發布時間：2017-09-12所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 下面是兩篇道路橋梁設計類工程師職稱論文范文，第一篇論文介紹了國道302線公路橋梁設計，分析了橋梁病害的主要成因，經過精細全面的設計可以降低病害的產生。第二篇論文介紹了道路橋梁設計安全風險與有效優化措施，道路橋梁設計要確保其安全性和耐用性，論文
下面是兩篇道路橋梁設計類工程師職稱論文范文，第一篇論文介紹了國道302線公路橋梁設計，分析了橋梁病害的主要成因，經過精細全面的設計可以降低病害的產生。第二篇論文介紹了道路橋梁設計安全風險與有效優化措施，道路橋梁設計要確保其安全性和耐用性，論文對道路橋梁設計中存在的安全風險及有效優化措施記性了研究。
《國道302線公路橋梁設計》
摘要:通過調查阿爾山地區既有公路的交通事故分布規律及橋梁結構存在的病害，總結了交通事故及橋梁病害主要類型，初步分析了橋梁病害的主要成因，并提出相應防范措施。指出積雪冰凍區橋梁病害主要是由于該地區特有的不良地質、鹽蝕、凍融、氣候所導致，選擇合理的橋梁結構類型，適應項目區建設條件的高性能材料，精細全面的設計可大幅度降低橋梁病害的產生。
關鍵詞:阿爾山;公路橋梁;積雪冰凍;病害國道
302線阿爾山段公路地處內蒙古東部大興安嶺中段，設計標準為一級公路，設計速度80km/h。項目區屬典型高寒山區，年最高氣溫34.5℃，最低氣溫-47.4℃，最冷月平均氣溫-27.6℃，年平均氣溫-2℃。冬季漫長，全年冰凍期和霜期8～9個月，無霜期70～120天，年平均最大凍土深度達3.1m。惡劣的的自然條件給橋梁施工、運營、養護及結構耐久性帶來極為不利的影響，本文主要就冰雪嚴寒地區橋梁結構的普遍病害及該公路橋梁設計中采取的對策措施進行總結分析，以期為后續類似項目提供相應經驗。
1橋梁平縱面設計經搜集整理并分析
2005～2014年阿爾山地區公路交通事故，冬季交通事故占全部事故率的76%。排除超速、超載、人為等因素后，路線縱坡大于4%路段或平曲線半徑小于250m路段交通事故占比41%，主要是由于冰面行駛時車輛制動失效、車輛爬坡能力喪失導致下滑或彎道側滑引起�？v坡小于3%且平面半徑較大路段交通事故下降巨大，占比僅8%，說明在積雪冰凍地區路線指標對安全運營影響較大。橋梁作為架空結構，在嚴寒氣候下橋面溫度較路基段落路面溫度低，橋面更易形成積雪冰凍現象。路線平縱擬定時橋梁路段宜提高標準并加強交通安全設施設置，保證后期運營安全。國道302線阿爾山段公路采用分幅設計，橋梁路段上坡時最大縱坡按3%控制，下坡路段最大縱坡按4%控制，平面半徑不低于規范規定的一般值，同時在橋梁路段加強交通安全標志、標線設置，以加強后期運營安全。
2上部結構選型
考慮到項目區年施工周期短，設計時盡量采用可大規模生產的預制結構，以便在霜期仍可進行架梁施工。常規的預制結構主要有空心板、T梁及箱梁。空心板梁以其施工便捷，造價經濟在國內中小跨徑橋梁使用較多，但由于空心板鉸縫配筋較少，在重載交通下鉸縫易開裂，嚴寒地區鉸縫進水后引起透水、泛白、凍脹等情況發生，大大降低結構耐久性，嚴寒地區盡量避免使用預制空心板結構。本項目對20m跨徑以下橋梁上部均采用鋼筋混凝土現澆板，20m及以上采用預制箱梁，避免空心板梁在該項目的使用。
3混凝土橋梁常見病害及相應對策措施
3.1基礎凍脹
阿爾山地區廣泛分布季節性凍土，凍脹是該地區橋梁的一種主要病害，寒冷季節橋梁基礎地下水向上集聚并凍結成冰即發生凍脹，使橋梁基礎產生上拔力，造成橋梁基礎不均勻沉降，嚴重時甚至影響橋梁結構安全。影響凍脹的主要因素有地基土種類、土體含水量及地下水源、凍結時間、地基土壓實度等。易發生凍脹的土體主要有粉土、粘土、砂土、腐殖土等，其中尤以粉土、腐殖土為重，粘土、砂土次之。粉土主要是由于土體中毛細水上升快，水流聚集嚴重，且含水量較高時土體強度降低較快，導致凍脹程度高。
腐殖土主要是由于土體中含有大量腐殖質和易溶鹽加大了水流聚集，導致凍脹程度高。粘土中毛細水上升高度雖高，但上升速度慢，發生凍脹的程度不強。砂土孔隙率較大，毛細水上升高度小，發生凍脹程度小。土體含水量越高，越易發生凍脹。地下水的高度及補給也是影響凍脹程度的重要因素，地下水位較高且補給充足時，凍脹易發生，反之則不易發生。如內蒙、新疆等干旱地區，土體、溫度都滿足凍脹要求，但由于地下水位低，土體干燥，則不會發生凍脹病害。凍結時間越長，表層土體凍結后下部毛細水仍源源不斷向上聚集，凍脹越大。地基土壓實度與土體含水量也有直接關系，壓實度低則含水量大，凍脹程度大。凍脹對橋梁基礎的病害主要有基礎不均勻沉降、墩臺側移、結構開裂等，大大降低橋梁使用功能及耐久性，嚴重時甚至發生塌橋風險，設計時應應引起高度重視。
設計防治措施:(1)凍脹嚴重路段墩臺盡量采用樁基礎，若采用擴大基礎或輕型基礎，基礎底務必埋置于最大凍深線下不低于50cm。(2)墩臺系梁、承臺等埋置于最大凍深線下不小于50cm，同時，墩臺四周1米寬度內換填不易發生凍脹的土體。(3)對于基礎凍脹上拔力大于上部恒載的中小跨徑橋梁，當樁長較短時，應適當加大樁基長度，并在樁基外側凍土深度內增設分離式套筒，避免切向凍脹力。(4)臺后路基采用不易凍脹的土體進行填筑，避免凍脹產生橋臺側向變形。
3.2凍融環境對結構的破壞
當混凝土抗滲能力不足時，水進入混凝土毛細孔或裂縫內，溫度降低時，毛細孔或裂縫水體結冰膨脹，對周邊混凝土產生擠壓，長期凍融現場易導致混凝土結構疏松進而失去強度或剝落，導致鋼筋外露銹蝕，影響結構安全及耐久性。當水體或土體有腐蝕性時此類情況更加嚴重，設計時應予以重視。設計防治措施:
(1)通過混凝土內添加引氣劑增強混凝土密實性，減少孔隙率。
(2)加強主筋保護層厚度及主筋配置，降低裂縫寬度。對于大體積混凝土如承臺、橋臺等結構外側增設防裂鋼筋網，避免混凝土干縮裂縫。(3)采用高標號混凝土，并添加必要的添加劑，提高混凝土抗凍、抗滲性能。(4)對于土體或水體有腐蝕的路段，查明腐蝕性質，并在混凝土內根據腐蝕性質增加對應的添加劑，保證混凝土耐久性。
3.3受鹽蝕結構的防護
阿爾山地區年降雪期長，路面冰凍積雪嚴重，公路養護時為除雪需大量使用除冰鹽，除冰鹽中氯離子對橋梁護欄、橋面鋪裝、伸縮縫等損害嚴重。若橋面防水措施未施做好，氯離子對梁體也產生損害。伸縮縫破損時，鹽水自伸縮縫下滲至蓋梁及墩柱處，引起橋墩蓋梁及墩柱的鹽蝕，以上種種大大降低橋梁結構的正常使用功能及耐久性。橋梁設計時主要從提高混凝土性能、提高保護層厚度、結構選型、材料選用解決鹽蝕病害。
(1)提高混凝土保護層厚度及混凝土密實性、抗凍、抗滲性，明確混凝土中氯離子含量及堿含量，并在混凝土增加阻銹劑。
(2)加強橋面防水設計，橋面整體化層采用防水混凝土并在表層增加防水層，采用柔性防水和剛性防水相結合的雙保險方案，同時要求做好精細化施工并嚴格控制施工工序。
(3)防撞護欄內側鹽水腐蝕嚴重部位，刷涂防腐涂層，兼顧防腐及警示功能，提高護欄美觀性。
(4)取消橋面盲溝設置，避免鹽水進入梁體與防水混凝土之間。同時適當增加泄水管數量，避免橋面積水。泄水管采用高性能抗凍PVC管材，不宜采用鑄鐵管。
(5)做好伸縮縫防水設計，防水帶采用天然橡膠或合成橡膠，保證低溫環境的拉伸性能，防治脆性破壞。同時，加強伸縮縫下橋梁下部結構的混凝土性能。
3.4橋梁支座
在低溫環境下，板式橡膠支座的剪切模量、容許轉角、剪切變形、橡膠與鋼板的剝離強度、滑板支座的摩阻力均較正常環境下降較大，支座較易發生破壞，經調研阿爾山地區公路橋梁支座使用情況，支座破損率達18%，主要破損部位是四氟滑板支座及聯長較長的次邊墩固定支座。破壞機理主要是剪切破壞，支座變形達不到實際梁體變形要求，導致支座剪切破壞。常規的氯丁橡膠支座已經不適用于嚴寒地區，而天然橡膠支座與合成橡膠支座則能夠較好的適應低溫環境，嚴寒地區應選用此類橡膠支座，如三元乙丙橡膠支座等。同時，考慮到項目區年溫差大，橋梁聯長不宜過長，以減少支座的變形要求，且應適當提高橡膠支座高度，減小支座剪切剛度，提高支座變形能力。
4結語
積雪冰凍地區橋梁病害類型多樣，除設計人員對此類地區建設條件認識不足導致的橋梁先天不足外，混凝土材料、防水材料、橡膠、瀝青等筑路材料的性能也是影響橋梁耐久性的主要因素，如何利用項目區地材合理配比出適合項目區建設環境的高性能材料也是設計人員應重點關注的問題。橋梁安全、耐久的使用除設計因素外，施工質量及后期管養也是橋梁結構安全耐久的控制性因素，只有優良設計、精細施工、精心保養三者結合才可減少橋梁病害的產生。
參考文獻:
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作者：白浩 高卓 李懷明 單位：中交公路規劃設計院有限公司 中國民航機場建設集團公司
《道路橋梁設計安全風險與有效優化措施》
摘要：隨著我國經濟水平和人民生活水平的不斷提高，交通運輸業的高速發展對道路橋梁的性能提出了越來越高的需求。道路橋梁設計是確保道路橋梁耐用性和安全性的重要環節，因此需要對道路橋梁設計的質量嚴格把關。本文將對道路橋梁設計中存在的安全風險及有效優化措施進行研究，希望對其他從業人員有所幫助和借鑒。
關鍵詞：道路橋梁;施工設計;安全風險;優化措施
引言
道路橋梁是交通運輸的基礎，對促進經濟發展、改善人民生活質量具有重要意義。近年來，隨著交通運輸業的不斷發展，交通流量不斷增大，同時重型、大型載重車輛不斷出現，對道路橋梁的性能要求越來越高，為了確保道路橋梁的耐久性和安全性，必須對設計質量進行嚴格把關，特別是設計中存在的安全風險，必須引起設計者的重視，同時積極采取有效的優化措施，使道路橋梁更好地為人民生活和社會經濟發展服務。
1道路橋梁設計中存在的安全隱患
1.1設計目標導致的安全風險
道路橋梁設計前需要對設計目標進行充分和科學的論證，如道路橋梁的最大承載能力、抗震性、車輛運行引起的震動等參數。但是這些參數很可能與實際情況不符，如道路橋梁通行后，通行車輛的最大重量遠遠超過預想值，或發生泥石流、地震、臺風等自然災害的嚴重程度超過預想狀況。以較低的設計目標進行道路橋梁設計，使道路橋梁的耐用性和安全性在最初階段就出現了安全風險。
1.2道路橋梁周邊環境因素導致的設計安全風險
道路橋梁設計需要充分結合所在地區的地質狀況和環境因素。因為道路橋梁涉及的區域較大，很難進行全面的地質檢測，導致個別地點的地質狀況與設計所用的數據存在差異，地層構造不穩定或抗壓、抗剪能力較差等，如果不能及時發現和解決，很容易導致橋墩、路面等出現沉降，從而對整體的安全性和耐用性造成影響。此外當地的降水強度與風力比預想值大很多時，也容易使道路橋梁的性能受到影響。此外高溫導致的道路橋梁出現熱脹冷縮現象，如果熱脹冷縮值超過設計值也會導致道路橋梁的內部出現應力，可能引起變形、損壞等情況。
1.3設計過程和管理導致的安全風險
因為各種原因，現階段我國的道路橋梁設計質量較發達國家落后不少，設計單位的構建方面良莠不齊，不少設計單位的設計人員的專業知識水平和設計經驗都明顯不足，同時設計管理制度也較為落后。一些設計人員對一些設計因素考慮不周，如交通環境、熱脹冷縮與風力等因素，導致道路橋梁在設計中存在較大的安全風險。此外因為不能正確使用設計軟件或設計原理應用錯誤，也會導致安全隱患，如橋梁的結構分布不合理，支座、橋墩等受力較大，且橋梁在彎矩較大處的結構性能不能滿足要求，在使用中會出現變形或損壞;或對道路橋梁的抗震性能設計不達標，很容易在出現自然災害時支座系統出現位移或變形，導致整個道路橋梁的穩定性受到影響。隨著道路橋梁設計規范的不斷完善，設計人員對規范的掌握十分牢靠，但是很多設計人員對安全隱患的認識不足，在設計中機械地套用國家標準與規范，雖然道路橋梁的結構強度計算滿足了規范的要求，但是很多橋梁最初5-10年使用期間完全滿足要求，之后就會出現各種問題，使橋梁的耐久性和安全性受到嚴重影響。主要原因在于設計時沒有充分考慮道路橋梁的結構構造、建造材料等在使用中出現老化、疲勞等因素導致的性能下降，同時在道路橋梁施工、橋梁使用和維護過程中也會出現不少人為錯誤，都會對道路橋梁的安全性和耐久性造成影響。當前的道路橋梁設計過程中，對設計人員的要求越來越高，不僅要求滿足力學性能，還要有效控制成本，同時實現美觀、新穎、環保等設計要求，此外設計周期也很緊張，對方案的論證和優化過程流于形式，很容易導致設計環節的錯誤不能被發現和改正，導致投入使用后出現安全風險。一些設計人員抄襲其它設計方案，生搬硬套導致道路橋梁在當前的環境和工況下性能難以滿足要求，產生較大的安全風險。1.4創新導致的安全風險當前，道路橋梁的設計不斷推陳出新，新的結構形式、新材料的應用等都使道路橋梁的設計面臨了較大的挑戰。新的結構形式很容易使設計人員因經驗不足出現設計錯誤，而新材料的耐久性和穩定性也有待時間的考驗，一些特定條件下的缺陷不能及時被發現，很容易導致安全風險。
2加強道路橋梁安全系數的設計優化措施
2.1設計目標的科學性
道路橋梁作為車輛行駛時的承載結構，在設計之前必須采用科學的方式確定設計目標。對于最大承載能力，需要以發展的眼光進行分析，結合城市的未來發展規劃和交通規劃，科學預測運輸車輛的類型和數量，從而確定最大道路橋梁的最大承載能力。同時應考慮在道路橋梁使用后在關鍵路口等位置布置限高、限重等提示，避免超高、超重車輛對道路橋梁的破壞。對于抗震、抗風、抗洪等能力，應充分結合本地的地震、風暴、洪水等歷史，同時以類似地區的情況作為參考，確定道路橋梁的抗震、抗風、抗洪等目標。
2.2加強對地質狀況和周邊環境的詳細了解
設計前加強對道路橋梁所在區域的地質狀況和周邊環境充分了解，有助于針對不同的地質狀況采取不同的地質補強措施，同時避開一些易出現地面沉降的區域，確保道路橋梁的耐久性和安全性，道路、橋梁的平整性也使駕駛體驗得到極大改善。同時合理利用當地環境進行施工，能夠極大的降低施工成本。因此設計單位必須安排專業的人員對道路橋梁的施工區域進行現場勘查，全面了解道路橋梁建造區域的地質參數，特別是對地質病害問題予以關注。同時將數據詳細、真實錄入，以便進行分析和計算，充分保證道路橋梁的安全性和耐久性。
2.3設計方法的準確性
在確定道路橋梁的設計目標及了解所在區域的地質狀況和環境狀況后，設計人員應充分利用地質狀況，對橋梁的構成形式，道路橋梁的構件分布及構件規格等進行充分地設計及優化，加強橋梁五大部件、五大小件的設計處理，強度不滿足要求時需采取加固措施。橋墩等重要支撐結構，有時會設置在水域中，設計人員應充分考慮沉降等情況，提供支護體系提高穩定性，此外為減少水流的沖擊作用，應結合水流的方向和速度，設置合理的外形減少水流的侵蝕。對于道路橋梁所在地區溫差較大的，應格外關注反復熱脹冷縮對道路橋梁的影響。道路橋梁在使用過程中在車輛的作用下，承受著車輛載荷和風載荷等，這些動載荷引起的振動，使橋梁構建內部出現循環變化的應力，在這些內應力的長期作用下，構件不可避免地出現疲勞，構件容易出現微小的損傷，逐漸發展為明顯的裂紋等缺陷，構件的力學性能降低后，在原有載荷的作用下，會導致構件的變形或斷裂，局部構件的變形或損害又會導致周邊結構的力學工況發生改變，從而產生連鎖反應引發更嚴重的變形或損壞，產生安全風險甚至引起嚴重的事故。近年來我國的科研機構對金屬和混凝土的結構的疲勞進行了大量的研究，疲勞問題有所改善，但是鋼筋混凝土結構在使用期間容易受到腐蝕作用，因此其動態性能和疲勞性能還需要進一步研究和完善。為了提高設計的準確性，設計人員除了對相關規范和標準充分了解外，還需要結合道路橋梁的結構構造、建造材料等特性，充分考慮道路橋梁在使用中出現老化、疲勞等因素及使用不當、維護不當等問題，確保在使用期限內盡可能保持安全性和耐用性。對于類似方案的借鑒，應充分對受力狀況和實際地質狀況、周邊環境等進行論證和改進。為了提高道路橋梁設計的準確性，設計單位除了通過對設計人員嚴格把關及加強培訓、交流提高設計人員專業水平外，還應注重先進設計軟件的引進和使用。通過先進的設計軟件結合地質狀況、地形地貌等充分確保道路橋梁構件參數的準確性，此外通過力學分析軟件對道路橋梁的使用工況進行模擬和分析，確定各部分的最大應力及變形情況，并有針對性地通過增加受力結構、加大構件尺寸、改進構件材質等方式進行補強和加固。同時，設計單位應組織專業、經驗豐富的人員對設計方案進行初審和終審，對圖紙的結構布局、參數指標、建造范圍及使用性能等進行充分論證，確保其性能滿足設計要求，并對設計中的問題及時進行改進。
2.4正確對待設計創新
不斷創新和改進是道路橋梁的設計工作的必然趨勢，新的外型、新的構件布置形式、新材料的應用等創新在道路橋梁設計中會越來越多，對于新的外形和構件分布，應采用先進的力學分析軟件進行充分模擬和計算，同時為了避免出現未考慮因素，應適當增加安全系數。對于新材料的使用，新材料的性能應根據使用工況進行充分地試驗和研究。總之，創新必須以保證安全性和耐用性為基礎。
3結語
道路橋梁作為交通運輸的基礎，安全、耐用的道路橋梁對確保交通運輸的正常運轉十分重要。設計作為確保道路橋梁性能的核心工作之一，必須對設計中存在的安全風險予以重視，及時發現各種設計安全隱患并予以有效的優化措施，確保道路橋梁的安全性和耐用性得到最大的發揮。
參考文獻：
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作者：陳娜 單位：日照交通規劃設計院有限公司
推薦閱讀：《世界橋梁》World Bridges(雙月刊)創辦于1973年，原名為《國外橋梁》，于2002年更名�，F由中國鐵路工程總公司主管，中鐵大橋局集團有限公司主辦，中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司出版。
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