桥梁结构耐久性设计初探

桥梁结构耐久性设计初探

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中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065

摘要：桥梁建设的迅速发展，投入巨大的资金，在经济社会中的显赫作用，让人们对桥梁的安全性、耐久性愈来愈关注。作为桥梁耐久性保障的第一步，桥梁结构设计一定要注重耐久性设计问题，从下面几个层面全面增强混凝土桥梁结构的耐久性。

关键词：桥梁；结构；耐久性；设计

引言

随着时间的推移，国内桥梁的数目已然是相对的庞大，然而因为受到环境、气候和愈来愈增长承载负荷等原因的影响，很多桥梁开始暴露出缺店，甚者是产生坍塌等毁灭性事件，人们的生命财产安全被严重地威胁到。所以很多既有桥梁不可以满足为设计新桥而规定的构造需求；劣化以及荷载增加也造成了桥梁可靠性的降低，桥梁的可靠度最后也许降低到规定的水平之下，所以需要常常依据桥梁的安全性以及耐久性做出决策。

1、桥梁结构耐久性设计的定义

1.1耐久性材料设计

依据材料耐久性退化的机理就是耐久性材料设计，提升桥梁建设中所选材料的质量水平和材料的施工质量，比如提升防渗混凝土、高强混凝土、混凝土外加剂和防锈钢筋的设计需求等等。

1.2耐久性计算以及验算

耐久性计算以及验算指的就是把耐久性的影响系数η思考进现行标准的设计计算以及验算当中去，这里的η表示的是桥梁构造的承载负荷、抗力随时间而衰退的规律，是一个时间函数。这样一来，就能够运用它来预测桥梁构造承载能力的改变规律，从而有效地掌控桥梁的“健康情况”。

1.3桥梁构造外观以及结构措施

桥梁构造外观以及结构措施指的就是在设计桥梁的时候，一定要注意桥梁构造是布是适宜于当地的自然地理环境条件。结构外观——根据各种地形条件的详细状况来布置桥梁跨径以及慎重选择桥梁的构造方式；结构措施——桥梁构造的结构要尽量防止计算发生不利于桥梁耐久的内力以及变形，在荷载功能下力求传力简明、平均、平滑，最大限度地避免应力应变集中、部分集中裂缝等情况的出现。

2、桥梁安全性、耐久性差的主要原因

2.1设计规范低

国内公路桥梁荷载规范是通过几次修改一步一步提升的，随着发展的交通事业，旧有桥梁的荷载规范不可以满足现在汽车荷载规范的需求，由此也许造成桥梁耐久性快速劣化，而且因为经济和社会条件的约束，国内标准在桥梁性能和构造细节设计方面的需求一直相对低，也在客观上影响了桥梁的耐久性。

2.2施工和管理水平低

在国内因为很多的施工企业偷工减料造成施工质量不过关，此外多座桥梁的突然破坏以及倒塌通常的看法认为现在的项目事故关键是野蛮施工以及管理腐败所造成的。很多的桥梁在远没有达到预期运用寿命时，产生了影响正常运用的病害以及劣化；尤其是一些桥梁在只运用了几年、甚至刚建成不久就发生严重的耐久性不足的问题，这也和施工质量低下有关键关系，对于短期内出现的诸如突然破坏以及倒塌，多是因为施工质量没有达到标准以及设计要求，典型的问题包含材料强度不足以及施工工艺不合格等，所导致的后果是特别严重的。

2.3结构和构造细节不合理

在很多施工企业中，因为构造以及构造细节不适当造成在我国桥梁总体设计方案的比选经过中，通常由地质条件、施工办法、经济指标等原因来确定方案的取舍，而很少从耐久性的角度来实施分析以及评价。比如使用预应力构造或钢筋混凝土构造，简支或连续，T型梁或箱梁和跨径比例、断面尺寸的制定等众多构造以及结构问题，不但影响经济性，对桥梁的耐久性能也有很大影响，评价指标的不足，也许造成中选方案的构造耐久性能不足，为运营后桥梁产生病害埋下了病根。

3、桥梁结构耐久性设计

3.1满足构造混凝土耐久性的基本要求

提升混凝土本身的耐久性是处理混凝土构造耐久性的前提以及基础。混凝土的耐久性关键取决于混凝土的材料组成，其中水灰比、水泥用量、强度等级都对耐久性有相对大的影响。《桥规JTG1362》明确规定了不一样运用环境下，构造混凝土的基本需求，对影响混凝土耐久性的水灰比最大、水泥用量最小、强度等级最低、氯离子含量最大以及碱含量做出了约束规定，这是《桥规JTGD62》对公路桥涵构造耐久性设计的基本要求，设计时要遵照实施。

3.2加大钢筋的混凝土保护层厚度

钢筋锈蚀的前提是混凝土碳化。就通常状况来说，只有保护层混凝土碳化，钢筋表层钝化膜破坏，钢筋也许才会锈蚀。所以，钢筋的混凝土保护层厚度要加大，是保护钢筋防止锈蚀，提升混凝土构造耐久性的最关键的措施之一。设计时合理加大钢筋的混凝土保护层厚度对提升混凝土构造耐久性是特别有益的。

3.3强化构造配筋，避免和控制混凝土裂缝

混凝土构造的任何损伤以及破坏，通常都是首先在混凝土中产生裂缝，裂缝是反映混凝土构造病害的晴雨表，反过来，会增加混凝土渗透性的是裂缝的存在，供应了让侵蚀破坏作用一步一步升级、混凝土耐久性接连下降的渠道。当混凝土开裂后，将大大加快侵蚀速度，产生造成混凝土构造耐久性的进一步退化的恶性循环。所以，避免以及控制混凝土的裂缝，对提升混凝土构造的耐久性是非常关键的。控制混凝土的裂缝，除按标准需求控制正常运用极限状态的工作裂缝以外，更关键的是要是要结构措施，控制混凝土施工和运用经过大量发生的非工作裂缝。

3.4提升后张法预应力钢筋管道压浆质量

影响预应力混凝土梁耐久性的重要原因之一就是后张法预应力钢筋管道压浆质量。《桥规JTGD62-2004》规定，预应力钢筋管道压浆用水泥浆的抗压强度不能低于30MPa，其为0.4～0.5的水灰比，为把收缩减少，还能经过试验决定掺入适量膨胀剂。由于预应力钢筋的锈蚀会造成构造的突然破坏，提前不易被发现，在耐久性设计中一定要非常注重，并使用多重的防护方法。

对此，对于也许遭受氯盐侵蚀的预应力混凝土构造，预应力筋、锚具、连接器等钢材组件都要使用环氧涂层或涂锌，后张预应力系统的管道一定要具备优良的密封性能，不能运用金属的螺旋管，要使用有优良密封性能的高密度塑料波形管。

3.5在结构部分运用防腐材料

现在国内大量地修建16～25m的多跨现浇连续钢筋混凝土箱梁构造的桥梁，因为一般钢筋混凝土构造是一种必然地带裂缝工作的构造，所以在负弯矩区总会发生负弯矩裂缝，鉴于负弯矩区裂缝是一种向上开口的“V”形裂缝，容易渗入桥面水，遭受长期浸蚀后，负弯矩钢筋的锈蚀问题是要给予关注的问题。

3.6重视防水层的设计

桥梁构造要布置必然的抗渗、抗剪、抗拉的防水层，防水涂层以及沥青混凝土铺装层之间要具备优良的相融性，二者中间的粘结力不能低于沥青混凝土铺装层和水泥混凝土桥面板中间的粘结力。此外，在桥面铺装层的顶面，尤其是连续梁的负弯矩段，要设置防水层。为防止水分从伸缩缝处渗入梁内，要增强伸缩缝处的排水设计，留意排水管的设计，尤其是水管四周的结构细节处。

结语

总之，桥梁构造的安全运行凭借于耐久性设计是不是完备，凭借于后期检验以及维护是不是得当。作为桥梁耐久性保证的第一步，桥梁构造设计一定要注重耐久性设计问题，从选材、选型等多个层面全面增强混凝土桥梁构造的耐久性。同时需要探讨疲劳以及超载对于桥梁构造耐久性的影响。这是中国经济持续快速发展条件下对桥梁建筑提出的更高要求。

参考文献：

[1]程芸.试论土建结构工程的耐久性与安全性[J].山西建筑，2008，（11）.

[2]程玉梅.论桥梁结构耐久性设计[J].中国新技术新产品，2010，（4）：50.