道路桥梁设计中存在安全风险与有效优化措施

山东工业技术 / 2018年09月22日 11:58
新人求解,是否存在合道高手陈娜摘要:随着我国经济水平和人民生活水平的不断提高,交通运输业的高速发展对道路桥梁的性能提出了越来越高的需求。道路桥梁设计是确保道路桥梁耐用性和安全性的重要环节,因此需要对道

美妆

新人求解,是否存在合道高手

陈娜

摘 要:随着我国经济水平和人民生活水平的不断提高,交通运输业的高速发展对道路桥梁的性能提出了越来越高的需求。道路桥梁设计是确保道路桥梁耐用性和安全性的重要环节,因此需要对道路桥梁设计的质量严格把关。本文将对道路桥梁设计中存在的安全风险及有效优化措施进行研究,希望对其他从业人员有所帮助和借鉴。

关键词:道路桥梁;施工设计;安全风险;优化措施

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.121

0 引言

道路桥梁是交通运输的基础,对促进经济发展、改善人民生活质量具有重要意义。近年来,随着交通运输业的不断发展,交通流量不断增大,同时重型、大型载重车辆不断出现,对道路桥梁的性能要求越来越高,为了确保道路桥梁的耐久性和安全性,必须对设计质量进行严格把关,特别是设计中存在的安全风险,必须引起设计者的重视,同时积极采取有效的优化措施,使道路桥梁更好地为人民生活和社会经济发展服务。

1 道路桥梁设计中存在的安全隐患

1.1 设计目标导致的安全风险

道路桥梁设计前需要对设计目标进行充分和科学的论证,如道路桥梁的最大承载能力、抗震性、车辆运行引起的震动等参数。但是这些参数很可能与实际情况不符,如道路桥梁通行后,通行车辆的最大重量远远超过预想值,或发生泥石流、地震、台风等自然灾害的严重程度超过预想状况。以较低的设计目标进行道路桥梁设计,使道路桥梁的耐用性和安全性在最初阶段就出现了安全风险。

1.2 道路桥梁周边环境因素导致的设计安全风险

道路桥梁设计需要充分结合所在地区的地质状况和环境因素。因为道路桥梁涉及的区域较大,很难进行全面的地质检测,导致个别地点的地质状况与设计所用的数据存在差异,地层构造不稳定或抗压、抗剪能力较差等,如果不能及时发现和解决,很容易导致桥墩、路面等出现沉降,从而对整体的安全性和耐用性造成影响。此外当地的降水强度与风力比预想值大很多时,也容易使道路桥梁的性能受到影响。此外高温导致的道路桥梁出现热胀冷缩现象,如果热胀冷缩值超过设计值也会导致道路桥梁的内部出现应力,可能引起变形、损坏等情况。

1.3 设计过程和管理导致的安全风险

因为各种原因,现阶段我国的道路桥梁设计质量较发达国家落后不少,设计单位的构建方面良莠不齐,不少设计单位的设计人员的专业知识水平和设计经验都明显不足,同时设计管理制度也较为落后。一些设计人员对一些设计因素考虑不周,如交通环境、热胀冷缩与风力等因素,导致道路桥梁在设计中存在较大的安全风险。此外因为不能正确使用设计软件或设计原理应用错误,也会导致安全隐患,如桥梁的结构分布不合理,支座、桥墩等受力较大,且桥梁在弯矩较大处的结构性能不能满足要求,在使用中会出现变形或损坏;或对道路桥梁的抗震性能设计不达标,很容易在出现自然灾害时支座系统出现位移或变形,导致整个道路桥梁的稳定性受到影响。

随着道路桥梁设计规范的不断完善,设计人员对规范的掌握十分牢靠,但是很多设计人员对安全隐患的认识不足,在设计中机械地套用国家标准与规范,虽然道路桥梁的结构强度计算满足了规范的要求,但是很多桥梁最初5-10年使用期间完全满足要求,之后就会出现各种问题,使桥梁的耐久性和安全性受到严重影响。主要原因在于设计时没有充分考虑道路桥梁的结构构造、建造材料等在使用中出现老化、疲劳等因素导致的性能下降,同时在道路桥梁施工、桥梁使用和维护过程中也会出现不少人为错误,都会对道路桥梁的安全性和耐久性造成影响。

当前的道路桥梁设计过程中,对设计人员的要求越来越高,不仅要求满足力学性能,还要有效控制成本,同时实现美观、新颖、环保等设计要求,此外设计周期也很紧张,对方案的论证和优化过程流于形式,很容易导致设计环节的错误不能被发现和改正,导致投入使用后出现安全风险。一些设计人员抄袭其它设计方案,生搬硬套导致道路桥梁在当前的环境和工况下性能难以满足要求,产生较大的安全风险。

1.4 创新导致的安全风险

当前,道路桥梁的设计不断推陈出新,新的结构形式、新材料的应用等都使道路桥梁的设计面临了较大的挑战。新的结构形式很容易使设计人员因经验不足出现设计错误,而新材料的耐久性和稳定性也有待时间的考验,一些特定条件下的缺陷不能及时被发现,很容易导致安全风险。

2 加强道路桥梁安全系数的设计优化措施

2.1 設计目标的科学性

道路桥梁作为车辆行驶时的承载结构,在设计之前必须采用科学的方式确定设计目标。对于最大承载能力,需要以发展的眼光进行分析,结合城市的未来发展规划和交通规划,科学预测运输车辆的类型和数量,从而确定最大道路桥梁的最大承载能力。同时应考虑在道路桥梁使用后在关键路口等位置布置限高、限重等提示,避免超高、超重车辆对道路桥梁的破坏。对于抗震、抗风、抗洪等能力,应充分结合本地的地震、风暴、洪水等历史,同时以类似地区的情况作为参考,确定道路桥梁的抗震、抗风、抗洪等目标。

2.2 加强对地质状况和周边环境的详细了解

设计前加强对道路桥梁所在区域的地质状况和周边环境充分了解,有助于针对不同的地质状况采取不同的地质补强措施,同时避开一些易出现地面沉降的区域,确保道路桥梁的耐久性和安全性,道路、桥梁的平整性也使驾驶体验得到极大改善。同时合理利用当地环境进行施工,能够极大的降低施工成本。因此设计单位必须安排专业的人员对道路桥梁的施工区域进行现场勘查,全面了解道路桥梁建造区域的地质参数,特别是对地质病害问题予以关注。同时将数据详细、真实录入,以便进行分析和计算,充分保证道路桥梁的安全性和耐久性。

2.3 设计方法的准确性

在确定道路桥梁的设计目标及了解所在区域的地质状况和环境状况后,设计人员应充分利用地质状况,对桥梁的构成形式,道路桥梁的构件分布及构件规格等进行充分地设计及优化,加强桥梁五大部件、五大小件的设计处理,强度不满足要求时需采取加固措施。桥墩等重要支撑结构,有时会设置在水域中,设计人员应充分考虑沉降等情况,提供支护体系提高稳定性,此外为减少水流的冲击作用,应结合水流的方向和速度,设置合理的外形减少水流的侵蚀。对于道路桥梁所在地区温差较大的,应格外关注反复热胀冷缩对道路桥梁的影响。

道路桥梁在使用过程中在车辆的作用下,承受着车辆载荷和风载荷等,这些动载荷引起的振动,使桥梁构建内部出现循环变化的应力,在这些内应力的长期作用下,构件不可避免地出现疲劳,构件容易出现微小的损伤,逐渐发展为明显的裂纹等缺陷,构件的力学性能降低后,在原有载荷的作用下,会导致构件的变形或断裂,局部构件的变

形或损害又会导致周边结构的力学工况发生改变,从而产生连锁反应引发更严重的变形或损坏,产生安全风险甚至引起严重的事故。近年来我国的科研机构对金属和混凝土的结构的疲劳进行了大量的研究,疲劳问题有所改善,但是钢筋混凝土结构在使用期间容易受到腐蚀作用,因此其动态性能和疲劳性能还需要进一步研究和完善。

为了提高设计的准确性,设计人员除了对相关规范和标准充分了解外,还需要结合道路桥梁的结构构造、建造材料等特性,充分考虑道路桥梁在使用中出现老化、疲劳等因素及使用不当、维护不当等问题,确保在使用期限内尽可能保持安全性和耐用性。对于类似方案的借鉴,应充分对受力状况和实际地质状况、周边环境等进行论证和改进。

为了提高道路桥梁设计的准确性,设计单位除了通过对设计人员严格把关及加强培训、交流提高设计人员专业水平外,还应注重先进设计软件的引进和使用。通过先进的设计软件结合地质状况、地形地貌等充分确保道路桥梁构件参数的准确性,此外通过力学分析软件对道路桥梁的使用工况进行模拟和分析,确定各部分的最大应力及变形情况,并有针对性地通过增加受力结构、加大构件尺寸、改进构件材质等方式进行补强和加固。

同时,設计单位应组织专业、经验丰富的人员对设计方案进行初审和终审,对图纸的结构布局、参数指标、建造范围及使用性能等进行充分论证,确保其性能满足设计要求,并对设计中的问题及时进行改进。

2.4 正确对待设计创新

不断创新和改进是道路桥梁的设计工作的必然趋势,新的外型、新的构件布置形式、新材料的应用等创新在道路桥梁设计中会越来越多,对于新的外形和构件分布,应采用先进的力学分析软件进行充分模拟和计算,同时为了避免出现未考虑因素,应适当增加安全系数。对于新材料的使用,新材料的性能应根据使用工况进行充分地试验和研究。总之,创新必须以保证安全性和耐用性为基础。

3 结语

道路桥梁作为交通运输的基础,安全、耐用的道路桥梁对确保交通运输的正常运转十分重要。设计作为确保道路桥梁性能的核心工作之一,必须对设计中存在的安全风险予以重视,及时发现各种设计安全隐患并予以有效的优化措施,确保道路桥梁的安全性和耐用性得到最大的发挥。

参考文献:

[1]齐心,杨海涛.关于道路桥梁设计隐患问题的几点研究[J].价值工程,2012,31(06).

[2]李志鹏.道路桥梁设计中存在的关键问题探讨[J].山西建筑,2014(16):213-214.

1.精品生活网遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2.精品生活网的原创文章,请转载时务必注明文章作者和"来源:精品生活网",不尊重原创的行为精品生活网或将追究责任;3.作者投稿可能会经精品生活网编辑修改或补充。