随着我国社会经济的快速发展,我国建筑行业也随之得到了很大发展,公路桥梁工程建设项目逐渐增多。然而,公路桥梁在使用过程中存在的问题也逐渐显现出来,主要是在桥梁设计过程中存在的问题。本文主要分析我国公路桥梁现状、影响桥梁使用寿命的原因,并提出增加公路桥梁的安全性和耐久性的一些办法。
公路桥梁现状及设计问题
随着我国经济的快速发展,人们生活质量有了很大提高,越来越多的人有了轿车等交通工具。交通工具数量的迅速增加,对公路桥梁来说是一个极大的考验。近年来,各地相继发生了一些桥梁垮塌事件,相关部门在对垮塌桥梁的勘察中发现,公路桥梁在从设计、施工到保养的整个过程中都存在着很多安全隐患。究其原因,主要是在我国传统的公路桥梁设计中,安全性一直是设计者普遍关注的重点,但桥梁的耐久性却甚少考虑,因而存在很多安全隐患。设计上的缺陷导致桥梁车辆事故频繁发生,如何提高公路桥梁的安全性和耐久性越来越受到人们的重视。
影响公路桥梁安全性和耐久性的原因
1.公路桥梁设计不合理
需要承认的是,在公里桥梁的设计中,我国桥梁设计人员仍有很多需要改进的地方。部分设计人员缺乏实践经历,他们虽然有一些理论知识,但考虑问题时不够全面,设计的公路桥梁不够科学或者缺乏实用性。很多公路桥梁的设计人员虽然普遍都比较重视公路桥梁结构强度的安全性,但往往忽略了公路桥梁设计的合理性。这些设计上的问题使得公路桥梁的安全性与耐久性在源头上的安全就得不到保障,自然会对后期的施工建设及使用带来较为严重的影响。
多数公路桥梁设计人员在设计桥梁时,基本是根据理论(如有关规定的强度指标等)来计算确定结构强度,很少考虑或根本就不考虑公路桥梁在实施过程中所用材料、施工方法等因素对公路桥梁安全性和耐久性造成的影响。有些设计人员在设计时不考虑公路桥梁的安全性和耐久性,盲目地增加公路桥梁的强度,缺乏公路桥梁整体设计的意识。还有一些设计人员很少考虑到桥梁在使用过程中的受力路线,致使桥梁从一开始就有很大的安全隐患;选用的混凝土强度与公路桥梁设计的强度不符合,或者是保护层厚度薄等因素使得桥梁在使用时安全性和耐久性都得不到保证。
2.施工过程存在的问题
目前,在一些地方桥梁垮塌事件时有发生,严重威胁到国家经济和人民生命财产安全。有关部门对桥梁垮塌事件的统计显示,我国对公路桥梁的使用寿命限制一般是 100年,但很多公路桥梁在使用不到10年时间内就有很多问题出现。2001—2006年的 5年时间里,我国有37座桥梁发生垮塌现象,其中有13座桥梁发生比较大的事故,致使177人受伤、182人死亡,平均每年都会有7.4座公路桥梁垮塌。统计发现,施工单位在建设工程时操作不规范是桥梁塌陷的主要原因。
在公路桥梁建设工程中,一些施工单位不重视公路桥梁的重要性,为获得更大的经济效益,私自使用不符合设计标准的建筑材料,以次充好,致使公路桥梁严重缺乏机械强度;部分施工单位缺乏规范管理意识,致使在公路桥梁施工过程中没有专业人士对施工进行专业化的管理。当然,还有一些是由于施工人员本身不具备一些专业知识,缺乏安全和质量意识。这些问题都导致公路桥梁的施工操作规范不到位,在安全性与耐久性上留下很多安全隐患。
一、最纯粹、最抽象的设计难题之一,就是设计桥梁。你面对的问题,基本上就是如何使用最少的材料,跨越给定的距离。你觉得桥梁设计就是这样吗?
唯一在设计上没有建筑师而只有结构工程师的事儿的,就是桥梁设计。桥梁设计对于结构师的挑战在于:1. 由于要通航大船,必须大跨度,不可以任意建桥墩。如果可以多设置桥墩,就没那么具有挑战了。2. 也是由于要通航大船,桥的高度必须足够,容易造成风动效应。所以轻薄结构也不可取,必须有一定的刚度。
3. 对于混凝土结构,当桥梁的跨度大到一定的地步,为了跨越,需要增加梁的高度,但梁的高度增加也必然带来自重的增加,而自重达到一定程度时,就会将桥梁压垮,更不要说再承载汽车、火车了。所以说材料不是越多越好,这并不是经济问题,而是设计本身的两难。4. 桥梁设计最具挑战之处在于:设计师必须清楚地熟知建造工艺。桥梁最危险的时刻,不是上边跑车走人,而是建造的过程中。一旦成桥,安全系数将大大提高。施工工艺的选择,是桥梁设计的关键。
我理解,“纯粹”是指你几乎别无选择,多维限定的条件反而决定了问题的“简单”,只有问题简单到一定的地步,你才可以“抽象”(就像数学),以至于现代大跨度桥梁的不二选择就是斜拉桥和悬索桥(比如金门大桥、杨浦大桥等)。结构工程师在建筑物的设计上都被建筑师的名气所掩盖,外在决定了内在。而桥梁设计是建筑师没有任何话语权的地方。结构大师(李国豪、茅以升、林同炎)在此扬名立万的,才是真的厉害,桥梁的设计水平,是一个国家建筑结构水平的代表。
桥梁的目的就是跨越障碍、沟通被阻隔的双方。两个桥墩之间的距离给定时,较多的材料构成的上部结构,也能起到连接的作用,但是不能发挥材料的最大性能,经济上属于浪费。于是一个课题产生了,就是在满足使用要求的前提下,如何尽量少的使用材料,节约资源。这个工作是创造性的,结果也是花样繁多的。其一是从专业上来讲,基本上就是上面的内容了;另外就是引申意,如何进行人与人的沟通与交流,也是需要抽象意义上的桥梁的。这又比实物上的桥梁设计更难。人应该更倾向于表达,寻找人与人沟通的有效、便捷、节约的方法很困难,但也很重要。其实不仅仅是桥梁设计,最优秀的结构工程师,就是用最少的材料来支撑最多的荷载,要把所有材料都发挥出它的最大功用。所以从这点上来说,结构工程师又是一个材料的魔术师,在每一个地方用最合适的材料。如果说到材料,那么我是不主张超高层的建筑和一些奇形怪状的建筑,比如上海陆家嘴那些超高层建筑,许多材料都是用来抵制自然(风荷载),而像央视新大楼,又是用许多材料来支撑材料(悬壁出来的材料)。这不是一个优秀的结构工程师应该做的事情,自然规律不可违背!
做桥梁设计,如果能很好的权衡性价比这个问题,那么你注定是一位大师。其中的核心,应该是一个数学模型中的优化问题。首先要明确的是桥梁所承受的不是来往的车辆,而是人命,来往的人把性命押在桥的质量之上,一旦桥倒塌,后果不堪设想。每个商人都想以最少的成本去创造最大的利润,即使用最少的材料去建造最长的距离。一吨水泥所能铺修的桥梁长度是有限的,一旦跨越这个限度,桥梁板块的厚度必将减薄,承重能力亦大打折扣。这样的方案是把更多的利润挣到了,但危险系数也增大了,人命关天的事情,也就不好说了。工程师面临的问题,在宏观上去理解,是金钱与人性之间的纠结。这个问题的确很难,就如同现实中遇到的爱情与面包的抉择般。作为一个工程师虽要确保成本的节省,但这种节省是建立在安全的架构上,必须先确保相对的安全系数,然后才可在技术上缩减用料,这样的方案才能发挥最大的功用。而罔顾安全而跨越给定的距离是没意义的,要明白建桥是为了方便人群而不是最大的利润。
二、桥梁工程三年之后还有前途吗,市场会不会饱和?检测和设计该怎么选呢?
第一、在中国城市化进程加剧,城市高架桥需求,高铁客运专线,重载铁路,西部大开发(这个我目前认为是主要力量,大部分利润大的项目都在西部),桥梁设计应该还有10年的黄金发展时期。10年以后,就剩下修补了,大规模新建桥梁将会越来越少。也就是说,你如果赌这10年,面对的是高强度的工作强度和职业能力进阶的压力,但是如果能够进阶,那么到了一定的高位,你应该就没有什么好顾虑的了。如果,你的进取心和能力不够,到时候没有升到高位,那么尽早转行或者考虑下面的建议。第二、如果你认为生活和工作需要并重,不想要高强度的工作占据你的生活,同时考考证,搞搞副业,也并不想丢掉本专业,倒是建议考虑检测加固。桥梁检测加固行业会越来越大,越来越肥。但是,也需要时间,目前来看,还是比不上桥梁设计。同时,在目前的情况来看,桥梁设计要求的知识,没有检测加固要求的细节多。两个专业所要求的设计内容、规范、计算工具等都有明显的区别。
三、中国的桥梁技术已经到巅峰了吗?
金无足赤,人无完人,任何学科都是一山更比一山高,很难到达巅峰的。桥梁技术一直在革新,很多以前想都不敢想的方案,正在一个个付诸实践。将来还会有更多跨海大桥(琼州海峡大桥、台湾海峡大桥)建成,也有很多困难需要克服,相信也会一个个克服的。勤劳的中国人民无所不能。
四、请问现在路桥专业怎么提升自己的竞争力?
这个问题问的还不错,至少证明你是一个想上进的人。多学习规范,经历实际工程,增强自己的专业素养。考取专业相关的证书,提升自己的职称。后面可以多审图,控制方案,安全经济的做好每一个工程。
五、设计院做桥梁设计师年薪是多少,晋升空间有多大?
桥梁结构这块在设计院工资是比较高的,刚毕业就不谈年薪了,你啥也不会谈毛线。差不多三年左右,平均年薪12--15w。看单位项目,项目多还一直塞给你们做,这种20--25w,就看你能不能熬夜了。升职空间肯定比中铁、中建、中交、中核电等这类施工单位小很多,毕竟设计院人员不多。而且一个设计院领导层就那么几个,院长、副院长、总工、副总工、主任、项目负责人等等。
1. 正确理解桥梁寿命含义
增加公路桥梁耐久性在公路桥梁设计方面,设计人员应由传统的增加桥梁强度应对桥梁满载情况的观念,逐渐向在满足载荷强度需求前提下还要满足桥梁寿命需要的设计思路转变。我国对公路桥梁使用寿命的规定是100年的期限如何验证、确定,仍需要设计人员经过大量模拟实验来论证,还需要设计人员全方位地考察当地的交通等因素,确保在公路桥梁安全性的基础上增加其使用寿命。
2. 重视外在因素对公路桥梁的损坏问题
在公路桥梁使用过程中,狂风、大雨、地震、空气中的有害物质等自然因素都会对公路桥梁表面造成损坏,汽车等交通工具在行驶时造成的震动会轻微地引起桥梁内部结构变化。这是因为在施工过程中不可能做到材料的均匀性,长此以往必然会使桥梁有外部的裂痕。若不及时处理,公路桥梁在以后的使用过程中会逐渐损伤混凝土及钢筋结构,影响公路桥梁的耐久性和安全性。特别是在海边的公路桥梁,空气湿润会对常规公路桥梁造成严重侵蚀。这些地方的公路桥梁在设计时,就要考虑到自然因素的影响,给桥梁设计较厚的防水层。
3. 设计时要考虑到公路桥梁超载问题
公路桥梁超载现象可以说是普遍存在的,一方面可能因为桥梁使用时间长,本身强度下降,致使承载能力下降;另一方面则是设计者在设计时低估了当地的交通环境,致使公路桥梁在使用时严重超载,与原设计相差甚远。
公路桥梁一旦超载使用,将会产生严重的难以修复的内部损伤,即使严格控制了公路桥梁承载量,桥梁内部发生的变化也是难以恢复的。如用混凝土制造的公路桥梁在一段时间内的超载后会发生开裂现象,在限定车流量、对裂缝进行修复后,桥梁内部的损坏也已经减小了弯矩,致使桥梁强度发生降低,事实上公路桥梁的承载量已经降低了。
4. 做好调查研究内容
为了增加公路桥梁的安全性和耐久性,设计单位在拿到指标后,应立即组织队伍对当地的地质环境、人文环境等进行考察,得到所建公路桥梁的资料,设计出符合桥梁要求的参数和方案,对路线比较长的公路桥梁,一定要高度重视桥梁的耐久性,用更科学、更具有实用性的方法做出设计方案。
结语
公路桥梁的设计存在问题会严重影响人身安全与财产安全,因此对公路桥梁的设计一定要予以重视,尤其是设计者一定要把在施工过程及投入使用后可能出现的状况考虑完全,设计出更具有使用性能的公路桥梁,严格要求施工人员使用符合标准的建筑材料,为促进公路桥梁建筑工程的可持续发展提供保障。