道路桥梁工程中的耐久性设计研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：李康（1987），男，汉族，江西萍乡人。-82-道路桥梁工程中的耐久性设计研究 李 康 江西玖章建设有限公司，江西 萍乡 337000 摘要：摘要：道路桥梁建设对于我国国民经济的进一步发展有着重要的促进作用，在社会经济不断发展的当下，道路桥梁工程建设量持续增多，我国的道路里程也在不断延长。近些年，随着科学技术的进一步发展，我国道路桥梁建设技术不断提升。但是，在车流量和运输量持续增加的当下，道路桥梁的耐久性也需要应对更大的挑战，这就需要在道路桥梁设计过程中，更加注重其耐久性。本文主要探究分析道路桥梁工程中的耐久性设计，希望在提升道路桥梁的耐久性方面发挥一些有利价值。关键词：关键词：道路桥梁工程；耐久性；设计 中图分类号：中图分类号：U41 0 引言 道路桥梁是进行交通运输的重要基础设施，对于我国国民经济的进一步发展有着重要的促进作用。道路桥梁工程的耐久性设计是指在设计和建造过程中考虑桥梁构造的使用年限和抗老化能力，以确保桥梁在设计寿命内能够安全、可靠地运行。随着道路桥梁运输量的进一步提升，在实际的道路桥梁工程中，经常会出现混凝土表面剥落或龟裂、钢构造被腐蚀、桥面铺装的开裂或损坏等多种耐久性问题，道路桥梁的耐久性也需要应对更大的挑战，这就需要在道路桥梁设计过程中，更加注重其耐久性。由此可以看出，本文对路桥工程耐久性设计展开研究对于桥梁工程的进一步发展具有一定的现实意义。1 影响道路桥梁耐久性的要素 对于道路桥梁来说，影响其耐久性的要素较多，在桥梁的设计、施工和维护过程中，应综合考虑各种要素，并采取相应的措施以保障桥梁的长期安全运行。常见的影响道路桥梁耐久性的要素主要有：环境要素、荷载和使用条件、材料及其质量、构造设计和施工办法、养护和维修管理等。1.1 环境要素 环境要素是影响桥梁耐久性的主要要素之一。包括气候条件（如温度变化、湿度、降雨量等）、大气中的化学物质（如氧气、二氧化碳、盐等）以及环境污染（如大气污染、水体污染等）。这些要素会导致桥梁构造遭受腐蚀、侵蚀和老化。例如，在寒冷地区，温度的周期性变化会导致桥梁材料发生冻融循环。当水渗入混凝土或其他材料中时，随着温度的下降，水分在被冻结之后会出现膨胀现象，产生内部应力，从而导致混凝土的龟裂和剥落。在温度较高时，尤其是在夏季，温度持续升高会引起道路桥梁内部构造的膨胀和收缩，从而使得桥梁构造的应力过于聚集，最终出现变形，进而影响道路桥梁的耐久性。长期暴露在大气中的道路桥梁会受到降雨的侵蚀，尤其是在雨水排泄系统存在问题的情况下。进一步地，水分还可能渗入混凝土构造中，引起混凝土的龟裂和钢筋的锈蚀。1.2 荷载和使用条件 桥梁所承受的荷载和使用条件也会影响其耐久性。常见的荷载包括车辆荷载、风荷载、地震荷载等。以及频繁的交通流量和频繁的变形（如伸缩、振动等），会导致桥梁构造产生疲劳和应力集中，进而影响其寿命。疲劳主要就是指材料在受到反复应力作用下逐渐失效的现象。当车辆经过桥梁时，会产生周期性的荷载作用，如果荷载作用频率超过材料的承载能力，就容易导致疲劳破坏。应力集中就是指当荷载集中在某一点或某一区域时，会导致该处的应力超过材料的极限承载能力，从而引发构造破坏或塌陷。变形就是当荷载超过桥梁的设计承载能力时，会导致构造产生塑性变形或超限变形，从而影响桥梁的稳定性和耐久性。1.3 材料及其质量 桥梁的材料选择和质量直接关系到其耐久性，不同材料具有不同的耐久性特性，如混凝土的抗冻性、抗腐蚀性能，钢材的防锈涂层等。同时，施工过程中中国科技期刊数据库 工业 A-83-材料的质量控制也是确保桥梁耐久性的重要环节。选择高强度的材料能够增加桥梁的承载能力，能够使其承受更大的荷载，提高桥梁的安全性和耐久性。选择耐腐蚀性较好的建材则能够有效减少道路桥梁构造的侵蚀，从而进一步延长桥梁的使用年限。选择具有良好耐久性和耐候性的材料能够减少由于环境要素引起的材料老化、龟裂、腐蚀等问题，提高桥梁的耐久性。1.4 构造设计和施工办法 桥梁的构造设计和施工办法也会对其耐久性产生影响。科学的构造设计可以使桥梁能够承受预期的荷载，减少应力聚集，提高桥梁的稳定性和耐久性。高质量的施工可以更好的保证桥梁构造的科学性和材料性能，减少构造缺陷和质量问题，提高桥梁的耐久性。合理的防水设计和施工可以有效保障桥梁的使用年限，减少保养和维护成本。1.5 养护和维修管理 养护和维修管理对于延长桥梁的使用年限也起着至关重要的作用。及时的养护和定期的维修可以发现和解决潜在的问题，避免小问题发展成大问题，同时也能保持桥梁构造的良好状态。例如，养护和维修管理可以及时发现并修复桥梁构造中的缺陷，如裂缝、腐蚀、破损等；通过修复和保养，还可以减少桥梁构造和材料的损坏和老化，提高桥梁的性能和耐久性，进一步延缓桥梁的疲劳破坏和衰败。2 道路桥梁耐久性设计的重要性 在道路桥梁工程中，设计时加强对桥梁的耐久性的重视十分重要，通过重视道路桥梁耐久性设计，能够有效拓展道路桥梁的使用年限、降低道路桥梁的维修成本、提高道路桥梁的安全性能、减少路桥维修对交通的影响等。以下是对道路桥梁耐久性设计的重要性的具体阐述。2.1 能够有效拓展道路桥梁的使用年限 良好的耐久性设计可以拓展道路桥梁的使用年限，道路桥梁使用年限通常较久，可达数十年或者更久。耐久性设计能够减少桥梁的构造缺陷和材料损坏，延缓老化和破坏的发生，从而拓展道路桥梁的使用年限。2.2 能够降低道路桥梁的维修成本 通过耐久性设计可以减少桥梁的维修和养护工作，如果桥梁出现了损坏和缺陷，就需要进行修复和维护，而维修和养护的成本通常是很高的。耐久性设计可以有效减少维修频率和维修规模，降低维修成本。2.3 能够提高道路桥梁的安全性能 耐久性设计可以使道路桥梁变得更加安全，降低安全事故的发生概率。如果桥梁在建成通车后出现构造缺陷和材料损坏，就会降低桥梁的安全性能，甚至引发事故。通过科学的的耐久性设计，可以减少桥梁的构造缺陷和材料损伤，使道路桥梁变得更加安全。2.4 能够减少路桥维修对交通的影响 道路桥梁是道路交通的重要组成部分，对交通流量有着重要影响。如果桥梁发生了构造缺陷和材料损坏，就需要进行维修和修复，从而会对交通造成一定的影响，甚至需要临时关闭桥梁。耐久性设计可以减少桥梁的维修频率和维修时间，减少对交通的影响。3 提高道路桥梁工程耐久性的具体策略 由于道路桥梁工程的耐久性十分重要，因此，在工程中应该注重对其进行耐久性设计，对各式各样的影响道路桥梁耐久性的要素进行充分把握，以进一步提高道路桥梁的耐久性。笔者根据相关工作经验，以及查阅相关文献资料，在充分认识到影响道路桥梁耐久性的各种要素的基础上，主要提出：重视桥梁构造的耐久性设计、重视桥梁建材的耐久性设计、重视道路桥梁施工技术、加强管理与养护等策略，以下主要对提高道路桥梁工程耐久性的具体策略的相关阐述。3.1 重视桥梁构造的耐久性设计 在道路桥梁工程中，其构造设计是影响桥梁耐久性的一个重要要素，因此，在进行耐久性设计时，应该充分重视桥梁构造的耐久性。首先，应该制定并强化桥梁构造耐久性的相关要求和标准，明朗设计指标、材料选用、构造形式等要求。其次，发展和应用先进的构造设计方法，如性能设计、抗灾设计等，以提高桥梁构造的耐久性能。再次，应该着重选择构造材料，选择具有良好耐久性能的构造材料，如高强度混凝土、耐腐蚀钢材等，以确保桥梁的使用年限和构造安全。接着，应该提前关注桥梁构造在应用阶段的变化，如温度变化、荷载变化、腐蚀环境等要素，通过合理的设计提高构造的耐久性。然后，在施工环节做好质量把控工作，确保构造材料和工艺与设计要求相适应，减少施工质量不过关对桥梁构造耐久性的影响。最后，中国科技期刊数据库 工业 A-84-完善桥梁构造的定期监测和评估制度，对构造进行定期巡视和检查,并通过及时评估以了解桥梁构造的健康状况，以保证问题一经发现就进行修复。3.2 重视桥梁建材的耐久性 除了桥梁构造之外，桥梁键槽也是影响桥梁耐久性的一个关键要素，因此，在进行耐久性设计时，应该充分重视桥梁建材的耐久性。首先，是选择具有较高耐久性能的建材，如高强度混凝土、耐腐蚀钢材等。其次，在建材采购过程中，做好质量把控工作，确保建材符合设计要求。包括对建材的生产工艺、原材料选用、质检等方面进行监督和控制。再次，对材料的寿命进行评估，考虑材料的老化和退化过程，预测材料的使用年限。并根据评估结果，制定合理的养护和维修计划。然后，还需要加强对桥梁材料的科技创新和研发，推动新材料、新工艺的应用。在新材料及新工艺被应用到道路桥梁工程实践中后，相关设计人员应该根据材料性质提出新的设计理念和方案，以进一步提高道路桥梁的耐久性。最后还需要建立材料的监测与检测机制，定期对材料进行检测和评估，及时发现材料出现的变化和损伤，并进行维修和替换，保证桥梁材料的耐久性能。3.3 重视道路桥梁施工技术 在道路桥梁工程中，好的施工技术一定程度上可以提升其耐久性。因此，在道路桥梁耐久性设计实践中应该充分重视对施工技术的选用，根据实际的施工要求，选取相对应的施工技术。首先，完善相应的施工技术标准和指南，明确施工要求和技术控制要点，提供施工技术的指导和参考，确保施工质量和耐久性。其次，需要进一步加强对工人的技术培训，通过培训班、交流宣讲等方式，提高工人的技术水平和理论素养，增强他们对道路桥梁施工技术的认识和理解。再次，积极推广和应用新材料和新技术，如高性能混凝土、新型施工技术等，提高道路桥梁的耐久性和施工质量。然后，建立完善的工程质量把控规范，包括施工质量验收、中间检测、施工过程记录等措施，确保施工过程符合设计规范。最后，还应该不断鼓励施工单位和施工人员提出创新性的施工技术方案和解决方案，以进一步推动道路桥梁施工技术的创新和进步。3.4 重视环境对桥梁耐久性的影响 环境要素是影响桥梁耐久性的主要要素之一，因此，要想进一步提高道路桥梁的耐久性，就需要充分重视环境对桥梁耐久性的影响。在开展道路桥梁工程前，应该对桥梁所处环境进行评估和预测，包括气候条件、大气环境、水环境、土壤环境等，了解环境对桥梁材料和构造的影响，为耐久性设计和维护提供参考。接着，根据桥梁所处的环境条件，采取相应的防腐措施，如防腐涂层、防腐剂加入等，保护桥梁材料免受环境腐蚀的损害。还需要根据桥梁所处的气候条件，进行适应性设计，充分考虑温度变化、湿度变化、冻融循环等要素对桥梁构造的影响，确保桥梁构造在不同气候条件下的坚固性和耐久性。另外，还应该采取措施防止污染物对桥梁构造的侵蚀，如减少周边排放源的对桥梁的污染、定期清理桥梁上的污染物等。3.5 加强管理与养护 加强管理与养护是提升道路桥梁耐久性的有效举措，如果在桥梁建成后，不重视对其开展管理与养护工作，可能会进一步降低桥梁耐久性。因此，在桥梁建成使用过程中，应该充分重视桥梁的管理与养护工作。首先，可以建立完善的道路桥梁养护管理体系，包括制定养护计划、建立档案管理、开展定期检测等，确保对桥梁开展的养护工作有序进行。其次，应该按期巡查桥梁，对桥梁进行全面的构造和功能检测，及时发现问题和隐患，并采取维护手段，确保桥梁的安全和耐久性。再次，还可以利用技术手段对桥梁安全进行监测，通过传感器和监测设备实时监测桥梁构造情况和状态，及时发出报警并采取相应措施。然后，还应该加强桥梁荷载管理，严格控制超限车辆的通行，以减少荷载过大对桥梁构造造成的不利影响，延长桥梁的使用年限。最后，加强对维修养护人员的技术培训，进一步提高维修养护人员的综合素质，提高其对桥梁养护和管理知识的理解和掌握，加强维护工作的专业性和技术水平。4 结语 道路桥梁工程中的耐久性设计是为了保证桥梁在设计寿命内能够满足使用和安全要求，并进一步提高道路桥梁抵抗各种外界环境和荷载作用的能力。在当前，道路桥梁工程数量不断增加，但是许多道路桥梁的耐久性始终存在一定的缺陷，进一步提高道路桥梁的耐久性成为当前路桥工程中的一个重点。本文主要探究分析道路桥梁工程中的耐久性设计，首先阐述了中国科技期刊数据库 工业 A-85-影响道路桥梁耐久性的要素，接着阐述了道路桥梁耐久性设计的重要性，最后对提高道路桥梁工程耐久性的做出了一些具体建议，希望能够为进一步提升道路桥梁的耐久性提供一些有利参考。参考文献 1杨东生.道路桥梁中的安全性与耐久性设计J.工程技术研究,2019,4(24):2.2王俊强.探讨道路桥梁中的安全性与耐久性设计J.城市建设理论研究(电子版),2015(019):2073-2074.3高晨婴.刍议桥梁建设工程中耐久性设计J.桥梁建设工程中耐久性设计,2023(1):09-12.4刘培建.公路桥梁设计中的安全性和耐久性研究J.建筑工程技术与设计,2018(006):2159.5张兴.浅析路桥设计中的安全性和耐久性研究J.中文科技期刊数据库(引文版)工程技术,2021(6):2.