型桥梁对美观问题越来越重视);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、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。
人类进入二十一世纪后,世界各地纷纷建造大规模的桥梁(特别是大跨径桥梁和立交桥梁),随着我国现代化进程的加快,桥梁建设进入新的发展阶段。
桥梁做为建桥所在地城市景观的重要组成部分,依其工程寿命将存在相当长的时间。
因此桥梁结构的安全度和耐久性问题已引起人们的高度重视。
近年来国内外发生不少桥梁倒塌事故,很多是属于非正常设计和非正常施工造成的,其中包含着工程建设出现的腐败现象(如重庆綦江虹桥倒塌事故),亟需加强法治,严格执行基建程序,确保工程质量。
国外专家曾说过:“规范的超载系数,绝不可能达到足以防备设计可能的大错误,但是许许多多的中小错误都可以用规范的超载系数来防备。
”“规范是分析、设计和偏于安全的思路的结合。
”桥梁结构的安全度与耐久性是一对孪生兄弟,需慎重研究,统筹考虑。
近些年我们面临的情况是:桥梁结构安全问题虽已受到重视,但各种事故却时有发生;耐久性常被忽略,却潜伏着不安全的隐患,影响着桥梁结构的使用年限。
2 桥梁安全度和耐久性的内涵何谓桥梁结构的安度?桥梁结构的安全度亦是合理地确定桥梁的结构可靠度。
结构可靠性的定义为:结构在规定的时间内(即设计基准期),在规定的条件下,完成预定功能的能力.它包括安全性、适用性、耐久性三个方面。
用概率来研究和描述就是所谓的结构可靠度。
其安全性就是指结构在正常施工和正常使用条件下,承受可能出现的各种作用的能力以及在偶然事件发生和发生后仍保持必要的整体稳定性的能力;适用性是指结构在正常使用条件下满足预定使用要求的能力;耐久性是指结构在正常使用条件下,随时间变化而仍能满足预定功能要求的能力。
我们所关注的桥梁结构的安全度亦既桥梁结构的可靠度评价,主要是其承载能力的评定和确定。
在这方面公路桥梁结构做了深入的研究。
其结构可靠度指标β作为概率极限状态设计下结构安全度的主要度量指标,是衡量桥梁结构可靠性相对统一的数量化指标。
我国现行的公路桥梁结构按承载能力极限状态下,采用目标可靠度评价指标,反映了我国公路桥梁结构设计的可靠度水平。
目前我国桥梁在结构安全度亦既可靠度评价方面主要参照《公路桥涵设计规范》。
何谓桥梁的耐久性问题?应该说此问题是近20年来逐渐被人们所重视。
我国桥梁结构要略晚于建筑结构领域对此问题的研究。
在世界范围内,对混凝土耐久性的重视始于上世纪70 年代末。
清华大学陈肇元院士曾撰文指出:“建筑物的耐久性是建筑物及其构件在给定的期限内并在各种作用下维持其功能的能力,而建筑物及其构件的使用寿命则是在其建造完工或生产制成以后,仅在一般的维护条件下,其所有性能均能满足原定要求的期限。
”英国学者也提出:“耐久性预测不可能是一门精确的科学,建筑物的预测寿命只能是个估计。
”国内外专家近年来十分关注桥梁结构在设计基准期内,是否满足预定的功能要求作为桥梁可靠性评价的重要指标。
如美国的北卡罗来那和明尼苏达等州,将桥梁剩余寿命作为评价桥梁的重要因素。
研究成果表明,耐久性的研究和评价对桥梁结构寿命的延长和防止重大事故的发生将会产生巨大的经济效益和社会效益。
总体说来,桥梁耐久性是对未来的预测。
国际标准ISO2394:1998《结构可靠性总原则》中明确:“结构设计的目的是尽量减小结构或结构构件的失效概率,保证其可靠度……。
结构与结构构件的耐久性是指其在工作寿命期内,在适当的维护条件下在其所处环境中保持正常工作的能力。
”并提出要注意一些相关因素的影响,如结构预期用途、要求的性能、环境条件、材料性能、结构体系、构件形状、结构细部构造、工艺质量和控制水平、专门的防护措施以及在设计工作寿命期的维护等。
3 应关注的有关问题近些年来国内外在桥梁建设上,涉及安全度和耐久性出现的问题屡见不鲜甚至出现危急公众的安全事件。
因此如下若干问题应引起桥梁建设者的高度关注:3.1 已建常规桥梁设计标准低,造成安全隐患我国在20 世纪60~70 年代修建的桥梁,限于当时的社会经济发展水平,其设计荷载标准较低,而且大部分城市和公路桥梁如今仍在服役,已不适应交通量日益增长的需要,面临着恢复和提高现有旧桥的承载能力及通行能力,延长桥梁的使用寿命,消除交通安全隐患。
我们知道桥梁安全性的评价实质就是其承载能力评定,它是桥梁可靠性评价的主要内容。
通过调查发现,不少城市已建的常规桥梁结构(指一般结构)因设计、施工、材料、养护管理、交通荷载的变化以及所在环境的浸蚀、偶然事故等原因所引起桥梁整体或组成它的基本部件,在强度、变形、刚度等方面的损坏而影响桥梁结构在正常使用条件下的安全性和耐久性方面存在相当多的问题。
3.2 车辆超载对桥梁结构的损害近年来车辆严重超载对桥梁的安全度和耐久性带来很大的隐患。
我国华北和华南地区的一些桥梁,由于经常过往超载的车辆(如运煤车,货柜车),造成桥梁结构严重受损,其使用寿命大大缩短,甚至出现危及人民群众生命财产安全的重大隐患。
3.3 混凝土品质的变化造成桥梁使用寿命和耐久性降低在过去的一个时期,人们关注混凝土的质量往往是以单一的强度指标作为标准,导致了我国水泥工业对水泥强度的片面追求。
而水泥细度的增加,水泥熟料中早期强度的提高,促使水泥矿物成份含量增大。
这些措施虽有利于提高混凝土的强度,但不利其耐久性。
而混凝土养护不利,以及外部环境的恶化(酸雨等),都对混凝土造成严重腐蚀,造成桥梁使用寿命和耐久性的降低。
自20 世纪80 年代以来,工程建设领域以提高耐久性为目标,广泛采用高性能混凝土,已在世界各地引起人们的广泛重视。
桥梁结构从下部结构到上部结构,从中小跨径到大跨径,高性能混凝土得到了广泛的应用,耐久性和结构强度均提高了一倍左右。
研究成果表明,高性能混凝土通过增加活性掺料减少水泥用量,具有良好的耐久性、工作性、强度和体积的稳定性。
3.4 北方桥梁除冰盐对桥梁耐久性产生不利影响自20 世纪70 年代开始,我国北方地区为保证冬季雪后道路交通畅通,在立交桥梁上为融化冰雪大量采用除冰盐。
通过调查发现,使用10~20 年左右的桥梁,除冰盐对桥梁结构的钢筋产生严重的腐蚀,使用不到10 年的桥梁,在氯离子影响范围,钢筋也处于锈蚀状态。
由于我国北方冬季气候非常干燥,使用除冰盐后,盐水很容易进入结构混凝土中而达到饱和,当外界环境非常干燥时,混凝土中的水流方向发生逆转,纯水通过混凝土的毛细孔向外蒸发,混凝土内部的盐分浓度增加,又使其向混凝土内部扩散,并形成恶性循环。
据调查,除冰盐引起的钢筋锈蚀是北方桥梁结构破坏的重要原因。
按照欧洲国家对混凝中钢筋腐蚀速度的研究成果,钢筋开始锈蚀至破坏的时间约为总寿命的1/3。
近年来在部分城市推广的新型除雪剂仍含有盐分,对桥梁耐久性亦造成不利的影响。
3.5 桥梁结构防水不当影响结构的安全性和耐久性从20 世纪90 年代初,人们对桥梁防水技术开始关注并进行专题研究不少桥梁不做防水或防水不利造成桥面渗水、钢筋锈蚀、铺装层剥落、碱骨料反应等,引起混凝土胀裂等严重损坏问题,严重影响了桥梁的耐久性和正常使用寿命,以及行车的舒适性和安全性。
3.6 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。
3.7 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,并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。