提高桥梁设计可靠性的路径探讨

何见强1宋大为2

1.河南省交通规划设计研究院股份有限公司 河南省郑州市 450000

2.华设设计集团股份有限公司，江苏省南京市，210014

摘要：桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，对于经济发展、民生改善和环境保护都具有重要意义。然而，近年来桥梁事故的频发，给人民群众的生命财产安全带来了严重威胁。桥梁设计的可靠性直接关系到桥梁的安全性和使用寿命，因此提高桥梁设计的可靠性已经成为当前亟待解决的问题。本文将从优化设计方法的方面，探讨提高桥梁设计可靠性的路径。

关键词：桥梁设计；可靠性；路径探讨

随着社会的发展，桥梁等基础设施得到了广泛的关注和重视。作为交通枢纽中的重要组成部分，桥梁的设计可靠性对于交通安全、社会经济和环境保护等方面都具有重要意义。对于交通安全而言，桥梁是连接交通路线的关键节点，其设计可靠性直接关系到交通的安全和顺畅[1]。如果桥梁设计不合理或者施工质量存在问题，可能会导致桥梁在使用过程中出现结构损坏或者坍塌，给交通安全带来严重威胁。因此，提高桥梁设计可靠性是保障交通安全的重要措施之一。

一、桥梁出现可靠性问题的主要原因

（一）较低的桥梁设计标准

由于桥梁设计标准不高，造成了桥梁可靠度的问题。近十年来，由于受技术条件、经济条件及资源条件的制约，我国很多桥梁的设计规范都比较低。但是，随着我国社会经济的发展，交通量的不断增长，现有的桥梁结构已不能适应现代化的交通需要，对其安全、可靠运行产生了较大的影响。设计水平越低，就表示强度和稳定性的最优需求就越不能满足。比如，有些老桥的荷载等级很低，这就意味着这些桥不能经受住现代化交通的重载和高强度的车流，因此会增加事故的危险性。另外，由于设计水平的降低，也会造成桥梁的结构性缺陷。如有些桥可能不能考虑像地震，暴风雨这样的自然灾害，这样就有可能造成损坏。

（二）较差的施工和管理水平

在桥梁建设过程中，如果施工不规范、质量控制不严格，可能会导致桥梁结构存在缺陷或质量问题，从而影响其可靠性。一些施工单位可能存在技术水平不足、设备陈旧、管理混乱等问题，导致施工质量无法得到保证。例如，材料质量不符合要求、构件加工不精确、安装过程中出现偏差等都可能影响桥梁的可靠性。此外，管理方面的问题也可能导致桥梁可靠性问题。另外，一些桥梁在投入使用后，由于缺乏必要的维护和保养，也会导致其可靠性逐渐降低。

（三）不合理的桥梁设计

在设计过程中，如果没有充分考虑桥梁的使用环境、交通流量、结构形式等因素，可能会导致桥梁结构不合理、强度不足或稳定性不佳等问题。例如，一些桥梁在设计时，没有考虑到当地的地质条件和气候条件，使得桥梁在使用过程中容易受到自然灾害的影响[2]。此外，一些桥梁在设计时没有考虑到交通流量和荷载的变化，使得其无法满足现代交通的需求，从而增加了发生事故的风险。

二、提高桥梁设计可靠性的路径探讨

（一）强化设计规范

设计规范体系应该根据桥梁工程的发展和实践经验，涵盖桥梁设计的基本要素、材料性能、结构分析、施工工艺和验收标准等方面。在此基础上，结合国际上最新的建筑结构设计规范，对其进行进一步的修订，以保证其科学、合理、可行。通过组织培训，学术会议，演讲等形式，对设计者进行培训，使其了解和掌握相关的设计标准。在此过程中，应加大对新标准的解释与宣传力度，使设计者能够及时地理解、掌握最新的技术标准。同时，还应从设计文件审核、施工过程监控、验收规范实施等方面，建立完善的管理制度。对不符合标准的，要严肃查处，对有安全隐患的，要及时纠正，并将其拆除，以保证设计的可靠度。以及鼓励设计人员参与规范的制定和修订工作，建立规范的反馈机制，及时收集和整理设计人员在实践中遇到的问题和建议，为规范的更新和完善提供参考。

（二）引入先进的设计理论和方法

密切跟踪国内外桥梁结构设计的发展动态，掌握有限元分析、概率论、数理统计等最新的设计理论与方法。将这些理论和方法引入到桥梁设计中，可以有效提升设计的精准度和可靠性[3]。例如利用ANSYS、ABAQUS等先进的计算与分析软件，使其能更准确地进行分析与计算，从而达到提高设计可靠性与经济性的目的。并在此基础上，对其进行结构的优化设计及可靠性评价。并大力提倡绿色建筑、可持续发展等新的设计思想与方法，并将其运用于桥梁设计。同时，还应加强与国内外各大高校、科研机构的协作，共同进行桥梁结构设计的研究与实践。在此基础上，将充分发挥大学、科研院所的优势，引进国际上最先进的理论与方法，提升我国大跨径桥梁的设计水平。鼓励设计者充分发挥创造性，勇于探索新的设计思想、方法。此外，需要加大扶持力度，鼓励企业开展创新活动。

（三）优化设计方法

优化设计一种既能满足结构的使用性能，又能满足经济的需要，对其进行合理的、安全的、经济的、美观的、经久耐用的设计方案。其中，拓扑优化就是用来寻求最佳的材料配置与构型的一种方法。利用该方法，可以得到一种既能满足荷载需求，又能提高其刚度、稳定性能的最优拓扑。通过对结构进行拓扑优化，可以有效地发现并消除结构中的隐患，从而提高其安全可靠度。其次，外形优化技术是一种以外形为基础，通过对结构外形进行调整，从而改善其性能的一种新的设计方法。采用数值优化方法，对其线形及构造进行优化，使其既能满足功能需求，又能提高其承载力与稳定性能。外形优化是改善桥梁安全、舒适、降低交通事故的重要手段。在此基础上，利用有限元分析方法，对梁高、板厚、杆件直径等各尺度参数进行优化，达到既能提高承载力，又能降低成本的目的。对桥梁进行尺度优化，可以有效地提高其安全、经济、降低造价。

采用优化设计方法需要掌握常用的优化设计方法、考虑不确定性因素、结合先进的计算和分析软件、培养设计人员的创新意识等多方面的努力。只有这样，才能不断提高桥梁设计的可靠性，推动桥梁工程的发展。

（四）加强施工质量控制和管理

施工阶段是桥梁可靠性形成的重要环节之一，因此要加强施工质量控制和管理。在施工开始前，应建立完善的施工质量管理体系，明确各方的质量责任和义务，制定科学合理的施工方案和质量控制措施[4]。在施工过程中，应加强质量监督和检查，确保施工质量符合设计和规范要求。监督和检查应包括对施工过程的各个环节进行把关，如原材料的进场检验、施工过程中的质量控制、关键工序的旁站监督等。同时，还应定期进行质量抽查和全面检查，以便及时发现和纠正质量问题。在施工结束后，应建立验收和质量评定机制，对完成的施工项目进行验收和质量评定。对于达到设计和规范要求的施工项目，应进行评定和总结，以便进一步提高施工质量和可靠性。

结束语

提高桥梁设计可靠性是确保桥梁安全和耐久性的关键。通过强化设计规范、引入先进的设计理论和方法、优化设计方法、加强施工质量控制和管理等措施，可以确保施工质量符合设计和规范要求，进一步提高桥梁的可靠性和安全性。未来，随着科技的不断进步和工程实践的积累，桥梁设计可靠性将会得到进一步提升，为我国交通运输事业的发展作出更大的贡献。

    参考文献：

    [1] 董海宇.提高道路与桥梁设计可靠性的措施研究[J].  2021.DOI:10.12293/j.1671-2226.2021.08.287.

[2] 计松.道路桥梁设计的现状与改善策略探讨[J].中文科技期刊数据库(引文版)工程技术, 2022(8):3.

[3] 涂海,黄泽权.提高桥梁设计可靠性措施探讨[J].工业C, 2015(23):102-102.

[4] 薛勇.提高桥梁设计可靠性措施探讨[J].科技创新与应用, 2015(17):1.DOI:10.3969/j.issn.1672-3198.2010.02.176.