一般大气环境下钢筋混凝土桥梁耐久性寿命评估.pdf

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1、交通建设■葡目豢商2013年3月【文章编号】1673—0038(2013)07-0230—02一般大气环境下钢筋混凝土桥梁耐久性寿命评估王建平于宏光李卫涛(宝鸡公路管理局眉县公路管理段陕西宝鸡722300)摘要：钢筋混凝土桥梁耐久性寿命的终结原因是多方面的。首先是因结构性能退化导致结构达到承载力极限而致4吏gr-梁结构破坏；其次是钢筋锈蚀引起保护层开裂而不能满足有关规范对裂缝宽度要求而引起的终结；再次是不能够满足正常使用极限状态而终结。本文结合近年来在一般大气环境下钢筋混凝土结构有关科研成果，提出大气环境下钢筋混凝土桥梁耐久性寿命评估的方

2、法。该方法考虑了承载力决定的寿命和耐久性决定的寿命两个方面，而对正常使用决定的寿命，由于目前研究成果的匮乏，本文不予考虑。关键词：一般大气环境；耐久性寿命；评估引言目前，在我国公路线上和铁路线上的许多桥梁，尤其是早期修建的钢筋混凝土桥梁，由于长期暴露于自然环境，受到大气中各种腐蚀性气体侵蚀，加上结构本身的材料老化、基础变位，以及荷载增加和维修不善等因素，使既有桥梁的耐久性逐渐下降。为了避免桥梁修理替换的高额和不必要的事故发生，延长桥梁的使用寿，对在役桥梁进行耐久性寿命评估是必要的。由于关于混凝土结构耐久性的研究起步较晚，目前虽然有不少科研

3、成果可用于工程建设实践中，但理论还不完善，因而在役桥梁进行耐久性寿命评估方法还很不成熟。本文从结构寿命的定义出发，结合近年来结构耐久性的科研成果，探索一般大气环境下钢筋混凝土桥梁耐久性寿命的评估方法。l钢筋混凝土桥梁耐久性寿命的定义1．1结构寿命的定义建筑结构的使用寿命可以分为自然寿命和无形寿命。建筑结构的自然寿命也称为结构的使用寿命或耐久年限，是指建筑结构在正常使用和正常维护条件下，仍然具有其预定使用功能的时间。对于已经使用一个时间的旧建筑物，将在正常使用和正常维护条件下，仍然具有其预定使用功能的时间称为结构的剩余使用寿命或生于耐久年限

4、。结构的无形寿命是指建筑结构尚未达到其自然寿命之前，由于种种原因中止其原有使用功能的时间。使用寿命可以从不同的角度予以定义和分类，在英国的建筑物耐久性标准中，提出了要求使用寿命、预定使用寿命、设计寿命的不同概念。对于混凝土结构而言，有种种原因可造成使用寿命的终结。英国的Somerville从使用寿命终结的角度出发，将使用寿命分成以下三类：(1)技术性使用寿命：是结构使用到某种技术指标(如结构整体性、承载力等)进入不合格状态时的期限，这种状态可因混凝土剥落、钢筋锈蚀引起。(2)功能性使用寿命：与使用功能有关，是结构使用到不再满足功能实用要求

5、的期限。(3)经济性使用寿命：是结构物使用到继续维修保留己步入拆换更为经济时的期限。·230·目前人们所说的使用寿命基本上是指结构的技术使用寿命。1．2钢筋混凝土桥梁耐久性寿命的定义一般大气环境下，钢筋混凝土结构锈蚀破坏过程包括：钢筋开始锈蚀(由于碳化，钢筋表面的钝化层破坏)；锈蚀产物膨胀至混凝土保护层开裂；锈蚀裂缝发展只至混凝土保护层剥落三个阶段。对于锈蚀钢筋混凝土结构寿命评估之前，首先应对混凝土结构寿命的终结有一个合理的定义。锈蚀钢筋混凝土结构寿命的终止并不是指结构己处于塌陷的边缘，马上就要倒塌，而是指钢筋锈蚀后，混凝土结构性能劣化，

6、使其可靠度下降到一定低的水平，不能满足承载力、正常使用和耐久性要求。对于承载力极限状态的要求，结构的可靠度用可靠指标B表示。结合《公路工程结构可靠度设计统一标准》容许可靠度指标『81的要求，可以预测在役钢筋混凝土桥梁的使用寿命。对于正常使用极限状态的要求，尤其是耐久性的要求，用可靠度计算时涉及不确定因素及未知因素过多。因此，关于结构正常使用的可靠度研究处于探索阶段，专门对于耐久性的可靠度研究则是更少脚。目前不同学者对耐久性寿命终结有不同的看法。对于耐久性寿命终结标志规定也不尽相同，大致有以下几种看法：①将耐久性寿命终结规定为混凝土中钢筋开

7、始出现锈蚀，这样虽然有一定的安全预备，但仅考虑钢筋锈蚀破坏的第一阶段，钢筋混凝土桥梁承载力不能够充分发挥，造成浪费。②将耐久性寿命终结标志规定为混凝土保护层开裂，这与现行的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(下称《公路桥规》)规定的正常使用阶段允许出现裂缝相矛盾。本文认为大气环境下钢筋混凝土桥梁寿命终结标志可以规定为保护层开裂后并发展到《公路桥规》规定宽度作为寿命终结标志。《公路桥规》规定：矩形、T形和I形截面钢筋混凝土构件的最大裂缝宽度_‰可按下列公式计算：Wn,=CtCzC，等‘器H姗)(1)P=A+A一(2)bho+ib,

8、-b)h,一‘2’式中：C．——钢筋表面形状系数；C2．一作用(或荷载)长期效应影响系数；C广与构件受力性质有关的系数：盯蕾_一钢筋应力；d——纵向受拉钢筋直径；D——纵向受拉钢筋配筋率：b厂