2.2樹立正確的橋梁工程設計理念
隨著時代經濟的高速發展,人類所建造的各種大型工程結構物,規模巨大,結構復雜,功能眾多。國際上稱之為“超級工程”。這些工程的特點是:投資巨大,技術復雜,環境影響嚴重,襲擊破壞機率增大(風、浪、地震海嘯、船撞、破壞等等)和維修、養護、加固難度大。因而,過去只限于設計、施工質量的單一層面上去尋求結構的安全性就不夠了。從上世紀七十年代后,國內外專家在分析研究認真總結經驗教訓的基礎上,除強調結構設計和建造時期的安全性、耐久性、整體牢固性的要求外,逐步討論了結構在使用期間的檢測、維修、加固的新技術,對不同工程結構物的災害和可接受的危險水平和評估進行了深入研究,提出了耐久性設計的概念。結構耐久性設計所要解決的問題也就是經濟、合理的使用年限問題,即結構壽命期問題。為解決這一問題,在設計和建造階段就要挑戰傳統設計理念:對設計工程師要求對結構設計時應使結構具有六大特性,即可檢性,可修性,可換性,可強性,可控性及可持續性。工程師必須清醒承認整體結構的壽命和各部件的壽命是不等的,如橡膠支座壽命不超過20年,拉索的壽命僅10~40年,拉索的護套壽命不超過20年,鋼結構的油漆保護最優為20年等等。只有對這些自身壽命期低于結構設計壽命期的部件必需要在構造上保證可查、可修、可換、可加強,對結構在外因變化劇變情況下,結構的變形要在構造上“可控”,才能夠在運營階段對橋梁進行維修、加固等措施,從而保證結構的耐久性。設計施工階段的耐久性設計要兼顧橋梁的壽命期成本和結構特性要求,它是橋梁耐久性的基礎。在橋梁運營、維護階段,對橋梁定期進行檢測與評估,從而對橋梁進行加固和維修,來進一步保證橋梁的耐久性。
2.3重視對疲勞損傷的研究
橋梁結構所承受的車輛荷載和風荷載都是動荷載,會在結構內產生循環變化的應力,不但會引起結構的振動,還會引起結構的累積疲勞損傷。由于橋梁所采用的材料并非是均勻和連續的,實際上存在許多微小的缺陷,在循環荷載作用下,這些微缺陷會逐漸發展、合并形成損傷,并逐步在材料中形成宏觀裂紋。如果宏觀裂紋不得到有效控制,極有可能會引起材料、結構的脆性斷裂。早期疲勞損傷往往不易被檢測到,但其帶來的后果往往是災難性的。疲勞損傷過去一直被認為是鋼橋設計中的核心問題,由鋼結構疲勞引起的鋼材開裂案例較多,亦有不少因疲勞斷裂引起橋梁垮塌的例子。近20年來,疲勞損傷的研究已進入混凝土結構,但對于使用期受腐蝕的鋼筋混凝土構件的動態性能和疲勞性能的研究還需加強。對疲勞損傷的研究不僅僅指對整個結構而言,事實上橋梁結構常常由于某些關鍵部位的局部疲勞失效而導致整個結構的失效,例如斜拉橋拉索錨固端的疲勞損害。
2.4加強橋梁運營的全過程管理
結構的安全性和耐久性,與使用階段的檢測、維修、運營管理密切相關,對處于露天和惡劣環境下的橋梁工程來說尤其如此。因為結構在設計壽命期內各個組成部件具有不同的耐久性極限,為了保證結構的安全性和耐久性,在其使用期內實施強制性的定期安全檢測,甚至加固或更換,才能保證結構在設計壽命期內的功能。這些后期的運營管理所搜集的資料,橋梁工程的設計有著重要的參考價值與借鑒意義。
3、結束語
綜上所述橋梁設計中安全性與耐久性是一項最根本的指標,是任何橋梁工程建設中需要面對的問題,我們要積極借鑒國外成功的經驗和做法,除了加強施工質量管理外,要從橋梁設計理念和結構體系和構造的角度做好耐久性的設計,同時需要研究疲勞和超載對于橋梁結構耐久性的影響,從而最大限度地保證橋梁工程的質量,造就人們滿意的優質工程。
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