桥梁结构耐久性设计.doc

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.桥梁结构耐久性设计摘要：我们要积极借鉴国外成功的经验和做法，除了加强施工质量管理外，要从桥梁设计理念、结构体系和构造的角度做好耐久性的设计。同时需要研究疲劳和超载对于桥梁结构耐久性的影响。本文对桥梁结构耐久性设计进行了探讨。关键词：桥梁结构；耐久性；设计；原因；措施中图分类号：s611文献标识码：a文章编号：随着我国交通建设事业的迅速发展，对于桥梁耐久性问题应有未雨绸缪的思考，因而对其进行研究和采取相应的措施就应格外予以重视。一、桥梁结构耐久性设计差的主要原因1、.. .施工和管理水平低国内外多座桥梁的突然破坏与倒塌，已使工程界对桥梁安全性问题倍加关注。一般的看法认为当前的工程事故主要是野蛮施工和管理腐败所导致。对于短期内发生的诸如突然破坏与倒塌，多是由于施工质量没有达到规范和设计要求，典型的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等；也有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题，更是对桥梁安全造成致命的损害。而大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，出现了影响正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不足的问题，这也与施工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不足及目前广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题（主要原因包括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等）。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的危害。2、结构与构造细节不合理。在许多施工单位中，由于结构与构造细节不合理导致在国内桥梁总体设计方案的比选过程中，一般由地质条件、施工方法、经济指标等因素来决定方案的取舍，而很少从耐久性的角度来进行分析和评价。例如采用预应力结构或钢筋混凝土结构，简支或连续，t.. .型梁或箱梁以及跨径比例、断面尺寸的拟定等众多结构与构造问题，不但影响经济性，对桥梁的耐久性能也有很大影响，评价指标的缺失，可能导致中选方案的结构耐久性能不足，为运营后桥梁出现病害埋下了病根。3、设计标准低。我国公路桥梁荷载标准是经过多次修改逐步提高的，随着交通事业的发展，旧有桥梁的荷载标准不能满足当前汽车荷载标准的要求，由此可能导致桥梁耐久性加速劣化，并且由于经济及社会条件的限制，我国规范在桥梁性能及构造细节设计方面的要求一直较低，也在客观上影响了桥梁的耐久性。二、提高桥梁结构耐久性设计的措施1、从混凝土材料品质方面提高桥梁耐久性使用高性能混凝土（hpc）或向混凝土中填加硅灰等抗腐蚀剂，提高钢筋的抗腐蚀能力。一是控制氯离子含量。混凝土中氯离子含量对钢筋腐蚀的影响极大，一般情况下，氯盐掺量应少于水泥重量的1%，掺氯盐的混凝土必须振捣，且不宜采用蒸汽养护。二是采用镀锌钢筋、不锈钢钢筋、热喷钛钢筋等，以增强钢筋的抗腐蚀性能。2、加快高性能混凝土的研究和推广应用高性能混凝土具有高工作性、高耐久性、高尺寸稳定性和高强度以及高抗氯离子渗透性能。为延长桥梁结构的使用寿命，应积极推广高性能混凝土和高强钢材，以达到提高混凝土强度并加快其硬化过程的目标，提高混凝土的耐久性。3、设计人员应重视规范的指导性和实践性桥梁工程有着较强的个性，作为工程技术人员应针对具体特点去解决设计与施工问题。不但要重视其强调性，更要重视其指导性。不仅要保证强度要求，而且要想方设法延长桥梁的“生命值”和保证桥梁的“健康”。另外，对于在方案设计和评审阶段，在进行经济性评估时应以建设成本和养护维修作为评估依据，也就是桥梁工程从规划设计到生命周期结束期间所发生的费用总和（综合成本）作为评估依据，而不应仅以建设成本作为依据。4、进一步完善桥梁结构耐久性的构造设计（1）.. .上部结构细部设计a桥面铺装。桥面铺装是桥梁与车辆直接接触的部件,也是桥面排水的第一道防线。桥面铺装一方面承受着汽车的冲击碾压剪切作用,另一方面又承受着主梁传递的反复应力和挠变,经常出现早期损坏,进而破坏桥面防水系统,最终导致主梁受桥面水影响而腐蚀主筋,铺装混凝土逐渐与主梁剥离,削弱了主梁的受力性能,影响了整个结构的安全性和耐久性。b桥面防水层。桥面铺装与主梁之间的防水层是防止桥面水渗入主梁的第二道防线。不少设计中仅单一采用防水混凝土进行防水。由于防水混凝土属于刚性防水层,一旦开裂后防水性能便大为下降。c主梁。主梁是全桥的主要承力构件,一般在设计当中均要进行整体分析和局部分析,重视程度很高,从理论计算角度均能满足规范要求。可是在实际运营当中,主梁（主要是箱梁）箱体内长期大量积水的现象时有发生,甚至积水灌满箱体的情况也有发生,极大地损伤了主梁的预应力钢筋和普通钢筋,使得主梁安全性大大下降。究其原因,很大程度上是对于主梁细节设计的不到位,主梁排水构造设置不够完善,桥面积水在长时间不能排出桥外时便通过梁顶裂隙进入箱体,进而在箱体内不断积累,最终形成箱体内积水。d伸缩缝。伸缩缝是桥面的重要组成部分,直接影响着桥梁的伸缩性、舒适性。由于对主梁收缩徐变考虑不足,经常出现的问题是型号选择不当,导致梁端或在最高温度时挤压损坏,或在最低温度时拉坏梁体。伸缩缝在保证梁体纵向伸缩的同时,也应重视防水设计。在很多设计中,采用直线式伸缩缝,这样做固然设计比较方便,但在桥梁两端的护栏处成为主要的漏水区域。因此,建议选用横向两端有翘头的伸缩缝,使得整个伸缩缝形成一个闭合良好的u型槽,.. .可以有效避免桥面积水沿伸缩缝这个排水薄弱环节下泄到分联梁端及分联墩盖梁上。（2）下部结构的细部设计a分联墩盖梁分联墩处由于上部结构设置伸缩缝,桥面水经常通过伸缩缝薄弱环节泄漏到分联墩盖梁上,尤其是采用除冰盐的地区,分联墩盖梁长期承受着腐蚀性除冰盐水的腐蚀。因此,分联墩盖梁顶面应该设置横坡以便排走桥面流下的水,并且要在盖梁保护层厚度方面重点考虑防腐蚀要求。另外,为了防止腐蚀性盐水顺墩身流下,避免对墩身和桩基产生不利的影响,设计中可在盖梁挑檐上设置滴水槽。b.. .桩顶桥梁桩基安全直接决定着桥梁的整体安全,是桥梁设计的重中之重。桩基顶部与承台或墩身相连,受截面突变的影响,属于应力集中的部位。桥梁桩顶一般设计于地面线附近,受地面水、地下水、桥面排下的含除冰盐的冰水、地面土（尤其像盐渍土、土中有机质）等因素中的一种或几种的影响,经常处于干湿交替和腐蚀性环境,对于桩基顶部的钢筋混凝土耐久性产生较大的不利作用。因此,桩基尤其是桩顶的设计中必须要根据桩顶处的水位情况、土质情况合理判定环境等级,选择相应的耐久性设计标准,最终确定保护层厚度。5、加强构造配筋，防止和控制混凝土裂缝防止和控制混凝土的裂缝，对提高混凝土结构的耐久性是十分重要的。控制混凝土的裂缝，除按规范要求控制正常使用极限状态的工作裂缝以外，更重要的是要采取构造措施，控制混凝土施工及使用过程大量出现的非工作裂缝。6、注重桥梁的超载超载会使桥梁疲惫应力幅度加大、损伤加剧，甚至会引发结构破坏事故。由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。因此交管部门要加强车辆超载的治理。总之，桥梁的安全设计建造是造福于后代的百年大计、千年大计。桥梁安全性和耐久性不足已成为迫切需要解决的问题，我们要积极借鉴国外成功的经验和做法，除了加强施工质量管理外，要从桥梁设计理念、结构体系和构造的角度做好耐久性的设计。同时需要研究疲劳和超载对于桥梁结构耐久性的影响。这是我国经济持续高速发展条件下对桥梁建筑提出的更高要求。参考文献：[1]刘东明.浅析造成桥梁设计耐久性较差的原因[j].中国科技财富,2011,(03).[2]李青云.桥梁设计中耐久性的几点思考[j].中国新技术新产品,2010,(18).[3]赵逵.桥梁设计中的安全性和耐久性研究[j].中国新技术新产品,2011,(04).[4]彭栋木,冯建华.桥梁结构耐久性设计[j].深圳土木与建筑,2006,(02).. ..注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。..