摘要：在对桥梁结构设计中所遇到的耐久性设计问题，探讨了细部结构设计的重要性。分别从桥面铺装、主梁结构以及伸缩缝三个方面探讨了桥梁细部结构设计对桥梁整体构耐久性的影响，并提出了对应的解决策略。
关键词：桥梁设计；细部设计；耐久性
当前，我国经济的迅速发展需要发达的交通运输基础设施作为支撑，而公路桥梁是确保我国交通运输基础设施完善及发展的基础。尤其是在山区中较高等级的公路中，桥梁在其中占用了较大的比例，为了保证桥梁具有足够的耐久性，必须对结构进行重点设计。桥梁的细部设计内容是保证桥梁结构耐久性的一个重要内容。从当前桥梁病害情况来看，导致病害的主要原因是因为针对桥梁结构以及施工过程中的细部设计不足而造成的，同时设计理论以及结构构造体系的欠完善也是导致桥梁耐久性受到影响的一个重要原因。本文从影响桥梁结构耐久性细部设计因素的角度出发，探讨了导致桥梁耐久性受影响的几个主要细部设计因素，同时提出了对应的细部设计因素。
1、桥梁结构设计中耐久性设计问题
1.1 不重视环境侵蚀对桥梁耐久性的影响
以桥梁的混凝土结构为例，对其耐久性产生影响的主要包括腐蚀、碳化、裂缝以及钢筋的锈蚀等问题你。因为在结构设计过程中，没有从施工环境，诸如工程结构周边的土壤、化学介质等侵蚀因素等对桥梁耐久性予以考虑。尤其是随着现代环境由于污染情况日益严重，其对桥梁结构的侵蚀性影响更加严重。同时，在设计过程中没有考虑对混凝土结构中存在的碱骨料反应、碳化、徐变以及材料性能差异等方面的影响，使得桥梁的混凝土结构在应用过程中出现了裂缝、破损等问题你，影响到了桥梁的应用耐久性。
1.2 设计中的细节考虑不足
当前，大部分的桥梁结构设计都能够满足相关规范对桥梁结构强度的需求，但是却没有重视对桥梁结构构造、体系、结构体系维护以及结构构成材料的影响，部分桥梁结构表现出的整体性以及延展性不足，设计过程中没有考虑到足够的设计冗余要求，部分设计工作由于设计中的受力路线以及计算图式不够明确，导致结构体系的局部受力过大。另外，部分设计过程中缺乏足够的保护层厚度、砼强度等级过低、桥梁构件的截面过薄以及钢筋直径过小等问题，这些因素都影响到了桥梁结构的持续性以及耐久性的影响。
1.3 施工工艺考虑不足
在设计工作，没有考虑到桥梁结构施工质量及施工工艺的可执行性，导致施工结果不能满足设计工艺需求。在施工过程中，存在着过于追求施工进度而导致结构不能达到验收标准的问题，给桥梁工程留下了安全隐患。例如，钢筋设置的保护层不足，导致砼结构存在了开裂的问题；孔道中的灌浆不饱满，导致锚头区的钢丝出现锈蚀问题。这些潜在的隐患在短期内可能造成桥梁结构的坍塌与损坏，而造成问题的主要原因是施工工艺、选材强度等因素，在设计过程中都必须对这些细节因素予以考虑。
2、桥面铺装设计
桥面铺装与车辆直接接触额的部分，也是确保桥梁积水得以快速排出的一道重要放线。桥面铺装不但能够承受汽车行驶过程中产生的剪切碾压冲击力，同时还承担着主梁由于受力而产生的持续挠变、应力等，使得桥梁在早期的应用过程中就出现结构损坏，导致桥面的防水功能受到影响，造成桥梁主体结构的主筋等被桥梁腐蚀，所铺装的混凝土保护层将逐步与主梁相分离，使得桥梁的承力能力受到很大的削弱，耐久性受到直接影响。钢筋锈蚀导致桥梁结构性能受影响的作用过程如图1所示：
为了解决该问题，在设计过程中采用了加强桥面钢筋铺装以及增加铺装厚度的方法来提高桥面铺装的整体受力性能。考虑到造成桥面铺装层受损的另外一个原因是桥面铺装层不能承受桥体的反复变形，同时铺装层与主梁之间的结合程度不足也影响到其整体承力性能，所以在设计过程中可以采用加强主梁与桥梁铺装层之间的集合紧密度的方法来提高桥面铺装层的整体抗疲劳特性。在具体的设计过程中，采用了将钢纤维掺入到桥面铺装层混凝土的方式，有效减少了混凝土开裂的问题，提高了混凝土铺装层的整体抗疲劳能力；在预制板的顶层设置了抗剪连接钢筋，保证了桥面铺装层与预制板层之间的整体结合程度以及致密程度，实现了桥面铺装钢筋网的定位；对铺装的钢筋网采用了冷轧带肋钢筋网的施工方法，提高了桥面铺装混凝土的整体强度，保证了桥面铺装层的整体性能。
3、主梁结构设计
3.1 选择耐久性结构
在桥梁的上部结构主梁型式选择过程中，应该以选择耐久性好的预应力混凝土结构为主。若选择钢筋混凝土结构时，则桥梁的整体跨径要小于20 m。而对于跨径为13 m、16 m的桥梁结构，在特殊需求之外，可以选择密布T梁结构作为主梁。
3.2 保护层厚度设计
所设计的混凝土保护层厚度应该与规范中的相关要求吻合。尤其要注意的细节部分是，对那些使用通用图进行设计的桥梁，必须对其保护层厚度是否能够满足项目施工区域的环境要求进行验证，尤其是对于具有高腐蚀性盐渍土，需要大量使用融雪剂的环境区域，保护层厚度应该适当予以增加。各国关于保护层厚度进行了对应的规定，如表1中统计所示：
3.3 提高主梁之间的横向整体性能
对于采用了装配式预制空心板结构的桥梁，各板块之间现浇的混凝土结构以及焊接钢板之间应该连接成为整体结构。同时，由于铰缝是桥梁的薄弱环节，在设计过程中要通过增加铰缝接口宽度、设置铰缝钢筋等方式来提高铰缝的整体强度，从而达到提高铰缝的抗剪能力的目的。施工过程中，由于行车道板侧面是毛面，铰缝的混凝土也必须达到设计强度的要求才能通车使用。对于使用的装配式预制T梁与对应的箱梁，可以采用适当增加横隔粱设计密度的方式来保证横向的整体性能。
3.4 设计过程考虑施工可行性
在对桥梁主梁的几何尺寸进行设计时，不到那要要考虑到钢筋的布置需要以及结构受力需求，同时还要考虑到施工工艺需求，确保混凝土浇筑以及振捣的质量。装配式箱梁通过采用现浇混凝土的方式在桥梁的横向形成整体结构，同时顺桥梁方向通过墩顶现浇的方式进行连接。在设计过程中要考虑到现浇部位的宽度必须满足钢筋焊接过程中的施工空间需求，尤其是对于小半径曲线的桥梁，必须通过对墩顶湿接头来调节桥梁的内外弧差，使得设计结构满足施工工艺需求。
另外，设计过程中合理的设计主梁中的钢筋避让形式也尤为重要。例如，对于采用预应力钢筋与一般的纵横向配筋方式的主梁，在钢筋布置较密集以及钢筋位置相对冲突的区域，要在设计过程中根据具体的受力情况对整个钢筋的空间位置进行合理考虑，且在设计图纸中对钢筋的避让先后顺序进行说明，避免施工失误造成结构建造困难。
4、伸缩缝设计
桥梁的伸缩缝是桥梁整体结构中的细节附属结构，其设计好坏将直接影响到桥梁的整体性能以及耐久性。
4.1 伸缩量设计
在对伸缩梁设计古城中要充分考虑到安装伸缩装置时出现的实际收缩变形量以及环境温度对伸缩装置的具体影响。同时，山区平纵线形对桥梁伸缩缝的影响也不能被忽视，尤其是在较大纵坡处，桥台背墙与板梁伸缩端立面之间形成的夹角，其对伸缩缝的宽度有直接影响。另外，在单向较大纵坡处由于荷载的长期影响而对桥梁产生的累积变为同样会造成伸缩装置的变形，而且这种变形量将超出普通桥梁变形。最后，对于采用了小半径曲线粱桥布梁结构，由于主梁端部的平台与其背面存在不平行的伸缩缝，其宽度也是持续变化的，在设计过程中要根据不同区域的气温条件以及桥梁的平纵线形条件进行合理设计。
4.2 槽口混凝土设计
槽口处混凝土必须使用钢纤维混凝土来提高其抗疲劳能力。在设计过程中，于混凝土中嵌入足够的锚固钢筋，保证其位置、深度与主梁直接相连，同时与桥梁的具体设计进行配合，使得桥梁的伸缩装置能够与桥梁的主体结构形成一个有机整体。对于悬臂板或者薄翼缘板的设计结构，当使用的伸缩装置高度高于桥梁面板时，必须对桥面的截面尺寸进行合理调整，并合理增加桥梁断面受力的钢筋用量，以确保桥梁能够抵抗足够的剪切变形。
参考文献：
[1] 赵素洁. 桥梁细部设计对结构耐久性的影响分析[J]. 公路， 2013（5）.
[2] 王克海，韦韩. 中小跨径公路桥梁抗震设计理念[J]. 桥梁， 2012.
[3] 袁松林. 混凝土结构耐久性设计分析[J]. 河南科技， 2014（5）.