桥梁结构耐久性设计

摘 要：本文首先论述了桥梁结构耐久性设计的定义,然后简要地分析了影响桥梁结构耐久性的主要因素,最后再结合实际情况解析了提高桥梁结构耐久性设计的具体措施,以此希望我国桥梁建设能够得到进一步发展.

关 键 词：桥梁结构耐久性设计

引言

桥梁建设是我国最重要的基础建设之一,直接影响着我国社会和经济的全面协调发展.随着时间的推移,我国桥梁的数量已然是相当的庞大,然而由于受到环境、气候以及日益增长承载负荷等因素的影响,不少桥梁开始暴露出缺陷,一些桥梁出现耐久性能严重退化的现象,甚者是出现坍塌等毁灭性事故,严重地威胁到人们的生命财产安全.于是,人们越来越关注桥梁的耐久性能,桥梁建设也应该更加重视桥梁结构耐久性设计.本文就将针对桥梁结构耐久性设计进行简要的分析.

一、桥梁结构耐久性设计的定义

桥梁结构耐久性设计总体上分为以下三个部分：

(一)耐久性材料设计

耐久性材料设计就是根据材料耐久性退化机理,提高桥梁建设中所选材料的质量水平以及材料的施工质量,例如提高防渗混凝土、高强混凝土、混凝土外加剂以及防锈钢筋的设计要求等等.

(二)耐久性计算和验算

耐久性计算和验算指的就是将耐久性的影响系数η考虑进现行规范的设计计算和验算当中去,这里的η表示的是桥梁结构的承载负荷、抗力随时间而衰退的规律,是一个时间函数.这样一来,就可以利用它来预测桥梁结构承载能力的变化规律,从而有效地控制桥梁的“健康状况”.

(三)桥梁结构外观和构造措施

桥梁结构外观和构造措施指的就是在设计桥梁的时候,务必要注意桥梁结构是否适宜于当地的自然地理环境条件.结构外观——依据各种地形条件的具体情况来布置桥梁跨径和慎重选择桥梁的结构形式；构造措施——桥梁结构的构造应该尽量避免计算出现不利于桥梁耐久的内力和变形,在荷载作用下力求传力简明、均匀、平滑,最大限度地防止应力应变集中、局部集中裂缝等现象的发生.

二、影响桥梁结构耐久性的主要因素

(一)环境条件

混凝土的抗拉强度大约是自身抗压强度的十分之一,早期水化热促使混凝土的干缩反应明显,另外再加上受到所处环境中的湿度、温度、日照、雨淋等影响,混凝土结构是很容易发生开裂的.开裂之后,水分子和氯离子侵入进混凝土当中,钢筋层面发生钝化,进而腐蚀钢筋,破坏钢筋表面和混凝土之间的化学粘结力,最终逐渐削弱混凝土构件的刚度和强度,不断降低结构的耐久性.

(二)不完善的设计理论

桥梁工程设计中通常都是比较重视强度设计,从而忽视了桥梁结构耐久性相关设计,这种不完善的设计理论将直接导致设计规范中欠缺耐久性设计,即使有部分条文涉及到了耐久性设计方面的内容,但也只是形式上补充说明,并不存在贯彻实施的决心.

(三)施工质量

桥梁工程的施工作业相当复杂多变,受到施工过程中诸多因素的影响,如果控制不好,必将会影响到桥梁结构耐久性.比如：混凝土的浇筑作业发生失误,将会导致漏筋；拆模方法不当会引起早期裂缝；混凝土配合比不准确,变异性会变大等等.施工的质量直接决定着设计意图是否能被实现,即使桥梁结构耐久性设计完美无瑕,若是不能被贯彻实施,结构的耐久性也仅仅是纸上谈兵罢了.

(四)缺乏建后检测制度的支持

正常检测和维护制度直接影响着桥梁结构的耐久性,特别是那些在露天或者是恶劣环境中施工的桥梁工程,为了保证桥梁结构的安全性,应该对其建成后的使用状态进行定期检测.但是由于我国相关规范中往往是更加重视设计和施工等阶段,所以一定程度上缺乏桥梁建后监理工作的相关制度.当前对桥梁进行维修工作,通常都是因为其发生了事故不得不维修时才进行的,显然已经错过了维修的最佳时间,维修成效自然也不是很理想,进而大大降低了桥梁结构的耐久性.

三、提高桥梁结构耐久性设计的具体措施

(一)选用高质量的混凝土材料

为了进一步提高钢筋的抗腐蚀性能,桥梁工程施工人员应该使用高性能的混凝土或者是将硅灰等抗腐蚀剂添加进混凝土中.一方面,有效地控制混凝土中氯离子的含量,通常情况下,氯盐掺量应该小于水泥重量的百分之一,掺氯盐的混凝土务必要进行振捣作业,并且最好不要用蒸汽进行养护工作；另一方面,施工的时候,应该选用镀锌钢筋、热喷钛钢筋、不锈钢筋等等,这样才能提高钢筋的抗腐蚀性能.

(二)研究并推广高性能混凝土

高性能混凝土的优点是强工作性能、强耐久性能、强硬度、强尺寸稳固性、强抗氯离子渗透性能,是极为优良的桥梁工程应用材料,如果想要进一步延长桥梁结构的使用寿命,就应该积极地研究高性能混凝土和高强钢材,并根据桥梁工程的实际情况,推广高性能混凝土的使用,进而才能有效地提高混凝土的强度,最终达到提升桥梁结构耐久性的目的.

(三)加强设计人员对规范指导和实践的重视

众所周知,每一个桥梁工程都具备独特的个性,因此工作人员应该根据桥梁的具体特性去进行设计和施工工作,尤其是设计人员应该更加重视规范的实践性和指导性,要竭尽全力地延长桥梁的使用寿命和保障桥梁的整体质量.

(四)完善桥梁结构耐久性的结构设计

在环境、材料等相同的条件之下,工作人员应该进一步完善桥梁结构中混凝土性能的设计,以此来降低正常维修费用,并能够延长桥梁结构的使用寿命,比如增加混凝土保护层的厚度,延缓氯离子等因素对钢筋钝化膜的破坏.根据桥梁工程的实际情况,适量地加大桥梁结构的结构尺寸大小,以此来解决当配筋密度过密的时候,而造成的混凝土浇筑困难、骨料没有均匀分布、混凝土密实度变弱等问题.

(五)防止和控制混凝土产生裂缝的现象

如果想更好地提高桥梁结构的耐久性,就务必要进一步地防止并控制混凝土产生裂缝的现象.要防止和控制混凝土的裂缝,工作人员除了要严格按照工程的相关规范要求掌控正常使用极限状态的工作裂缝之外,更为重要的是要采取相应的构建措施,强化桥梁构造配筋,防止和控制混凝土在施工以及使用过程中出现的非工作裂缝.

(六)强化简支梁端封头混凝土以及铰缝的施工质量控制

在施工的时候,应该重视封头混凝土的质量,要保证混凝土的密实度.另外,在铰缝地方,因为连接较薄弱,再加上施工质量不高,很多桥梁在使用早期就开始出现铰缝开裂,桥面铺装层沿着铰缝纵向裂开,桥面防水层裂开,水流严重地从铰缝处渗漏,最终导致部分钢筋锈蚀.为此,工作人员应该从设计上采取有效的对策,强化铰缝的连接,防止单板受力,进而保障桥面的防水层整体不被损坏.

(七)慎重考虑结构和构建的选型

如果想要提升桥梁结构的整体刚度,降低桥梁的疲劳振动的话,那么就应该尽量采用箱形断面.另外还要尽量选用全预应力结构,这样才能保障截面在使用过程中不会出现拉应力,进而防止结构出现裂缝.在设计构建截面的时候,钢筋之间的距离应该适宜,以便振捣,从而保障混凝土的密度和强度.

结语

总而言之,桥梁结构耐久性设计直接影响着桥梁的使用寿命,随着近年来桥梁坍塌等毁灭性事故的频频发生,严重地威胁到人们的生命财产安全,桥梁结构耐久性设计的重要地位因而愈发地突出.本文从结构设计的角度出发,简单地研究了一些提高桥梁结构耐久性的措施,以此希望桥梁工程建设行业能够重视桥梁结构耐久性设计,不断地提高桥梁工程的整体质量,促进我国社会主义市场经济的全面发展.