桥梁结构耐久性构造设计探究

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1、桥梁结构耐久性构造设计探究摘要：目前关于耐久性的研究绝大多数都是从材料试验的角度进行的，但对如何从设计和结构构造的角度改善桥梁耐久性却很少有人研究。许多设计人员往往只追求满足规范对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构使用以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的耐久性和安全性。大量事实表明，桥梁结构良好的构造设计可以极大地提高桥梁的耐久性。因此，本文对桥梁结构耐久性构造设计进行了研究。关键词：桥梁结构耐久性构造设计中图分类号：U445

2、文献标识码：文章编号：1.桥梁结构一般构造要求1.1混凝土保护层厚度钢材腐蚀是造成结构耐久性降低的最主要因素，而钢筋开始锈蚀的时间跟保护层厚度密切相关，且呈平方关系，因此混凝土保护层厚度是保证耐久性的重要因素。德国的有关规定认为：为避免表面裂缝，应当设置足够的预应力筋管道和普通筋的保护层，且管道保护层不宜少于管道直径1.2倍；普通钢筋（包括箍筋构造筋）的保护层设计值不少于4cm7(以保证施工后实际保护层不小于3cm),管道间净距不少于5cm。与国外规定不同，我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（

3、JTGD62-2004)规定，预应力管道至构件顶面或侧面边缘的净距不小于3.5cm，而施工允许的误差为±5mm，考虑到实际施工误差更大，因此实际保护层厚度往往太小。不同环境作用下钢筋主筋、箍筋和分布筋，其混凝土保护层厚度应满足钢筋防锈以及与混凝土之间粘结力传递的要求，且混凝土保护层厚度设计值不得小于钢筋的公称直径。我国《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)规定的混凝土保护层厚度取值可以作为保证耐久性的最小限值。另外，具有连续密封套管的后张预应力钢筋，其混凝土保护层厚度可与普通

4、钢筋相同且不应小于孔道直径的1/2，否则应比普通钢筋增加10mm;先张法构件中预应力钢筋在全预应力状态下的保护层厚度可与普通钢筋相同，否则应比普通钢筋增加10mm;直径大于16mm的热轧预应力钢筋保护层厚度可与普通钢筋相同；工厂预制的混凝土构件，其普通钢筋和预应力钢筋的混凝土保护层厚度可比现浇构件减少5mm。7综合考虑耐久性的需要和我国目前的施工控制水平，在构件的极限承载能力满足要求前提下，有必要采取一定措施将混凝土保护层增加广2cm。而且根据相关研究，混凝土保护层的增加虽然会导致钢筋混凝土结构表面裂缝宽度

5、的增大，但不会明显影响到开裂处钢筋的锈蚀。另外，混凝土保护层的增加对工程造价的影响非常小，却可以给后期维护及耐久性带来重大的效益。1.2钢筋的布置与防护①钢筋布置应保证就位方便，且周围混凝土应能够充分振捣。②钢筋应牢固地固定在模板中以避免发生移位，钢筋移位会阻碍混凝土的灌入和振捣，还可能减小保护层厚度，保护层厚度减少将可能提前钢筋锈蚀的时间，钢筋位置的变动还可能导致结构受力性能的下降，这是工程中经常出现的问题，通过加强质量控制可以解决。③一般在预应力钢筋锚固区域布置有大量的构造钢筋，为保证混凝土浇筑、振捣的

6、密实性，必须考虑优化配合比及施工工艺。④梁上部纵向钢筋的间距应有振捣棒能顺利通过的空间；梁下部纵向钢筋多于一层时，上面各层纵向钢筋的间距应保证振捣棒能顺利通过仲至底层钢筋。⑤暴露在混凝土结构构件外的吊环、紧固件、连接件等金属部件，表面应采用可靠的防腐措施；后张法预应力体系应采取多重防护措施。1.3构件的形状和构造7公路混凝土桥梁结构构件的形状和构造应有效地避免水、汽和有害物质在混凝土表面的积聚，并应采取以下构造措施：①受雨淋或可能积水的露天混凝土构件顶面，做成斜面，并应考虑结构挠度和预应力反拱对排水的影响；

7、②受雨淋的室外悬挑构件侧边下沿，应做滴水槽或采取其他防止雨水流向构件底面的构造措施；③桥面应专门设置排水系统，且不得将水直接排向下部混凝土构件的表面；④桥面铺装应设置可靠的防水层；⑤当环境作用等级为D、E、F级时，应减少混凝土结构构件表面的暴露面积，并应避免表面的凹凸变化，构件的棱角宜做成圆角；⑥施工缝、伸缩缝等连接缝的设置宜避开局部环境作用不利的部位，否则应采取有效的防护措施。2.桥梁防水构造要求7水是导致钢筋锈蚀的必备因素，除此之外，水也是诱发混凝土冻融破坏、碱-骨料反应的主要因素。因此桥梁防水是桥梁耐

8、久性和防腐的第一道”防线”。由于桥梁所处的特定环境和其特殊用途，桥梁防水的概念应该具备整体性、系统化的特征。进行桥梁防水设计时，不仅要充分重视桥面部分，对伸缩缝、接缝等部位的防水要求也要多加考虑。水流往往是通过局部的防水缺陷侵入桥梁的其他部位，从而极大地影响整个防水体系功能的发挥。为保证水流被及时收集和排出桥梁范围，桥梁本身的防水系统必须与路基排水等周围其他的排水系统相协调。桥梁排水系统与其他构件一样必须经常进行