道路与桥梁工程中的耐久性设计与维护策略

摘要：道路与桥梁作为交通运输系统的重要组成部分，其结构性能的稳定性与服务寿命直接关系到交通安全与基础设施效益。耐久性设计作为工程设计的重要环节，在抵御自然环境与荷载作用方面起着关键作用。通过科学的耐久性设计与系统化的维护策略，可有效延长道路与桥梁的服役周期，降低维护成本，提高使用效率。本文围绕耐久性设计原则、关键影响因素与维护路径展开研究，为提升工程质量与保障运行安全提供技术支持。

关键词：道路工程；桥梁结构；耐久性设计

一、道路与桥梁工程耐久性设计的基本问题

（一）耐久性设计在工程建设中的地位与作用

耐久性设计是道路与桥梁工程在结构设计阶段的重要技术环节，其目标在于通过材料选择、结构构造与环境适应性设计，实现结构长期稳定运行。该设计理念要求工程结构在预期服役周期内，能够抵抗各种自然环境因素与交通荷载的综合作用，保持其承载能力与使用功能不降低。工程结构的耐久性不仅与其本身的安全性相关，还影响到运营管理与维护经济性。通过合理控制设计指标，准确评估环境侵蚀等级，结合地区气候、地质、水文等条件，可制定具有针对性的耐久性控制方案。

（二）道路与桥梁耐久性退化的主要影响因素

道路与桥梁在服役过程中面临复杂多变的外部环境和长期荷载作用，其耐久性退化表现为材料性能下降、构造变形扩大与结构功能削弱。环境侵蚀因素中，雨水渗透、温湿变化、冻融循环与风沙侵袭是主要威胁。特别是在盐渍土地区和沿海地带，氯离子侵入引发钢筋锈蚀，成为结构早期破坏的常见问题。荷载作用包括交通荷载的重复冲击与桥面振动引起的疲劳裂缝，逐渐累积使结构局部发生失稳。施工质量也是影响耐久性的重要内因，混凝土密实度不足、钢筋保护层厚度偏差等问题会加速结构老化。

（三）当前耐久性设计理念中的问题与挑战

传统的结构设计往往以安全承载力为核心，对耐久性控制重视不足，导致部分工程虽初期性能良好，但在运营过程中出现加速退化现象。部分项目在设计阶段未充分评估环境等级，导致防护措施选择失当，无法应对实际侵蚀环境。设计规范存在局限性，在耐久性评价指标、结构使用年限与环境适应性等方面缺乏系统性指导。耐久性设计方法以经验法为主，定量化分析工具与材料老化模拟手段应用不足。材料选用上追求短期成本控制，忽视其长期耐久性指标，造成后期维修频繁。施工过程中的耐久性目标与设计脱节，施工质量控制未与耐久性评价相结合，使设计成果难以真正落地。

二、道路与桥梁工程耐久性维护的系统化策略

（一）基于全寿命周期的结构耐久性评估与预测路径

结构耐久性评估不仅限于运营期的表面检测，而应延伸至全寿命周期的性能预测与退化控制。在设计阶段，应采用性能衰减模型结合环境荷载谱对结构关键部位进行耐久性仿真分析，明确不同构件在使用过程中可能出现的性能演变趋势。在施工阶段需引入数字化检测手段，对混凝土强度、钢筋布置与施工密实度进行实时评估，确保设计耐久性能指标的落地。在运营阶段，通过监测传感器、图像识别系统等技术，采集桥面裂缝、沉降、腐蚀等数据，并结合历史维护记录建立多变量耐久性评估模型。长期数据分析可帮助识别退化规律，预测结构未来性能变化趋势，为后续维护策略提供依据。全寿命周期耐久性管理模式强调多源数据融合、动态信息更新与持续评估机制，要求工程管理单位建立跨阶段的信息管理平台，实现设计、施工、运维三阶段数据联动，从而提升工程耐久性能的管理水平与响应能力。

（二）关键节点与连接部位的专向加固与病害控制措施

道路与桥梁结构的关键节点如墩梁连接、桥台伸缩缝、支座处等部位，因受力集中与结构复杂，易发生损伤与退化。连接部位失效常成为整体现代桥梁结构失效的诱因，需通过专向加固与定制化维护措施进行控制。对混凝土裂缝扩展区，应采用裂缝注浆、表面封闭或碳纤维加固等方法修复结构完整性。对于支座磨损与位移超限问题，可更换滑动垫层或提升支座转动能力，防止因变形过大引发结构失稳。桥台与桥面连接区因温差变形易产生伸缩缝损伤，应定期清理并注入弹性材料延长使用寿命。钢结构节点如焊缝处疲劳裂纹，应采用钻孔止裂与结构补强板加固处理。对经常积水区域应优化排水设计与坡度调整，减少水侵蚀对混凝土的破坏。

（三）耐久性设计与新型材料协同应用机制构建

耐久性设计与新型材料应用的协同推进，是提升道路与桥梁工程寿命的关键路径。通过引入高性能混凝土、自愈合材料与纳米涂层等新型材料，可有效延缓结构退化进程。高性能混凝土在强度、抗渗与抗裂性能方面优于传统材料，适用于湿热、重载与海洋环境。自愈合混凝土在裂缝初期可自动释放修复因子，形成固化结构防止裂缝进一步扩展。纳米涂层通过表面疏水处理提高构件抗氯离子与抗碳化能力。设计阶段应结合材料性能指标设置结构保护层厚度与防护方案，确保其在实际环境下的适应性。施工阶段需按照材料使用规范控制养护温度、湿度与拌和时间，提升材料性能稳定性。在材料选型过程中，应考虑其与传统结构体系的相容性与可持续性，防止因材料性能差异造成界面失效。

（四）基于风险等级的道路桥梁维护策略优化体系

道路与桥梁结构分布广泛、服务环境复杂，传统的定期维护方式难以满足多样化管理需求。构建基于风险等级的维护策略，是实现维护资源优化配置与效率提升的有效路径。风险评估应以结构健康监测数据为基础，结合使用年限、交通强度、环境侵蚀等级与历史病害记录等要素，建立多维评估模型，对结构进行分级分类管理。高风险结构应安排重点巡检与专项加固，确保结构安全状态持续可控。中等风险结构采用周期性检查与重点部位抽检方式进行维护优化。低风险结构则以常规性养护与日常观察为主，控制维护成本。在风险识别后，需制定对应等级的维护计划、工艺与资金配置策略。信息化平台应对风险等级进行动态更新，实现与维护计划联动。

三、结束语

道路与桥梁工程的耐久性不仅决定了结构的服务年限与运营安全，也体现出工程技术水平与管理效能的综合实力。通过构建科学合理的耐久性设计机制、推动结构性能精准评估、强化关键部位专项维护、引入高性能材料协同应用，能够实现结构性能与寿命控制的系统化、精细化管理。耐久性思维的深入应用已成为提升交通基础设施质量与效益的重要途径，对工程实践具有重要的推动意义。

参考文献

[1]刘志宏.道路与桥梁工程耐久性设计与维护策略探讨[J].市政技术，2023，43（02）：72-75.

[2]马建国.桥梁结构关键部位耐久性控制技术研究[J].建筑技术开发，2023，50（03）：96-99.