殷邦國
摘 要: 本文從兩個方面對混凝土T梁合理耐久性的相關問題進行了研究。首先分析了橋梁混凝土耐久性相關內容,結合對混凝土T梁橋合理耐用性能進行了具體分析。希望本文的研究能夠為相關的設計者提供一些建議和參考,并為我國橋梁工程的建設發(fā)展有所助力。
關鍵詞: 混凝土;T梁橋;合理耐久性
一、橋梁混凝土耐用性概述
通過分析長時間的橋梁方案,人們發(fā)現(xiàn)一個嚴重的質量問題,各橋梁工程團隊并沒有準確估量混凝土材料的耐久性問題,而這將決定混凝土材料以及整體結構的使用壽命,針對出現(xiàn)的這一質量漏洞,各個國家從發(fā)現(xiàn)至今,已采取了多項解決方案和措施,并通過定性研究,有效地提高了混凝土橋梁的整體質量,并對可能出現(xiàn)的開裂、損害等問題給出了準確的解決方案。在對某土木工程學院的相關資料分析得知,對基礎工程進行維修和保養(yǎng)方面投入的費用已初步估算為800億美元,而這也是在一段時間內的資金投入。還有相關資料表明,因混凝土橋梁鋼筋銹蝕而導致的質量問題占整體橋梁問題的1/4,因此,如何提高混凝土結構的耐久性,將是各國家必須關注和研究的問題。
耐久性問題的解決,將明顯提高混凝土整體結構質量,而解決方法將從混凝土的橋梁結構著手。解決混凝土耐久性問題有多種方法,通過研究《混凝土結構耐久性評定標準》的文獻內容得知,想要完全解決混凝土存在的結構耐久性問題,需要首先研究一個較為復雜的情況:是什么原因導致的混凝土出現(xiàn)耐久性問題?如混凝土結構被破壞,是否會對其經濟或社會秩序造成嚴重危害。
日本針對混凝土結構耐久性問題已進行了針對性的解決,通過改變結構設計方法的策略,能夠有效保證混凝土耐久性指數(shù)的提高。從設計與結構角度解決存在的耐久性問題,也并非是最恰當?shù)慕鉀Q方法。與傳統(tǒng)的混凝土結構耐久性相比,鋼筋混凝土橋梁的結構較為特殊,而為了最大限度的提高鋼筋混凝土橋梁的使用年限,則需要從根源解決鋼筋腐蝕問題,并對橋梁的受力結構進行分析,讓解決方案和耐久性評估策略更加系統(tǒng),提高解決方案的價值。
二、混凝土T梁橋合理耐用性能研究
1.影響混凝土T梁橋耐用性的因素
混凝土T梁橋的外部設計結構將直接影響其整體受力性能,針對混凝土T梁橋的受力狀況,國外專家做了特殊的受力分析以及性能檢測實驗。在實驗的同時,準確的測量了中橫隔板對主梁剛度以及最大擾度值的影響,具體的實驗內容有:交角對主梁剛度的影響、溫差以及制作剛度對主梁剛度的影響等等。在混凝土T梁橋被長時間使用的過程中,外部磨損將直接影響T梁橋的整體剛性,還有空氣濕度、光照以及雨水沖刷,都將直接影響T梁橋的使用壽命。由此可見,設計者需要不斷提高主梁的剛度,才能避免外界因素對T梁橋的使用壽命造成影響,并保持T梁橋可以獲取更長的使用年限。
2.混凝土耐久性研究
為有效保證橋梁結構的穩(wěn)定,需要增強混凝土的耐久性,并及時做好前期的方案設計以及后期的維護工作。穩(wěn)定的結構是提高混凝土耐久性的基礎。設計師需要對橋梁周邊的環(huán)境進行數(shù)據采集,將外部因素(空氣濕度、化學腐蝕)對橋梁造成的影響降到最低。在橋梁被正常使用的狀況下,需要采取更完整的強度、剛度、穩(wěn)定性功能設計,并在施工階段做好材料的選擇與使用。定期對橋梁進行養(yǎng)護工作,同樣可以使橋梁的耐久性提高。多數(shù)橋梁需要長時間暴露于野外環(huán)境,所以,難免會受到雨水侵蝕、冰凍破壞、化學介質侵蝕或人為破壞,這就需要相關工作人員定期對橋梁做好養(yǎng)護工作,將被侵蝕的位置及時修復,以維持內部結構的穩(wěn)定。
目前,多數(shù)國家都針對橋梁的耐久性問題作出了明確研究。我國某混凝土橋梁在使用過程中,遭到了嚴重的破壞,國家相關養(yǎng)護部門已投入需要的維護資金。在避免投入大量經費的同時,對橋梁定期做養(yǎng)護和維修工作,可以有效提高混凝土結構的穩(wěn)定。通過對傳統(tǒng)橋梁設計方案進行研究得知,改變傳統(tǒng)的設計結構,從全新的力學角度完成混凝土橋梁方案的制定,將有效避免外界因素對橋梁結構以及耐久性的影響,增長橋梁的使用壽命。
3.混凝土結構耐久性計算
想要準確計算出混凝土橋梁的耐久性,需要準確分析橋梁的整體結構,并對橋梁橋梁過程中使用的鋼筋規(guī)格有明確的數(shù)據分析。材料的選取對于計算結果的準確影響巨大,在按要求購進和使用材料的同時,需要同步考慮化學因素對橋梁耐久性的影響。金屬腐蝕同樣會縮短橋梁的使用壽命。針對混凝土耐久性計算方法,可以分為以下幾種:經驗預測法、比較預測法、加速實驗預測法、隨機法和數(shù)學模型法。通過大量的數(shù)據結果表明,利用加速實驗以及數(shù)學模型的預測方法,可以提高計算結果的準確度,并保證計算出來的結果有更大的利用價值。
3.1碳化的壽命預測模型
采取碳化壽命模型預測方法,需要用到Fik定律,在按定律內容進行相關推導的同時,可以獲取碳化深度與碳化時間的相關數(shù)據,數(shù)據表明,二者的平方根成比例,以此推算碳化壽命。國內有較為完整的碳化壽命預測模型,這些壽命模型預測方法的提出,將直接影響中國橋梁橋梁的相關材料的使用比例。通過合理配比各材料,能夠有效預測橋梁的碳化壽命,并可以按照水泥用量、水灰比例、水泥品種、骨料品種進行特定的養(yǎng)護工作,維持橋梁耐久性的穩(wěn)定。
3.2氯離子擴散壽命預測模型
橋梁橋梁過程中會使用大量的鋼筋,為保證對鋼筋的使用年限和銹蝕狀況做出準確的推測,利用氯離子滲透模型預測法,同樣需要借助Fik第二擴散定律進行壽命公式預測。為了獲得更準確的鋼筋銹蝕數(shù)據,需要不斷深入對橋梁腐蝕狀況的研究,通過合理搭建相關模型,修正模型材料用量,才能為銹蝕計算提供更準確的數(shù)據。建立的氯離子壽命預測模型,需要對周圍空氣的濕度、溫度有準確的數(shù)據采集,并考慮混凝土表面氯離子變化以及濃度對鋼筋銹蝕速度造成的影響,才能進一步按照擴散系數(shù)完成水灰的配比,并考慮時間對氯離子濃度造成的影響,提高鋼筋銹蝕結果計算的準確度。
3.3搭建混凝土損傷壽命預測模型
混凝土橋梁在經過長時間的使用后,外部損傷狀況將直接決定混凝土的使用壽命,因此,搭建合理的外部損傷預測模型,并按模型構造進行壽命預測,可以及時解決混凝土橋梁使用過程中可能存在的問題,并根據特定問題作出快速解決方案。該方法需要使用ATkinson干濕循環(huán)制度,將定量混凝土放在濃度為1%的硫酸鈉溶液中,并浸泡16小時,然后在54℃的溫度下干燥八個小時,這是一個干濕循環(huán)過程。通過長期浸泡制度,能夠快速獲取實驗需要的計算參數(shù)。為進一步計算水泥凈漿在不同化學環(huán)境下的彎曲強度以及斷裂性能,可以在水泥凈漿為60%和80%彎曲荷載作用下,同時放在10%硫酸氨溶液中浸泡,觀察其在不同應力下的腐蝕速度,然后利用相關公式計算腐蝕速度、強度損傷與腐蝕時間的關系,并根據腐蝕時間推測外部混凝土橋梁的使用壽命。整個預測過程十分復雜,但與之前的預測方法相比,這種預測方式可以獲取更準確的損傷壽命數(shù)據,利用這些數(shù)據能夠更好的推算需要養(yǎng)護的橋梁位置,延長混凝土橋梁的使用壽命,提高混凝土T梁橋的耐久性。
結束語
通過研究混凝土T梁橋合理耐用性能研究,能夠為我國橋梁工程的建設發(fā)展提供支持,進而更好的保障橋梁耐用性,延長橋梁使用壽命?!?/p>
參考文獻
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