桥梁结构耐久性设计的问题

摘 要：长期以来,由于人们过度重视混凝土耐久性的研究,而忽视了桥梁结构的耐久性问题..据相关研究表明,桥梁结构耐久性问题与结构设计、施工、选材等因素有关,其中设计时桥梁结构功能最基本的保证.本文中,笔者将详细分析桥梁结构耐久性的影响因素,并探讨如何提高桥梁结构的耐久性.

关键字：耐久性；桥梁结构；混凝土

随着我国经济社会的发展,现代交通建设事业也取得了前所未有的成就,与此同时也出现了一些桥梁建筑坍塌事故,桥梁使用的安全性已经成为当今社会关注的焦点之一.桥梁通常处于恶劣的环境中,除了受到混凝土材料退化,外部环境、有害物质侵蚀外,还要受到车辆、地震、风等载荷作用的影响.但是在实际桥梁结构设计时,往往普遍重视混凝土耐久性和桥梁强度设计,而忽视了桥梁耐久性设计.据相关研究表明,桥梁结构耐久性问题与结构设计、施工、选材等因素有关,其中设计时桥梁结构功能最基本的保证.本文中,笔者将详细分析桥梁结构耐久性的影响因素,并探讨如何提高桥梁结构的耐久性.

1.桥梁结构耐久性的影响因素

（1）环境因素.环境因素对混凝土结构有重要影响,国家于2002年出版的《新混凝土规范》中将混凝土结构所处的环境类别进行了划分,增加了有关耐久性的规定.因为混凝土的抗拉程度相比抗压程度较低,冲击载荷、环境湿度、雨淋、日晒、环境温度、以及早期水化热的影响,很容易使混凝土结构出现开裂,开裂后,大气中的一些水分子、氯离子就可能从裂缝侵入到混凝土内部,使钢筋发生腐蚀、钝化,破坏了混凝土与钢筋表面的化学胶结力,最终导致混凝土构件强度和刚度逐渐减弱,结构的耐久性也随之降低.

（2）设计理论不完善.目前我国桥梁工程设计中普遍重视结构的建造,轻视结构的检测与维护；重视结构承载力极限状态的分析,轻视正常使用状态的分析；重视强度设计,轻视乃至忽略结构耐久性设计.上述设计观念的不完整,将直接导致设计规范中缺乏耐久性设计.目前许多设计人员不能够从结构体系、材料、构造、维护等方面以及从设计、施工、运行全过程加强和保证结构的耐久性和安全性.直接导致设计出来的桥梁结构有些混凝土强度过低,钢筋直径过细,保护层厚度过小；有些计算图示不明确,造成局部受力过大；有些存在结构整体和延性不足,冗余性小,这些因素都会削减桥梁结构的安全性和耐久性.

（3）施工因素.因为施工过程中因素多变,桥梁的结构质量很容易受到影响,进而影响桥梁结构的耐久性.例如混凝土配合比计量不准,变异性较大；拆模过早或者拆模方法不当,容易引起早期裂缝；混凝土浇筑中控制措施不当,容易出现漏筋现象.因此,即使桥梁结构耐久性设计的非常完美,如果设计方案不能在施工过程中得到贯彻,结构的耐久性也很难得到保障.

（4）管理水平.目前报道的一系列桥梁安全性、耐久性差的现象,一般都是由于管理腐败和野蛮施工造成的.特别是一些短期内发生诸如突然倒塌之类的事故,多半是由于施工质量没有达到规范和设计要求,例如出现偷工减料、以次充好、施工工艺不合格、施工材料强度不足等现象,其实上述问题的根本原因还是在于工程中的管理问题.

2.设计中如何提高桥梁结构的耐久性

（1）提高混凝土自身耐久性.混凝土的耐久性很大程度上取决于混凝土的材料组成,其中强度等级、水泥用量、水灰比等均对耐久性有很大影响.《桥规JTG1362》中明确规定了不同环境下,结构混凝土的基本要求,并对混凝土耐久性的碱含量、最大氯离子含量、最大强度等级、最小水泥用量、最大水灰比都做了明确规定,因此,在桥梁结构耐久性设计与施工过程中都要严格执行《桥规JTG1362》的规定,从源头上提高桥梁结构的耐久性.

（2）加强构造配筋,防治和控制混凝土裂缝.混凝土裂缝作为反映混凝土结构病害的晴雨表,只要混凝土中出现裂缝,混凝土结构不久就会出现损伤与破坏.这主要是因为裂缝的存在增加了混凝土的渗透性,空气中的一些水分子、二氧化碳分子会通过裂缝进入混凝土内部,加大对混凝土的侵蚀,导致混凝土耐久性的进一步退化,因此在工程中应该加强防治和控制混凝土裂缝,主要措施包括采用构造措施,控制混凝土施工及使用过程重点大量出现的非工作裂缝,同时要按规范要求控制正常使用极限状态的工作裂缝.

（3）加大钢筋混凝土保护层厚度.当保护层混凝土碳化、钢筋表层钝化膜破坏,钢筋就会出现锈蚀现象,因此混凝土碳化是钢筋锈蚀的前提.目前我国也给出了钢筋最小混凝土保护层厚度,因此在进行桥梁结构耐久性设计时,适当加大钢筋混凝土保护层厚度,可以保护钢筋免于锈蚀,提高混凝土结构耐久性.

（4）在结构局部使用防腐材料.我国目前修建的桥梁一般为20米左右的多跨现浇连续钢筋混凝土箱梁结构的桥梁,由于都是采用普通钢筋混凝土结构,因而在负弯矩区总会出现负弯矩裂缝,并且这种裂缝为一种开口向上的“V”形裂缝,桥面水流经此裂缝就会长期对其侵蚀,因此必须在该部位使用防蚀材料,并且据欧美发达国家研究发现,锚头区的钢丝锈蚀问题很容易引发桥梁坍塌事故,因此,可以采用进口的环氧树脂涂层在张拉结束后封堵锚头.

（5）加强桥面铺装层的防水设计.桥面防渗漏和渗水排除都设计到桥梁的耐久性问题,因此必须加强桥面铺装层的防水设计.首先桥面铺装层应该使用密封性较好、并且内部设计钢筋圈的混凝土；其次,可以采用在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料或者用复合纤维混凝土都能起到较好的防水效果；最后,要仔细设计泄水管,防治水分从伸缩缝处渗入梁内.

3.结束语

总而言之,保证桥梁设计结构耐久性和安全性是关系国计民生的大事,在构建社会主义和谐社会的今天,我们只有从实际出发,借鉴国外成功的经验和做法,从桥梁构造的角度、结构体系和设计理念做好耐久性设计.