對橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的認(rèn)識

1、<p>　　對橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的認(rèn)識</p><p>　　摘要：橋梁建設(shè)是國家重要的基礎(chǔ)建設(shè)之一，橋梁工程是關(guān)系到社會和經(jīng)濟(jì)協(xié) </p><p>　　調(diào)發(fā)展的生命線工程。然而，大量的公路橋梁，在使用過程中出現(xiàn)了許多缺陷和問題，其主要原因是由于橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性不足造成的。耐久性與結(jié)構(gòu)的使用壽命相關(guān)聯(lián)，是使用期內(nèi)結(jié)構(gòu)保持正常功能的能力，而這一種正常功能直接影響結(jié)構(gòu)的安全性和結(jié)構(gòu)的適

2、用性，并且更多地體現(xiàn)在適用上。本文針對當(dāng)前橋梁結(jié)構(gòu)耐久性差的現(xiàn)狀詳細(xì)闡述了提高橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的設(shè)計(jì)措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：橋梁結(jié)構(gòu)；耐久性；混凝土；防腐；防水中圖分類號：K928.78文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p>　　一、橋梁結(jié)構(gòu)耐久性差易引發(fā)的后果 </p><p>　　混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)對氣候作用、化學(xué)侵蝕、物理作用或任何其它破壞過程的

3、抵抗能力。長期以來，工程界普遍認(rèn)為混凝土是一種耐久性能良好的建筑材料，在工程設(shè)計(jì)中對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題沒有引起足夠的重視及更深研究認(rèn)識，造成了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究和設(shè)計(jì)的相對滯后，并為此付出了沉重的代價(jià)。如轟動全國的彩虹橋倒塌事件、四川宜賓市金沙港橋因吊桿斷裂導(dǎo)致塌橋事故，給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了巨大的損失，其主要原因是鋼材的耐久性不足引起的安全事故。 </p><p>　　二、橋梁結(jié)構(gòu)耐久性差的原因 &l

4、t;/p><p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不夠完善 </p><p>　　不可否認(rèn)，在橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是關(guān)于橋梁施工和使用期安全性的問題還有許多可以改進(jìn)的地方。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，其次是結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件及連接的設(shè)計(jì)，并采用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標(biāo)以保證結(jié)構(gòu)的安全性。 </p><p>　　許多設(shè)計(jì)人員往往只滿足于規(guī)范對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算上

5、的安全度需要，而忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護(hù)、結(jié)構(gòu)耐久性、施工及使用全過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為因素等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性。有的結(jié)構(gòu)整體性和延性不足，冗余性??；有的計(jì)算圖式和受力路線不明確，造成局部受力過大；有的混凝土強(qiáng)度等級過低、保護(hù)層厚度過小、鋼筋直徑過細(xì)、構(gòu)件截面過薄，這些都削弱了結(jié)構(gòu)耐久性，從而嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性。不少橋梁設(shè)計(jì)雖然滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定的強(qiáng)度要求，但僅使用了短暫時(shí)間后就因?yàn)槟途眯圆蛔愣霈F(xiàn)影響結(jié)構(gòu)

6、安全的病害?？梢娊Y(jié)構(gòu)耐久性不足已成為最現(xiàn)實(shí)的一個(gè)安全問題，因此設(shè)計(jì)時(shí)要從構(gòu)造、材料等角度采取措施加強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性。 </p><p>　?。ǘ┦┕ず凸芾硭降?</p><p>　　在我國由于部分不良施工單位偷工減料導(dǎo)致施工質(zhì)量不過關(guān)，大量的橋梁在遠(yuǎn)沒有達(dá)到預(yù)期使用壽命時(shí)，就出現(xiàn)了影響結(jié)構(gòu)正常使用功能的病害與劣化；特別是一些橋梁結(jié)構(gòu)在只使用了幾年、甚至剛建成不久就出現(xiàn)嚴(yán)重的耐久性不足的問題

7、，通常都施工質(zhì)量低下有重要關(guān)系，對于短期內(nèi)發(fā)生的諸如突然破壞與倒塌，多是由于施工質(zhì)量沒有達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，其中材料強(qiáng)度不足和施工工藝不合格等，所造成的后果將是非常嚴(yán)重的。 </p><p>　?。ㄈ┗炷敛牧腺|(zhì)量控制不嚴(yán)格 </p><p>　　混凝土材料的組成以及混凝土材料中有害成分的含量是影響混凝土耐久性優(yōu)劣的一個(gè)重要方面。 </p><p>　　例如，在以

8、前對結(jié)構(gòu)耐久性認(rèn)識還不是很充分的時(shí)期，為了縮短施工周期、加快施工進(jìn)度，在混凝土中添加大量的氯鹽早強(qiáng)劑，結(jié)果導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋非正常的嚴(yán)重銹蝕。再如，在硫酸鹽環(huán)境中，不使用抗硫酸鹽水泥，而使用普通的硅酸鹽混凝土材料且不控制較小的混凝土水灰比，導(dǎo)致硫酸鹽很容易地滲入混凝土內(nèi)部，與硅酸鹽水泥成分產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物體積膨脹，導(dǎo)致混凝土粉碎性破壞等。這些都是以前對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性認(rèn)識不足局而付出的沉重代價(jià)。 </p>&l

9、t;p>　　提高橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的措施 </p><p>　?。ㄒ唬┻m當(dāng)加大鋼筋混凝土保護(hù)層厚度 </p><p>　　混凝土碳化是鋼筋銹蝕的前提。一般情況而言，只有保護(hù)層碳化，鋼筋表層鈍化膜破壞，鋼筋才有可能銹蝕。因此，針對不同的腐蝕環(huán)境應(yīng)設(shè)計(jì)采用不同的保護(hù)層厚度，是保護(hù)鋼筋免于銹蝕，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最重要的措施之一。鑒于此，相關(guān)規(guī)范給出了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最小保護(hù)層厚度參考值，但

10、設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)加大鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度對提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是非常有益的。 </p><p>　?。ǘ┘訌?qiáng)構(gòu)造配筋，防止混凝土結(jié)構(gòu)非正常開裂 </p><p>　　混凝土結(jié)構(gòu)的任何損傷與破壞，一般在混凝土結(jié)構(gòu)中首先會出現(xiàn)裂縫，裂縫是反映混凝土結(jié)構(gòu)病害的晴雨表，同時(shí)裂縫的出現(xiàn)會增加混凝土滲透性，提供了使侵蝕破壞作用逐步升級、混凝土耐久性不斷下降的渠道。當(dāng)混凝土開裂后，侵蝕速度將大大加快，形

11、成導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的進(jìn)一步退化的惡性循環(huán)。因此，防止混凝土結(jié)構(gòu)非正常開裂，對提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是十分重要的?？刂苹炷恋牧芽p開展，除按規(guī)范要求控制正常使用極限狀態(tài)的工作裂縫以外，更重要的是要采取構(gòu)造措施，控制混凝土施工及使用過程大量出現(xiàn)的非工作裂縫。 </p><p>　　（三）提高后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿質(zhì)量 </p><p>　　后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿質(zhì)量是影響預(yù)應(yīng)力混凝土梁

12、耐久性的關(guān)鍵因素之一?！稑蛞?guī)JTG D62-2004》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿用水泥漿的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于 30MPa，其水灰比為 0.4～0.5，為減少收縮，還可通過試驗(yàn)確定摻入適量膨脹劑。因預(yù)應(yīng)力鋼筋的銹蝕會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的突然破壞，事先不易被發(fā)現(xiàn)，在耐久性設(shè)計(jì)中必須特別重視，并采用多重的防護(hù)手段。 </p><p>　　對此，對于可能遭受氯鹽侵蝕的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力筋、錨具、連接器等鋼材組件都應(yīng)采用環(huán)氧涂層或

13、涂鋅，后張預(yù)應(yīng)力體系的管道必須具有良好的密封性能，不宜使用金屬的螺旋管，宜采用有良好密封性能的高密度塑料波形管，同時(shí)，管道灌漿材料和灌漿方法要事先通過試驗(yàn)驗(yàn)證，盡可能降低漿體硬化后形成的氣孔，并采用真空灌，必要時(shí)還可以在灌漿材料中摻入適量的阻銹劑。 </p><p>　　（四）在結(jié)構(gòu)局部使用防腐材料 </p><p>　　目前跨徑為16～25m的多跨現(xiàn)澆連續(xù)鋼筋混凝土箱梁結(jié)構(gòu)的橋梁在廣泛的

14、修建，由于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是一種帶裂縫工作的結(jié)構(gòu)，因而在負(fù)彎矩區(qū)總會出現(xiàn)裂縫，鑒于負(fù)彎矩區(qū)裂縫是一種向上開口的“V”形裂縫，橋面水容易滲入，遭受長期浸蝕后，負(fù)彎矩鋼筋的銹蝕是應(yīng)予以特別重視的問題。 </p><p>　　對于鋼筋防護(hù)而言，在任何情況下混凝土質(zhì)量都是最重要的。如果混凝土材料或施工質(zhì)量不好，或設(shè)計(jì)有缺陷等都會加速病害的發(fā)生和發(fā)展。在高質(zhì)量混凝土中摻加鋼筋阻銹劑，被認(rèn)為是長期保護(hù)鋼筋延緩腐蝕破壞、實(shí)現(xiàn)

15、設(shè)計(jì)壽命的最簡單、最經(jīng)濟(jì)和最有效的技術(shù)措施。 </p><p>　　加入鋼筋阻銹劑能起到兩方面的作用：一方面推遲了鋼筋開始生銹的時(shí)間，另一方面，減緩了鋼筋腐蝕發(fā)展的速度。 </p><p>　?。ㄎ澹┘訌?qiáng)橋面鋪裝層的防水設(shè)計(jì) </p><p>　　1、橋梁防水的細(xì)部設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)單位應(yīng)將防水層的設(shè)計(jì)在全橋范圍內(nèi)進(jìn)行整體考

16、慮．特別是在伸縮縫處、泄水管處、防撞墻與分隔帶邊緣等特殊部位做到防水層的連續(xù)性，使其防水層的設(shè)置更趨于合理。同時(shí)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)籌考慮，如：預(yù)制的鋼筋混凝土梁橋和預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋的橫向鉸縫處，應(yīng)保證其在運(yùn)營過程中有足夠的剛度，減小其變形、使鋪裝層的受力與主梁的受力相協(xié)調(diào)、保證防水層正常工作。 </p><p>　　2、外翼緣板的防水 </p><p>　　過去設(shè)計(jì)人員對橋梁外側(cè)翼板防水重視不

17、夠，致使許多城市立交橋在經(jīng)過雨水、雪水，特別是冬季的融雪鹽堿水沖洗后，留下許多白色沉積物，既不美觀又可能造成對翼緣板的腐蝕。設(shè)計(jì)人員通過改變外側(cè)翼緣板結(jié)構(gòu)外形即可阻斷各種水對翼緣板的浸蝕，起到防水作用。 </p><p>　　3、泄水管及周邊防水 </p><p>　　橋面防水的設(shè)計(jì)理念應(yīng)該是“防排結(jié)合，以排為主”。這是因?yàn)樵俸玫姆浪畬?，如果長期浸泡在水中，加之動荷載的作用，就會加大其破

18、壞的程度，縮短使用周期，同時(shí)，凍脹作用會使橋面隆起，加速橋面鋪裝的破壞。因此橋面鋪裝層的縱坡、橫坡必須符合設(shè)計(jì)要求，泄水管的布置要合理，使橋面排水通暢，另外在橋面鋪裝層設(shè)計(jì)和泄水管的構(gòu)造上應(yīng)考慮瀝青混凝土層間水的排放。 </p><p>　　4、預(yù)制梁接縫處防水 </p><p>　　由于工期緊張，設(shè)計(jì)上經(jīng)常采用預(yù)制T型梁橋，由于濕接縫的存在，在混凝土收縮作用下，新舊混凝土截面勢必開裂。

19、由于T型梁安裝后，相鄰翼板的高差可能達(dá)到2～3cm，為開展下一步工序，必須鋪設(shè)找平層，且不與T型梁頂面連接，從而形成一大塊薄板(6～8cm)，在車輛荷載的長期作用下，易產(chǎn)生碎裂造成漏水。因此，建議找平層與濕接頭混凝土一起澆筑，使預(yù)制梁接縫和橋面找平層成為一體，共同參加工作，這樣可以大大提高接縫處的抗拉強(qiáng)度。 </p><p>　　（六）橋梁耐久性監(jiān)控監(jiān)測設(shè)計(jì) </p><p>　　橋梁耐久

20、性監(jiān)控監(jiān)測設(shè)計(jì)對橋梁安全、耐久性具有重要的意義。橋梁耐久性自動化監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)，是針對橋梁的振動位移、速度、加速度、應(yīng)力、應(yīng)變、頻率、振型、阻尼、裂縫、強(qiáng)度、剛度等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行采集、處理，所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，計(jì)算出位移、振動幅度、裂縫、應(yīng)力等橋梁耐久性數(shù)據(jù)。既可以為橋梁的在線分析提供決策依據(jù)，也可以提交給有關(guān)的橋梁結(jié)構(gòu)耐久性軟件做進(jìn)一步的分析處理，從而及時(shí)掌握橋梁的即時(shí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)，全面了解橋梁的運(yùn)營條件及質(zhì)量退化狀況，為監(jiān)測對象提供早期

21、安全預(yù)警報(bào)告。 </p><p><b>　　結(jié)語 </b></p><p>　　綜上，我國正處在大規(guī)模建設(shè)橋梁之際，橋梁結(jié)構(gòu)耐久性不足的后果是非常嚴(yán)重的，不容忽視的。要從設(shè)計(jì)、選材與施工、維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)著手，特別要以體現(xiàn)設(shè)計(jì)為前提、為龍頭的指導(dǎo)思想改進(jìn)我國橋梁防水、防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而有效延長我國橋梁的使用壽命。 </p><p><b&g

22、t;　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]吳海軍，彭作軍，陸萍.砼橋梁耐久性設(shè)計(jì)原則與構(gòu)造措施探討[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2006.1. </p><p>　　[2]衛(wèi)軍，張曉玲，趙霄龍．混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J]．低溫建筑技術(shù)，2003.5. </p><p>　　[3]盧永成，艾伏平.東海大橋結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與技術(shù)措施[J]