序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇橋梁設計論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

2橋梁的加固設計

本文針對其出現(xiàn)的橋臺整體沉降的病害提出了兩個具體加固方案。

2.1方案一

a）在原兩側橋臺前1.35m加設雙柱式橋墩，形成（1.7+12.6+1.7）m跨徑的雙懸臂板結構,橋臺的支撐作用慢慢消失，新的柱式墩主要起支撐主梁作用，b）鏟除后期養(yǎng)護逐年增加的瀝青混凝土，以減輕上部恒載，利用液壓頂升設備將空心板抬升，恢復原橋面的設計標高。c）在墩頂原鋪裝層增設一層直徑25mm的鋼筋網(wǎng)用以承擔墩頂負彎矩。d）墩蓋梁達到設計強度后，頂升主梁，落梁于墩頂支座上，形成雙懸臂結構，完成體系轉換。e）將原橋的背墻和側墻均相應進行加高，原橋臺基礎周圍需做防水封閉處理，以防止其繼續(xù)滲水下沉。

2.2方案二

a）先采用直徑為127mm的鉆頭鉆孔，鉆孔按梅花型布置，孔間距為1m，鉆孔深度為7m，要求鉆孔必須穿透原橋的擴基底部，用直徑為127mm的PVC管做護壁。b）通過PVC管將直徑為110mm，長度為8m鋼管樁垂直擊打到原橋擴大基礎底以下8m處，利用鋼管樁加固原有橋位處的地基，通過樁土復合作用共同承擔橋梁的上部荷載。c）為了減輕上部的自重，鏟除原橋面瀝青混凝土鋪裝25cm，利用液壓頂升設備將主梁進行頂升，梁下墊增高度為25cm焊接好的槽鋼，同時更換原橋支座。d）待主梁放下與支座緊密結合好后，需對橋臺處進行橋面連續(xù)的施工，澆筑鋼筋混凝土和瀝青混凝土，重新攤鋪瀝青混凝土鋪裝層。e）原橋臺基礎周圍需做防水封閉處理，以防止其繼續(xù)滲水下沉。

3設計方案比對

針對前述橋梁病害以及現(xiàn)行橋梁規(guī)范，為徹底消除隱患，保證現(xiàn)有橋梁的正常使用，本文擬定了兩個加固設計方案。

篇（2）

設計方法的體現(xiàn)

篇（3）

橋梁的結構性能的評比

橋梁的安全性和耐久性并不是被動的等到橋梁出現(xiàn)破損甚至倒塌才能夠鑒定出橋梁的建設及使用情況，專業(yè)的數(shù)據(jù)評估制度是完善橋梁建設的標準。在國家建立的專業(yè)的橋梁檢測標準中對使用年代較舊的橋進行檢測。對于橋梁的負荷承載標準比較低和橋梁存在隱患的城市橋梁按標準進行技術評價。對于不能夠達到建設時所設定的承載量的橋梁及時設置警示標志。橋梁的評比也只是集中在橋梁的幾個重要方面，橋梁的變形觀測、橋梁路面的線形弧度、剪力、軸力和基準線方向的偏離等等。國家還明確的規(guī)定了橋梁各個部件所使用的比例和限定額，在橋梁的施工后各項指標都不能夠低于國家的標準。這也就有利于相關部門的審查與判斷，數(shù)據(jù)的使用也預先知道橋梁的建設情況，保證其使用的安全性。

安全性是橋梁建設的根本出發(fā)點

質量橋梁建設的生命，橋梁作為溝通城市與城市之間的紐帶，保證橋梁的暢通性。車輛行駛在橋梁上更加注重的是其安全性以及舒適型，因此有關部門必須高度重視橋梁的安全。一般的橋梁主橋部分為鋼筋混凝土建成，鋼索使用預應力混凝土的斜拉橋，建設過程中因地制宜的加筑排水孔，這些措施都是為了保證橋梁的安全性能。安全性是國家和人民都重視的問題，也是橋梁的基本特性，同時也是橋梁使用的意義所在。橋梁的施工、監(jiān)理等工作也是相互合作關系，施工方需要接受工程師的監(jiān)督、管理，這是創(chuàng)造監(jiān)理工作的核心所在。安全性則滿足設計的要求，施工工藝以及施工標準也均達標。只有堅持嚴格的檢查，實行嚴格的責任問責制才能夠換來橋梁的安全使用。

耐久性對橋梁建設的重要意義

篇（4）

注重耐久性設計橋梁的設計、施工建設和使用中，必然會受到來自環(huán)境、化學物的侵害，同時，橋梁的主要作用是要承擔車輛、行人的重量，地震、疲勞和超載等也必將成為影響橋梁耐久性的必然因素，加之橋梁自身結構和材料的損傷、劣化都無形中造成了對耐久性的影響，雖然目前以拉索的形式來解決此類問題，但依舊不是最完美餓解決辦法。從一定程度上說，影響橋梁耐久性最主要的原因還在于耐久性的設計，因此，在現(xiàn)代橋梁設計中，對耐久性的考慮應當被提到首要位置。

篇（5）

2我國現(xiàn)代橋梁結構設計的注意事項

2.1對于結構的耐久性問題要重視

在我國的橋梁建設過程中，很多時候都缺少建設前期所需要準備、視察及考證等工作，這是一大問題。周圍的環(huán)境會在很大程度上影響到橋梁的建設和使用，不僅包括由于車輛超載而出現(xiàn)的疲勞情況，還包括橋梁結構本身的老化和損傷。我國從上世紀九十年代有些研究者就針對橋梁結構的耐久性進行了研究，但多集中在橋梁的材料及統(tǒng)計等方面，而對橋梁結構及設計的研究卻是忽視的，還缺少以設計及施工人員為出發(fā)點改善橋梁的耐久性。設計人員所關注結構的計算方法比較多，而容易忽視總體構造的設計和一些細節(jié)處的把握。結構耐久性的設計應該有別于其他普通的結構設計，就現(xiàn)階段而言，我國橋梁結構的耐久性研究應轉變?yōu)槎糠治龆皇莻鹘y(tǒng)的定性分析。諸多研究實踐表明一座橋梁是否能夠安全使用，結構的耐久性發(fā)揮了很大的作用，經(jīng)濟性也包含在其中。

2.2充分重視橋梁的超載問題

超載會造成橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，嚴重的情況下還可能引發(fā)結構破壞事故。橋梁的超載不僅會引發(fā)疲勞問題，還可能造成橋梁內(nèi)部損傷難以及時恢復，進而使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)產(chǎn)生一定的變化，將威脅到橋梁的安全性和耐久性。所以設計人員應加強分析超載所帶來的嚴重后果，最大限度的加強橋梁的穩(wěn)定性。

2.3重視對疲勞損傷的研究

動荷載是橋梁結構所承受的車輛荷載和風荷載的主要方面，其會在結構內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應力，除了會引起結構的振動外，結構的累積疲勞損傷也是不可忽視的方面。在橋梁建設中所使用的材料實際上均勻性和連續(xù)性都不是很理想，諸多微小的缺陷夾雜其中，在循環(huán)荷載作用下，它們會不斷發(fā)展、合并進而形成損傷，最終形成宏觀裂紋。一旦宏觀裂紋沒有得到很好地控制，就會產(chǎn)生材料、結構的脆性斷裂。疲勞損傷在初始階段被察覺的可能性比較小，所產(chǎn)生的嚴重后果卻是毀滅性的。所以應該加強疲勞損傷的研究工作。

2.4積極借鑒國外的經(jīng)驗和成果

我國橋梁設計中存在結構使用性能差、耐久性和安全性差等諸多問題，這和現(xiàn)階段我國的施工質量和管理水平不高是分不開的，但問題已然存在，并且在短時間無法得到有效解決，設計人員對此問題要有一個清醒的認識，在設計時對上述問題充分考慮到，運用恰當?shù)脑O計方法、恰當?shù)陌踩禂?shù)使橋梁的使用性能達到要求的標準，這才是設計的關鍵。尤其是橋梁的耐久性和安全性問題與結構體系、使用材料選擇不合理、結構細節(jié)處理不當有著千絲萬縷的聯(lián)系。針對我國設計中存在的問題應積極借鑒國外的有益經(jīng)驗，PBD就是其中之一。PBD即為性能設計，涵蓋了結構設計的眾多方面，如變形、裂縫、振動、耐久性等。PBD研究不僅保證了橋梁結構在使用中的安全性，還具有很多優(yōu)良的使用性能，這其中包括壽命和耐久性、耐疲勞性、美觀等。對此，我國應該積極借鑒其優(yōu)良方面的性能，并結合我國橋梁設計的實際和使用過程中的具體情況來最終尋找適合我國的設計。

3對我國現(xiàn)代橋梁結構設計的建議

總而言之，我們在對橋梁結構的耐久性、疲勞損傷以及橋梁超載問題進行必要研究的同時，還可以把研究面放得更寬一些，諸如結構系統(tǒng)的可靠度、模糊隨機可靠度等，這樣做的目的都是為了加強橋梁結構設計的使用性、安全性及耐久性。下面就選擇幾個方面就行分析，希望為研究人士提供參考。

3.1結構系統(tǒng)的可靠度分析

結構系統(tǒng)可靠度分析其實不是一項容易的研究課題，具有一定的復雜性，近年來不少研究者對其從不同方面進行了研究，并且取得了一定的研究成果。例如利用系統(tǒng)系數(shù)，主要針對結構各種破壞水平所對應的極限狀態(tài)不同，計算系統(tǒng)可靠度并進行結構設計的方法；利用蒙特卡洛法應用重要抽樣技術最終將結構系統(tǒng)的可靠度計算出來。另外還有研究者對系統(tǒng)可靠度界限進行深入的研究。總而言之，在進行系統(tǒng)可靠度的研究上難度系數(shù)比較大，內(nèi)容也包羅萬象。在研究上還是有一定的上升空間的。

3.2在役結構的可靠性評估與維修決策問題

對在役建筑結構的可靠性評估與維修決策正成為建筑結構學的邊緣學科，它既包括結構力學、斷裂力學、建筑材料科學、工程地質學等比較基礎的理論，還離不開施工技術、檢驗手段、建筑物的維修使用狀況等方面的內(nèi)容。值得注意的一個方面是對于在役結構的可靠性評估的研究，經(jīng)典的結構可靠性理論也可在此過程中得到更為廣泛、更有深度的進步和發(fā)展。

3.3模糊隨機可靠度的研究

模糊隨機可靠度理論研究作為工程結構廣義可靠度理論研究的重要內(nèi)容，在不斷健全的模糊數(shù)學理論與方法的推動下，會得到不斷的完善和發(fā)展。

篇（6）

2山區(qū)公路橋梁與其他建設工程的關系

2.1山區(qū)公路橋梁與隧道的關系

山區(qū)地形多變，地質復雜，水文特征多變，地面溝壑很多，并且坡度很陡，時而也會有泥石流等地質災害發(fā)生。山區(qū)公路受以上條件影響橫坡較陡，易受山谷水流沖刷，在U型山谷必須轉彎。山區(qū)公路橋梁與隧道連接起來是跨越河流，在U型山谷轉彎所做的必要措施，也是最好的解決辦法，被稱為“兩橋一遂”方案，設計這種方案需要橋梁和隧道緊密結合。在地形平緩，變化不大的地質條件下可以調(diào)整橋臺側墻的高度和長度完成連接，對于地形復雜，隧道明洞無法延伸的情況下，需要增添樁柱式臺以及橋梁主梁放置于隧道明洞完成對接。

2.2山區(qū)公路橋梁建設與路基的關系

山區(qū)公路要適應地形多變環(huán)境，需使用錯臺路基（兩端路基不等高）。但是錯臺路基在需設置轉向車道時，很難運用到施工中。由于兩端路基不等高需設計半幅橋來進行銜接。當路基一側要求填土的高度15m左右時，必須綜合考慮地質、水文等條件，把加筋擋墻、棄土方案與半幅橋進行比對，來決定最合理的方案。

3山區(qū)公路橋梁設計要點

公路橋梁是交通運輸領域中不可或缺的重要部分，隨著人們生活水平的提高，公路橋梁的設計和管理也應該提高，有一個好的施工質量對公路橋梁的使用和維護起著非常大的作用。山區(qū)公路特點地形起伏，地質復雜。山區(qū)路線布置的平面、縱向、橫向三個方面都被限制，對于山區(qū)公路橋梁的設計，考慮到山區(qū)的特點，從上部結構設計、下部結構設計來說明。

3.1山區(qū)公路橋梁上部結構設計

山區(qū)公路橋梁多采用施工容易，造價低廉的標準化，預制裝配化結構，而大跨徑橋梁方案比較少。山區(qū)公路橋梁常采用標準化、裝配化橋梁，標準化、裝配化跨徑一般有16m、20m、25m、30m、40m、50m。當跨徑小于30m時，有三種構造分別是空心板、小箱梁、T梁。當跨徑為40m、50m時，由于梁的受力特點適于采用T梁。山區(qū)公路橋梁沒有嚴格的空間限制，且平面較小的山區(qū)公路，會把較高緩和的路段出現(xiàn)在橋上，使用空心板和小箱梁時，架梁的四個支點調(diào)平困難，會引起支座脫空，質量無法保證。對于山區(qū)公路橋梁標準橫斷面需采用T梁。當跨徑在50m時，山區(qū)公路交通運輸條件差，場地不能擴大，很難使大型機具進入，50mT梁單片重達150噸，而且架設設備要求很高，難以控制它的運輸和安裝過程，50mT梁一般不被使用。山區(qū)公路橋梁常用標準跨徑為20m、25m、30m、40m。

篇（7）

2我國道路橋梁設計的實踐進展

伴隨著設計理念的逐漸完善與進步，我國道路橋梁設計實踐取得了長足進展。以發(fā)展的眼光來看，我國的路橋設計水平與發(fā)達國家的先進設計水平之間的差距在逐漸縮小，各地拔地而起的大跨度橋梁、城市立交橋、山區(qū)公路與隧道表明我國的路橋工程蓬勃發(fā)展。

2.1計算機輔助技術的深入應用與路橋設計水平的切實提高

在路橋設計過程中，利用專業(yè)軟件的快速優(yōu)化、仿真分析、算法比較等功能或者計算機輔助設計（CAD）軟件，可以大大優(yōu)化道路橋梁的設計過程。CAD的廣泛應用使得平面定線、縱斷面設計、橫斷面檢查、平面調(diào)整等流程自動優(yōu)化進行，極大解放了我國道路橋梁設計人員的生產(chǎn)力，減輕了他們的勞動強度。目前國內(nèi)路橋CAD軟件的發(fā)展呈現(xiàn)“百花齊放”的態(tài)勢，先后涌現(xiàn)出“緯地三維道路設計系統(tǒng)”“、路線大師”、“EICAD”“、海地”等優(yōu)秀國產(chǎn)道路CAD軟件及“橋梁博士”、“橋梁大師”“、橋梁通”等優(yōu)秀國產(chǎn)橋梁CAD軟件。CAD軟件的普及不僅表明我國路橋設計人員的從業(yè)水平整體較高，而且表明我國的路橋設計已經(jīng)初步符合“標準化設計”的現(xiàn)代設計理念。隨著快速發(fā)展的計算機技術被運用于路橋設計和施工，通過數(shù)值模擬與仿真分析，設計師們能夠更精準地模擬路橋建造過程中的各種工況、路橋建成后的結構、外觀和功能，設施在臺風、地震及其他突發(fā)條件下的運行表現(xiàn)，路橋設施對周圍生態(tài)環(huán)境的影響以及視覺效果，便于方案在“全壽命周期”的時間尺度內(nèi)進行綜合比較。

2.2智能檢測設備和無損檢測技術的應用與設計方案細節(jié)的動態(tài)調(diào)整機制

在路橋設計完成、施工完成、投入運行后，對路橋的定期維護和修養(yǎng)就成為保證其使用壽命的關鍵。智能檢測設備和無損檢測技術不僅可以使維護人員輕松發(fā)現(xiàn)裂縫和伸縮縫，及時進行維修防護；而且這些設備技術還使工程的遠程監(jiān)控管理成為可能，從而降低運營成本。根據(jù)“耐久性設計”與“全壽命設計”的理念，運營維護期間發(fā)現(xiàn)的問題一般會及時反饋給設計者，以便分析成因，從而在以后的設計中有所借鑒。此外，針對保養(yǎng)維護期間發(fā)現(xiàn)的問題，設計師們根據(jù)實際情況對設計方案細節(jié)往往會進行動態(tài)的調(diào)整。例如，假設某所橋梁的整體設計壽命為100年，然而各部件的使用壽命并不可能達到100年。根據(jù)物料特性，橡膠支座壽命最多為20年，拉索壽命僅為15年，拉索的護套壽命為18年，鋼結構的最佳油漆保護期為15年。設計師在對零部件進行替換、修理、加固時應該充分考慮到技術與材料的升級換代，靈活調(diào)整原來擬定的加固方案。在傳統(tǒng)的路橋設計理念中，設計工作是“一勞永逸”的：隨著施工完成、設備投入使用，設計人員的使命就完成了。然而，在引入“動態(tài)調(diào)節(jié)機制”的“全壽命設計”中，設計人員是始終負責的。及時地反饋和調(diào)整機制不僅有助于提高設計人員的水平，更有利于維護道路橋梁的使用壽命。

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1.1車輛荷載的效應計算和統(tǒng)計分析在對比、分析各種數(shù)據(jù)和方案后發(fā)現(xiàn)，實際測量正常運行的車隊更符合車輛荷載的實測計算。在選擇橋型結構時，以效應比值進行分析、統(tǒng)計，相對來說要求就沒有那么嚴格，所以說，主要是計算橋型結構中的簡支梁和多跨連續(xù)梁。計算簡支梁和多跨連續(xù)梁的目的是為了控制截面的彎矩和剪力效應，具體的分析步驟如下：①按照國家制定的標準，在不同的橋型結構、跨徑、效應等計算的效應容本中，抽取一定比例的樣本。②以一年的運行狀況為周期，一百年的周期為設計基準，由公式求得：FM（x）=［F（x）］T=［F（x）］100.取FM（x）的某一分位值除以現(xiàn)行標準車輛荷載效應的計算值，就可以得到設計基準期內(nèi)荷載效應比值的無量綱參數(shù)Ks，這里取FM（x）的0.05和0.95分位值，即取［F（x）］100=0.5和［F（x）］100=0.95計算。2004年，國家在頒布的新規(guī)范中廢除了四級汽車車隊荷載，新規(guī)范中規(guī)定了公路Ⅱ級和公路Ⅰ級（即分別相當于1989規(guī)范中的汽-20級和汽-超20級）。為了使車輛的荷載效應計算更為簡便，在精簡車輛荷載等級的原則上，刪除了車隊荷載布載，并對車輛荷載和車道荷載采用了局部效應計算和整體效應的計算方式。

1.2新規(guī)范對重載交通車輛荷載的改進分析

1.2.11989規(guī)范和2004規(guī)范的荷載計算對比在我國2004年頒布的新規(guī)范中，確定了橋梁沖擊系數(shù)是采用結構基頻的方式?jīng)Q定的，從根本上改變和制約了1989規(guī)范中“橋梁沖擊系數(shù)中是通過計算跨徑來決定的”的要求。針對1989規(guī)范中只考慮原材料和跨度的因素，在2004規(guī)范中加入了橋型、連接方式和截面等結構基頻等因素作為參數(shù)，從質量、阻尼、剛度等方面來決定橋梁本質。也就是說，為了更加科學地設計橋梁，只要抓住結構基頻的本質，保持基頻是固定的，無論橋梁的跨度、原材料和橋型等因素有多大的區(qū)別，橋梁本身的動力本質都沒有大變化。

1.2.2修訂了對橋寬的要求為了使計算更加科學化、明確化，我國在2004年的新規(guī)范中加入了針對不同等級的道路、橋梁設計的車速測算，并且在設計橋梁寬度時，依據(jù)車速對其進行設計。這樣就對我國在1989年的規(guī)范中“橋寬主要是依照山嶺、平原、丘陵等不同地形的確定和地形本身具有的可改造性來確定橋寬”的規(guī)定有了更進一步的說明，使其更加明確。

1.2.3修訂車輛荷載的劃分隨著時代的發(fā)展，為了使道路、橋梁更能適應社會和經(jīng)濟的變化，在我國頒布的新規(guī)范中，在精簡了四級汽車車隊荷載的基礎上，用公路Ⅱ級和公路Ⅰ級（即分別相當于1989規(guī)范中的汽-20級和汽-超20級）來取代和明確車輛荷載的計算方式。為了能夠更加簡單和科學地計算車輛的荷載效應，改進了車隊的荷載布載。其中，車輛荷載是指局部效應計算，車道荷載是指整體效應計算。

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2橋梁設計的注意事項

橋梁設計最主要的是結構設計，而結構設計的關鍵就在于結構分析的到位與否以及結構方案制定得是否合理，其次是構件與連接的設計，為保證安全性，所有設計都必須采用規(guī)范要求的安全系數(shù)和可靠指標。在現(xiàn)代橋梁的設計中，不少設計者并沒有為了增強結構的安全性，而從設計到施工再到使用整個過程上進行全面綜合的考慮。

2.1重視結構耐久性

我國大約從20年前開始重視橋梁結構的耐久性，當時僅僅局限于從材料的角度，利用模擬實驗、統(tǒng)計分析進行研究，雖然也取得了不少的成果，但要想與時俱進，在技術上實現(xiàn)飛躍，必須適當?shù)馗淖兯悸?，從結構與設計上來分析改善橋梁的耐久性。同時要考慮到施工人員的接受度、操作方式和實際完成情況，重視細節(jié)處理。在研究結構計算方法時不僅要考慮橋梁總體構造，還要將自然災害、交通事故等偶然因素包括在內(nèi)。

2.2對疲勞損傷的進一步研究

橋梁在投入使用后，由于幾乎每時每刻都在承受車輛以及風帶來的荷載，而這些荷載都屬于動荷載，這會使橋梁結構內(nèi)部的應力不斷變換，一般橋梁在建造過程中采用的都是混合材料，其或多或少都會存在一些微小的縫隙，而這些縫隙長期受到變化應力的作用，極有可能逐漸發(fā)展、合并，最終形成橋梁表面的宏觀裂紋，影響橋梁結構的穩(wěn)定性，例如在橋梁工程中被廣泛使用的鋼筋砼，由于其抗拉性能差，往往會出現(xiàn)裂縫，這就是累積造成的橋梁結構疲勞損傷，若不及時有效地采取措施處理和控制，將會造成橋梁結構脆性斷裂等災難性的后果。疲勞損傷在早期是很難被檢測和發(fā)覺的，所以必須重視這項研究，防范于未然。

2.3橋梁的超載問題

目前國內(nèi)超載現(xiàn)象屢禁不止，車輛超載對橋梁造成的損害不容忽視。由于超載，作用于橋體結構的荷載應力增大，加劇了疲勞損傷，嚴重的甚至造成橋梁表面結構被破壞；另外，作為橋梁安全性與耐久性的重要威脅，超載會對橋體內(nèi)部造成不可逆轉的損傷，從而改變了橋梁正常負載下的工作狀態(tài)，嚴重影響橋體結構的壽命。

2.4借鑒國外的經(jīng)驗與成果

縱觀國內(nèi)現(xiàn)狀，由于施工質量與管理水平不夠高，造成橋梁使用壽命較短，維護費用昂貴，安全事故頻發(fā)。就目前來看，這些現(xiàn)象是有其存在的必然性的，設計人員必須正視這一點。在基礎設施條件上，我們與國外是有差別的，在設計時要采用符合國情的安全度與設計方法來調(diào)節(jié)匹配施工管理與材料工藝，主動且有效地保證橋梁的使用性能。同時，對歐美國家先進的經(jīng)驗和技術成果可以適當?shù)啬脕斫梃b。特別是在結構體系的選材以及細節(jié)處理上，這點在國外做得比較到位，比如歐洲國家在建筑設計上十分重視結構物的性能設計，設計內(nèi)容會考慮到結構的裂縫和形變、受振動的情況以及美觀性、疲勞度等，力求制造出來的成品具有美觀、強健、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)良的性能。我國應學習并吸取這套結構物性能設計理論，從本質上對建筑結構使用過程中體現(xiàn)出的服務性能進行研究，分析其發(fā)生的規(guī)律與機理以及該性能受到弱化的原因，從而掌握并進一步開發(fā)出適合我國國情的新的結構設計方法與理念。

2.5仿生材料與新功能橋梁的探索

當今的橋梁建造技術主要得益于鋼筋混凝土材料的發(fā)現(xiàn)和使用，而這亦是源于人類對大自然天然材料庫的加工重塑。當初園丁通過對植物根部的探索與觀察，受到啟發(fā)，從而發(fā)明了鋼筋混凝土材料，對建筑行業(yè)帶來了極大的推動，在橋梁設計領域更是帶來了革命性的轉變。材料作為橋梁結構發(fā)展不可或缺的因素，需要與時俱進地開發(fā)與創(chuàng)新。如今倡導可持續(xù)發(fā)展，在建造橋梁方面，設計人員應當探尋如何運用現(xiàn)有建筑材料使其發(fā)揮最大特性的方法。隨著科學的發(fā)展，仿生材料作為新生的物資，極有可能對橋梁工程改革發(fā)展的未來再一次掀起浪潮，它將完美地對傳統(tǒng)鋼筋混凝土材料進行改良，若設計精妙，甚至可以取而代之。工程師在設計時應該適當融入些大自然的規(guī)律，在提升橋梁使用性能的同時豐富橋體結構。比如利用研究自然界水消融和腐蝕的原理來設計研發(fā)橋梁防水材料與涂裝層材料；新型蓄光型自發(fā)光材料憑借其優(yōu)良的“自給自足”特性已廣泛用于公路標志，設計師可嘗試將其運用于橋梁涂裝上，結合各種染色料，使橋梁結構白天充滿豐富的色彩感，到了夜間可自發(fā)光照明，從而取代原始的電力照明，大大降低了能耗，實現(xiàn)了橋梁的可持續(xù)發(fā)展。

篇（10）

具體的設計過程按承載能力和正常使用兩種極限狀態(tài)來進行。前者是控制結構在喪失服務能力臨界狀態(tài)時的承載能力、設計的基本原則是要求荷載效應不利組合的設計值，必須小于或等于結構抗力的設計值。利用荷載安全系數(shù)、材料安全系數(shù)及工作條件系數(shù)來考慮不確定因素作用下的結構總體的安全儲備，是一個半概率的極限狀態(tài)設計法?？梢哉J為是對安全性要求的保證。后者控制結構在正常使用狀態(tài)時應力、裂縫和變形小于一定的限值，對應于適用性的要求。

暫且不論這些控制方程和計算理論是否完全合理，它們至少從定性和定量的形式上保證了安全性和適用性兩項要求，而對于經(jīng)濟、美觀的要求則沒有具體的指標進行衡量。當然，在方案設計和評審階段會考慮到經(jīng)濟和美觀的要求(中小橋梁主要關注經(jīng)濟性，而大型和特大型橋梁對美觀問題越來越重視)；但需要指出的是該階段對經(jīng)濟性的評估往往是只注重考慮建設成本，而對于后期的養(yǎng)護、維修等的長期綜合成本缺乏考慮，因此這種評估經(jīng)常是比較片面的。一個典型的例子是斜拉橋的換索問題。由于目前技術水平的限制，斜拉橋拉索的平均使用壽命在20年到30年之間，也就是在其服役期期間至少要進行一次換索，如果考慮到后期換索的巨大投入，那么在跨度1000米以下的橋型競爭中，懸索橋與斜拉橋在經(jīng)濟性方面的差距將大大減小。

現(xiàn)在，國內(nèi)的結構設計過程中，有這樣的傾向：設計中考慮強度多而考慮耐久性少；重視強度極限狀態(tài)而不重視使用極限狀態(tài)，而結構在整個生命周期中最重要的卻恰恰是使用時的性能表現(xiàn)；重視結構的建造而不重視結構的維護。實際上，目前的橋梁設計中，對于耐久性更多的只是作為一種概念受到關注，既沒有明確提出使用年限的要求，也沒有進行專門的耐久性設計（從材料、結構措施及設計程序上上保證耐久性，并明確聲明在何種維護和使用條件下，橋梁具有哪種程度的耐久性）。這些傾向在一定程度上導致了當前工程事故頻發(fā)、結構使用性能差、使用壽命短的不良后果；也與國際結構工程界日益重視耐久性、安全性、適用性的趨勢相違背；也不符合結構動態(tài)和綜合經(jīng)濟性（考慮結構建設、使用、維護等整個周期的費用）的要求。

橋梁安全性、耐久性差的主要原因

1）施工和管理水平低

國內(nèi)外多座橋梁的突然破壞與倒塌，已使工程界對橋梁安全性問題倍加關注。一般的看法認為當前的工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導致。對于短期內(nèi)發(fā)生的諸如突然破壞與倒塌，多是由于施工質量沒有達到規(guī)范和設計要求，典型的問題包括材料強度不足和施工工藝不合格等；也有個別橋梁存在諸如偷工減料、以次充好等嚴重的管理問題，更是對橋梁安全造成致命的損害。

而大量的橋梁在遠沒有達到預期使用壽命時，出現(xiàn)了影響正常使用的病害與劣化；特別是一些橋梁在只使用了幾年、甚至剛建成不久就出現(xiàn)嚴重的耐久性不足的問題，這也與施工質量低下有重要關系，典型的問題有鋼筋保護層不足及目前廣泛存在于施工現(xiàn)場的嚴重的構件開裂問題（主要原因包括：水泥選用、混凝土配合比、振搗、養(yǎng)護不當及預應力施加不合理等）。這些施工上的缺陷雖然短期不會對橋梁的正常使用產(chǎn)生明顯的影響，但卻會對結構的長期耐久性產(chǎn)生非常不利的危害。

2）設計理論和結構構造體系不夠完善

在承認施工存在問題的同時，也不可否認，在橋梁設計領域，特別是關于橋梁施工和使用期安全性的問題還有許多可以改進的地方。結構設計的首要任務是選擇經(jīng)濟合理的結構方案，其次是結構分析與構件和連接的設計，并取用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標以保證結構的安全性。

許多設計人員往往只滿足于規(guī)范對結構強度計算上的安全度需要，而忽視從結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性以及從設計、施工到使用全過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯誤等方面去加強和保證結構的安全性。有的結構整體性和延性不足，冗余性??；有的計算圖式和受力路線不明確，造成局部受力過大；有的混凝土強度等級過低、保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構件截面過??；這些都削弱了結構耐久性，會嚴重影響結構的安全性。不少橋梁、雖然滿足了設計規(guī)范的強度要求，僅用了5～10年就因為耐久性出了問題影響結構安全。結構耐久性不足已成為最現(xiàn)實的一個安全問題，設計時要從構造、材料等角度采取措施加強結構耐久性。

不同的環(huán)境和使用條件、不同的設計對象都會對結構體系提出不同的布局和構造等方面的要求。規(guī)范再詳細也不能包羅本應由設計人員解決的各種問題、規(guī)范更新得再快也適應不了新認識、新技術、新材料快速發(fā)展對結構提出的各種新的要求。因此，合理可靠的結構設計除了滿足規(guī)范的要求外，還要求設計人員具有對結構本性的正確認識、豐富的經(jīng)驗和準確的判斷。

需要改進和努力的方向

1）應該更加重視結構的耐久性問題

橋梁在建造和使用過程中，一定會受到環(huán)境、有害化學物質的侵蝕，并要承受車輛、風、地震、疲勞、超載、人為因素等外來作用，同時橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化，從而導致結構各部分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年代以來，修建了大量的斜拉橋；雖然迄今為止出現(xiàn)倒塌或嚴重損害的例子很少，但已經(jīng)有多座橋梁因為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，很多這類問題與沒有進行合理的耐久性設計有關，這也促使人們重新認識橋梁的耐久性問題。大量的病害實例也證明，除了施工和材料方面的原因，影響結構耐久性的決定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年代開始重視了對結構耐久性的研究，也取得了不少成果。這些研究大多是從材料和統(tǒng)計分析的角度進行的，對如何從結構和設計的角度及如何以設計和施工人員易于接受和操作的方式來改善橋梁耐久性卻很少有人研究。而且，長期以來，人們一直偏重于結構計算方法的研究，卻忽視了對總體構造和細節(jié)處理方面的關注。結構的耐久性設計與常規(guī)的結構設計有著本質的區(qū)別，目前需要努力將耐久性的研究從定性分析向定量分析發(fā)展。

國外的橋梁設計有鑒于耐久性不足導致的嚴重損失，近年來十分重視提高結構物的耐久性并將其作為重要的設計原則，統(tǒng)一考慮合理的結構布局和構造細節(jié)，強調(diào)使結構易于檢查、維修，以保證橋梁的安全使用、盡可能地減少維修費用，取得了較好的綜合經(jīng)濟效益。實際上，國內(nèi)外的研究和實踐都表明，結構耐久性對于橋梁的安全運營和經(jīng)濟性起著決定性作用。

2）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(nèi)產(chǎn)生循環(huán)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(xù)的，實際上存在許多微小的缺陷，在循環(huán)荷載作用下，這些微缺陷會逐漸發(fā)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(tài)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。

3）充分重視橋梁的超載問題

汽車超載主要有三種情況：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)生的原因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)象在我國公路運輸中較為普遍。

橋梁的超載一方面可能引發(fā)疲勞問題。超載會使橋梁疲勞應力幅度加大、損傷加劇，甚至會出現(xiàn)一些超載引發(fā)的結構破壞事故。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，混凝土橋梁一直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，但由于混凝土結構內(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，本來不該開裂的結構產(chǎn)生裂縫或本來較小的裂縫成為超出規(guī)范允許的裂縫或產(chǎn)生較大的變形。這些都會對結構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管理外，也需要對超載帶來的后果進行研究、分析。

4）積極借鑒國外的經(jīng)驗和成果

國內(nèi)橋梁設計存在的主要問題是結構正常使用性能差（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、結構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)生固然與目前國內(nèi)施工質量和管理水平較低有關，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該在正視這一問題的前提，充分考慮到現(xiàn)階段的施工和管理水平和材料工藝水平，采用適當?shù)陌踩取⑦m當?shù)脑O計方法來保證橋梁使用性能的達到，這才是更為主動和有效的方法。特別是橋梁存在的耐久性和安全性問題很多與結構體系或使用材料選擇不合理及結構細節(jié)處理不當有關。