陳吉星

（身份證號(hào)：130638196202106515）

對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性在橋梁設(shè)計(jì)中的問(wèn)題分析

陳吉星

（身份證號(hào)：130638196202106515）

本文主要針對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的重要性，分析了其耐久性的影響因素，提出了在設(shè)計(jì)中提高橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的措施，以及如何將耐久性設(shè)計(jì)的理念深入到橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)之中。

耐久性；橋梁設(shè)計(jì)；混凝土

橋梁通常處于惡劣的環(huán)境中，在運(yùn)行中除了要承受車輛、風(fēng)、地震等荷載作用以外，還要受到外部環(huán)境、有害物質(zhì)的侵蝕，混凝土材料會(huì)不斷退化，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)各部位出現(xiàn)不同程度的損傷。實(shí)際橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中普遍重視強(qiáng)度設(shè)計(jì)而忽視耐久性設(shè)計(jì)。實(shí)踐反復(fù)證明，橋梁結(jié)構(gòu)由于耐久性失效所產(chǎn)生的維護(hù)、修復(fù)費(fèi)用大大高于建造時(shí)的一次性投入。橋梁耐久性問(wèn)題雖然不僅是設(shè)計(jì)原因引起的，施工、選材也是重要影響因素，但設(shè)計(jì)是橋梁結(jié)構(gòu)功能最基本的保障，因此在橋梁設(shè)計(jì)中應(yīng)將橋梁結(jié)構(gòu)物的高耐久性作為重要的設(shè)計(jì)原則，統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細(xì)節(jié)，應(yīng)使設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)易于檢查、維修。本文重點(diǎn)闡述怎樣在設(shè)計(jì)中提高橋梁的耐久性。

1　耐久性的影響因素

1.1環(huán)境因素

混凝土的抗拉強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的1/10，早期水化熱的影響使得混凝土干縮反應(yīng)劇烈，再加上環(huán)境濕度、溫度、日曬、雨淋及沖擊荷載的影響，混凝土結(jié)構(gòu)很容易開(kāi)裂。開(kāi)裂后，由于水分子、氯離子的侵入，鋼筋面層發(fā)生鈍化，從而使鋼筋腐蝕，進(jìn)而引起鋼筋表面與混凝土的化學(xué)粘結(jié)力遭到破壞，最終導(dǎo)致混凝土構(gòu)件強(qiáng)度和剛度逐漸削弱，結(jié)構(gòu)的耐久性不斷降低。

1.2施工因素

眾所周知，施工過(guò)程因素多變，如果控制不好，結(jié)構(gòu)的質(zhì)量必然會(huì)受到影響。橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性也會(huì)受施工因素的影響。如混凝土澆筑中控制措施不當(dāng)，導(dǎo)致漏筋，拆模方法不當(dāng)或拆模過(guò)早，引起早期裂縫；混凝土配合比計(jì)量不準(zhǔn)，變異性較大等。施工過(guò)程控制的好壞決定著設(shè)計(jì)意圖能否得以實(shí)現(xiàn)，即使耐久性設(shè)計(jì)十分完美，如果不能在施工中得以貫徹，結(jié)構(gòu)的耐久性仍然難以保障。因此，施工因素也是影響結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素。

2　設(shè)計(jì)中如何提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性

筆者認(rèn)為耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)針對(duì)設(shè)計(jì)年限、結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類別、荷載工況及不同的極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1加大混凝土保護(hù)層的厚度

保護(hù)層是鋼筋與混凝土之間粘結(jié)力的保障，同時(shí)，對(duì)鋼筋也能起到保護(hù)作用，防止有害介質(zhì)侵入到混凝土內(nèi)部腐蝕鋼筋。有關(guān)研究表明，氯離子擴(kuò)散至鋼筋表面的時(shí)間與保護(hù)層厚度的平方成正比，而在碳化現(xiàn)象中，二氧化碳的擴(kuò)散速度也與保護(hù)層厚度密切相關(guān)。一般來(lái)講，保護(hù)層越厚，鋼筋表面免于侵蝕的時(shí)間就越長(zhǎng)，鋼筋銹蝕的速度也就越慢，結(jié)構(gòu)就越耐久。由此可見(jiàn)，加大混凝土保護(hù)層的厚度有助于提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

2.2選材方面的考慮

優(yōu)選高性能的鋼材，如高屈服、高強(qiáng)度、高水平鋼材的斷裂韌性、焊接性能好，耐腐蝕等。使用環(huán)氧涂層鋼絞線和鋼筋，防止鋼絞線和鋼筋腐蝕。優(yōu)選高性能的混凝土，在橋面鋪裝中使用環(huán)氧瀝青混凝土，可以增加強(qiáng)度、耐磨性及密實(shí)度，從而使橋面有更好的耐久性。對(duì)于水中下部的橋墩，建議使用抗?jié)B性能好的混凝土。混凝土配合比設(shè)計(jì)中，嚴(yán)格控制混凝土的有害裂縫。混凝土中氯離子含量對(duì)鋼筋腐蝕的影響極大，一般情況下，鋼筋混凝土中氯鹽摻量應(yīng)少于水泥重量的1%，摻氯鹽的混凝土必須振搗密實(shí)，且不宜采用蒸汽養(yǎng)護(hù)。

2.3加強(qiáng)簡(jiǎn)支梁端封頭混凝土及鉸縫施工質(zhì)量控制，避免梁頭和鉸縫滲水

在以往舊橋檢測(cè)和加固施工中發(fā)現(xiàn)在空心板封頭處，由于混凝土開(kāi)裂，厚度過(guò)薄等原因，水從伸縮縫等部位沿著封頭的微小裂縫逐漸進(jìn)入空心板內(nèi)部，并很難排出來(lái)，長(zhǎng)期侵蝕梁體混凝土和鋼筋。因此應(yīng)注重封頭混凝土施工質(zhì)量，確保混凝土密實(shí)。在鉸縫處，由于連接比較薄弱，加上施工質(zhì)量較差，許多橋梁在使用早期就出現(xiàn)鉸縫開(kāi)裂，橋面鋪裝層沿鉸縫縱向開(kāi)裂，橋面防水層開(kāi)裂，鉸縫處嚴(yán)重滲水，板的翼緣混凝土碳化最為嚴(yán)重，部分鋼筋開(kāi)始銹蝕。因此，從設(shè)計(jì)上要采取措施，加強(qiáng)鉸縫連接，避免單板受力，從而保證橋面防水層整體性不被破壞。

2.4注重防水層的設(shè)計(jì)

橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)布置一定的抗?jié)B、抗剪、抗拉的防水層，防水涂層與瀝青混凝土鋪裝層之間應(yīng)具有良好的相融性，二者之間的粘結(jié)力不應(yīng)低于瀝青混凝土鋪裝層與水泥混凝土橋面板之間的粘結(jié)力。另外，在橋面鋪裝層的頂面，特別是連續(xù)梁的負(fù)彎矩段，應(yīng)設(shè)置防水層。為避免水分從伸縮縫處滲入梁內(nèi)，應(yīng)加強(qiáng)伸縮縫處的排水設(shè)計(jì)，注意排水管的設(shè)計(jì)，特別是水管周邊的構(gòu)造細(xì)節(jié)處。

3　結(jié)語(yǔ)

橋梁結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行依賴于耐久性設(shè)計(jì)是否完備，依賴于后期檢測(cè)和維護(hù)是否得當(dāng)。作為橋梁耐久性保障的第一步，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須重視耐久性設(shè)計(jì)問(wèn)題，從選材、選型等多個(gè)層面全面加強(qiáng)混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。實(shí)踐證明，橋梁耐久性問(wèn)題還沒(méi)有得到充分重視，規(guī)范中關(guān)于耐久性設(shè)計(jì)的規(guī)定還不夠完善，需要設(shè)計(jì)人員結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，將耐久性設(shè)計(jì)的理念深入到橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)之中，切實(shí)提供橋梁的耐久性。

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2015-6-23