童蓬超

(中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710075)

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橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法

童蓬超

(中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710075)

基于目前橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用缺陷，分析了橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)應(yīng)用問(wèn)題及其原因，并提出了優(yōu)化控制的方式方法，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

橋梁結(jié)構(gòu)；耐久性設(shè)計(jì)方法；伸縮縫病害；鉸縫連接

1 橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)方法應(yīng)用策略

1.1 優(yōu)化材料及結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型

在設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)優(yōu)選高性能的鋼材，如高強(qiáng)度、高屈服以及高水平的鋼材進(jìn)行施工建設(shè)。鋼筋材料就能在結(jié)構(gòu)作用時(shí)，具備焊接性能、斷裂韌性以及耐腐蝕性。其中防腐性能設(shè)計(jì)，可通過(guò)使用具有環(huán)氧涂層的鋼絞線和鋼筋，來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗腐蝕性能。在對(duì)橋墩處在水下環(huán)境進(jìn)行施工材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選型過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)將保證保證橋梁結(jié)構(gòu)的抗?jié)B效果作為依據(jù)。具體來(lái)說(shuō)，可采用標(biāo)號(hào)不低于42.5的硅酸鹽水泥作為結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)材料，其中水泥含量要在370 kg/m3以上，且水灰比應(yīng)控制在0.45以內(nèi)。例如，對(duì)于鋪裝橋梁工程橋面結(jié)構(gòu)施工材料的選擇，設(shè)計(jì)人員可采用具有較高性能的環(huán)氧瀝青混凝土，以保證結(jié)構(gòu)作用的耐磨性和密實(shí)性效果。在對(duì)混合料進(jìn)行配比設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)以避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。即通過(guò)降低水泥的含堿量，來(lái)避免混凝土集料的密實(shí)性受到影響。此過(guò)程，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不能設(shè)計(jì)使用堿活性集料，以防治石灰石進(jìn)入混凝土集料。值得注意的是，由于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)中的氯離子含量會(huì)對(duì)鋼筋造成腐蝕影響，為此，設(shè)計(jì)人員可將水泥中的氯鹽摻量控制在1%以內(nèi)，并通過(guò)振搗密實(shí)混凝土施工，來(lái)提高結(jié)構(gòu)材料選擇的耐久性。對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選擇，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡可能選用箱形斷面，以提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，從而降低整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞振動(dòng)。對(duì)于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選擇，要盡可能采用全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

1.2 增加混凝土保護(hù)層厚度

鋼筋與混凝土之間的結(jié)構(gòu)粘結(jié)力是通過(guò)保護(hù)層設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化的。具體來(lái)說(shuō)，設(shè)置保護(hù)層以后，就能防止有害物質(zhì)混入到混凝土內(nèi)容而造成鋼筋腐蝕。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)致鋼筋腐蝕的元兇氯離子，其擴(kuò)散至鋼筋表面的時(shí)間與保護(hù)層厚度是呈正比的，而且在碳化現(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)。為此，橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)人員應(yīng)增加混凝土保護(hù)層的厚度，以縮短鋼筋表面受侵蝕影響的時(shí)間，從而增加鋼筋發(fā)生腐蝕的時(shí)間。這一設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用，將在很大程度上提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。

1.3 加強(qiáng)簡(jiǎn)支梁端封頭混凝土及鉸縫施工質(zhì)量控制

經(jīng)對(duì)以往橋梁工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘查分析得出了結(jié)構(gòu)空心板封頭處存在梁頭和鉸縫滲水問(wèn)題，這是由于混凝土裂縫以及厚度過(guò)薄導(dǎo)致的。這種情況下，水將從伸縮縫結(jié)構(gòu)內(nèi)部沿著縫隙進(jìn)入空心板內(nèi)部，進(jìn)而加深滲水問(wèn)題的影響深度和范圍，即這就意味著梁體混凝土和鋼筋結(jié)構(gòu)將受長(zhǎng)期侵蝕問(wèn)題的影響。針對(duì)這一問(wèn)題，耐久性設(shè)計(jì)人員應(yīng)通過(guò)加大伸縮縫封頭混凝土的施工質(zhì)量，進(jìn)而提高其密實(shí)性，以避免水分侵蝕問(wèn)題出現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)，在橋梁結(jié)構(gòu)鉸縫處，因其連接較為薄弱使得施工質(zhì)量很難得到有效控制，這就使得橋梁結(jié)構(gòu)在建設(shè)使用早期就出現(xiàn)了鉸縫開(kāi)裂問(wèn)題。為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從而設(shè)計(jì)技術(shù)方法入手，來(lái)強(qiáng)化鉸縫連接的效果，進(jìn)而避免結(jié)構(gòu)單板受力情況的出現(xiàn)。就能在很大程度上保證橋面的防水層結(jié)構(gòu)具有一定整體性。

1.4 強(qiáng)化注重防水層設(shè)計(jì)適用性

對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)伸縮縫病害或橋面鋪裝早期破壞的設(shè)計(jì)問(wèn)題，設(shè)計(jì)人員可在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)位置通過(guò)布置具有抗?jié)B、抗剪以及抗拉效果的防水層，以增強(qiáng)防水涂層與結(jié)構(gòu)混凝土鋪裝層之間的相融性。具體來(lái)說(shuō)，伸縮縫結(jié)構(gòu)防水層和結(jié)構(gòu)混凝土鋪裝層之間的粘結(jié)力不能地域鋪裝層與下部水泥混凝土橋面的粘結(jié)力。就能最大限度的保護(hù)伸縮縫結(jié)構(gòu)或是橋梁鋪裝不受諸多不穩(wěn)定因素的影響。值得注意的是，在橋面鋪裝層的頂面，特別是連續(xù)梁的負(fù)彎矩段，設(shè)計(jì)人員也應(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。

2 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)使用耐久性目標(biāo)的關(guān)鍵。為此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)前橋梁工程項(xiàng)目出現(xiàn)的耐久性設(shè)計(jì)問(wèn)題，找出導(dǎo)致其造成影響的原因。這樣一來(lái)，橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)人員就能采用優(yōu)化材料及結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型、增加混凝土保護(hù)層厚度、加強(qiáng)簡(jiǎn)支梁端封頭混凝土及鉸縫施工質(zhì)量控制以及強(qiáng)化注重防水層設(shè)計(jì)適用性，來(lái)提高結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性。這是緩解道路交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行使用壓力的重要設(shè)計(jì)技術(shù)，研究人員應(yīng)優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)對(duì)策作用于實(shí)踐，從而降低所處環(huán)境、設(shè)計(jì)條件以及技術(shù)條件等方面限制對(duì)其的影響。

[1] 梁遠(yuǎn)濱,黃青華. 橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)理論和方法探討[J]. 交通世界(工程技術(shù)),2015,(11):12-13.

[2] 劉金橋.探究橋梁細(xì)部設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的影響[J].江西建材,2015,(21):177-180.

[3] 鄧春林,熊建波,王明軍,王勝年. 考慮荷載影響的橋梁混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)[J].世界橋梁,2013,(1):13-16.

2017-03-14

童蓬超(1982-)，男，陜西西安人，工程師，研究方向：高速公路橋梁設(shè)計(jì)。

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1008-3383(2017)05-0134-01