發布時間：2020-07-28所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：傳統的橋梁結構設計，是通過定值設計的手段，屬于低層次設計，不能描述橋梁結構中存在的不確定因素，難以對各項指標進行分析，難以協調其中的矛盾，無法實現科學平衡。本文就結構可靠性理論下的公路橋梁設計展開具體分析。 關鍵詞：橋梁結構;結構可靠
摘要：傳統的橋梁結構設計，是通過定值設計的手段，屬于低層次設計，不能描述橋梁結構中存在的不確定因素，難以對各項指標進行分析，難以協調其中的矛盾，無法實現科學平衡。本文就結構可靠性理論下的公路橋梁設計展開具體分析。
關鍵詞：橋梁結構;結構可靠度;結構設計
引言
隨著交通事業不斷發展，人們高度重視公路工程建設。為保證公路工程質量，就要加強公路橋梁設計，提高其安全性和耐久性。在公路工程規模不斷擴大的今天，公路橋梁是否安全耐用則顯得尤為重要。在公路橋梁設計過程中，要使用結構可靠度作為重要的控制參數，科學解決橋梁結構中的隨機性，積極協調安全與經濟發展的要求，實現最佳設計效果。
1結構可靠度的定義
結構可靠度主要是指結構的耐久性、適用性，對結構可靠度造成嚴重影響的因素，被稱為荷載效應的抗力S。在設計荷載基準過程中，會產生不同效應，抗力在幾何參數、計算模式以及材料性能方面存在不確定性。在設計過程中，只能利用概率衡量結構的可靠性，其作用效應與抗力相互獨立。結構可靠度是指工程可以在規定時間內完成的預定功能。“規定時間”是指在分析結構可靠度過程中，要根據應用的基準時間，“規定的條件”是指結構在施工過程中，沒有考慮建筑過失的影響。如果偶遇突發事件，結構必須要保持整體穩定性。公路橋梁一般結構是裝配式橋梁，該種橋梁模版流轉度高、質量可靠，難點在于對水文和地質情況的掌握，要重點掌握行洪、通航還有與其他交通線路的相交問題。除此之外，還要注意軟土地基的處理、高邊坡的支護、山區道路大跨的施工工藝、深墩大跨的施工控制以及季節性施工的一些問題，對于這些問題主要在施工工法和橋型的選擇上加以注意。可靠度概念中的“規定時間”是指結構設計基準期，一般是50年，距離規定的時間越久，其可靠性相對越低。橋位選擇難度不是太大，除非是大型市政橋梁。市政橋梁主要的問題是要和多個部門進行調節，涉及到如鐵路、公路、航運、通訊、電力、燃氣、給水、排污等不同部門，其結構結構還要照顧到造型和燈光等美觀問題。此外，對于需要采用新工藝的大橋，如菜園壩長江大橋巨大的Y形墩，其施工難度就很大。
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2公路橋梁設計的主要內容
進行公路橋梁設計時，必須要對現場進行全面勘察和監測，這樣就可以進一步完善橋梁結構，明確相應的工程技術與材料，并加強對橋梁的養護。目前，人們對于公路橋梁質量的要求很高，除了要保證其穩定之外，還要提高橋梁的安全性，合理進行設計和規劃。首先，要進行公路橋梁的跨度設計。跨度是設計的重點，需在掌握橋梁孔徑的前提下，實現對導流建筑物的設計，保證結構穩固，有良好的抗腐蝕與抗沖刷能力，可以承受強大的撞擊。第二，選擇質量過硬的材料，滿足設計標準，確保橋梁安全、耐用。通常會以鋼材和混凝土作為橋梁的主要材料。第三，引進新型施工技術，做好一系列施工準備工作，保證工程質量，使其能夠在工期之內順利完成，降低工程成本。第四，橋梁工程完畢后，要加強對橋梁的保護，提高其耐用性和安全性，要采用先進的監測技術進行檢測，制定完善的養護方案。
3公路橋梁安全性及耐久性問題
3.1設計不合理
進行公路橋梁設計時，需要結合實際情況選擇相應的橋梁結構和類型，對結構的受力和建設進行詳細的規劃。現階段，我國公路橋梁設計過分注重強度與剛度，沒有充分對橋梁的耐久性進行設計。在設計時，橋梁往往比較花哨，沒有考慮到其結構是否實用，這樣就會導致公路的安全性能進一步下降。進行橋梁結構整體設計時，由于受力或者力的傳遞方式不夠合理，久而久之，橋梁結構可能會發生變化，甚至出現畸形。在選擇材料時，往往會使用強度不足的混凝土，這一材料會降低結構的耐久性。一部分工作人員沒有重視橋梁質量，忽視養護工作，沒有及時對橋梁結構進行檢測，就可能會產生一定的安全隱患。
3.2專業水平有限
由于橋梁結構問題所引發的安全事故并不少見。許多工作人員缺乏專業的技術水平并，對于公路橋梁知識了解有限，加之監管力度不足，在材料的使用方面可能會選擇不合格的材料，導致橋梁出現安全隱患。還有部分人員對于工藝流程掌握不足，這就會影響公路橋梁的安全性與耐久性。
3.3養護不到位
橋梁結構一旦遭遇雨水天氣，墻面上就會出現大量的積水和結冰，如果沒有及時對其進行清理，就會侵入到橋梁結構之中，使鋼筋和混凝土遭到損害，影響材料的性能與結構的穩定。結構內部的堆積物如果沒有及時清除，就會導致橋梁不能按照相應的設計標準進行體系轉換，這樣也會損害一些部件。進行橋梁設計時，設計基礎期主要針對的是承重構件，如果沒有及時對其進行維護和管理，就會影響橋梁結構的耐久性和安全性。
4基于可靠度的公路橋梁結構優化設計
4.1結構優化模型
基于可靠度的橋梁結構優化模型，可以對各個構件的可靠度進行估算，對工程構件不斷優化，降低工程造價，取得最佳的可靠度，主要分為以下工作：
4.1.1選擇設計變量
通常情況下，針對設計變量的選擇，要優先選擇對設計要求起作用的參數，例如目標控制參數、約束控制參數;將設計要求影響不大的，或者根據結構要求可以實現設計要求的參數，作為重要的預定參數，可以有效減少工作負擔，提升相關工作的計算效率。
4.1.2確定目標函數
目標函數是全橋設計與橋梁結構造價之和。準確計算橋梁在使用期限內失效概率，要以失效的極限狀態為參考，如果結構損壞要進行重建。因此橋梁結構的可靠性優化設計要滿足鋼筋截面積、截面幾何尺寸、失效概率，將總費用降到最低。
4.1.3確定約束條件
公路橋梁結構要符合可靠性優化設計的相關約束條件，包含尺寸約束、結構體系約束、結構強度約束、構件單元約束、變形約束等。在橋梁結構的實際建設過程中，要對結構進行不斷優化，對比公路橋梁設計中的約束條件與目標約束條件，制定科學的規范要求，提升公路橋梁設計效果。
4.2選擇優化設計計算方法
橋梁結構基于可靠度的優化設計問題較繁瑣，是多約束非線性優化問題。在實際計算過程中，要對相關問題進行優化設計，得出最佳結果。可以對設計計算方法實施優化，比如選擇編制功能齊全、運算速度快的綜合程序。最后選擇最恰當的設計方案，提升公路橋梁的設計效果。
4.3重視細節的設計
進行橋梁結構設計時，要重視細節，要結合實際情況選擇相應的結構類型。制定簡易的結構模型，明確橋梁的受力結構，要重視結構的冗余設計，全面保障橋梁結構的耐久性與安全性。要結合施工的環境，提高橋梁的耐用性，避免風沙和流水對橋體造成的腐蝕影響。合理選擇設計材料，全面保障混凝土的質量，必要時可設置保護層，利用抗腐蝕性能良好的材料，減少環境對橋梁造成的破壞。
結語
總之，在公路橋梁設計中，要重視其安全性和耐久性，采取合理的設計手段，運用專業的技術和先進的設計理念，結合公路橋梁工程所在地的實際情況，保證設計與預期目標相符，全面保障公路橋梁的質量。——論文作者：趙明
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