桥梁结构耐久性设计方法探究

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1、桥梁结构耐久性设计方法探究　　摘要：随着我国交通公路建设事业的迅速发展，对于桥梁耐久性的问题有了更高的要求，因而行业上对其进行的相关研究和采取的相应措施就格外重要。其本质是在注意到“量”的同时，必须注意结构物“质”的飞跃和发展。如果在现阶段的大规模建设中，不认真考虑桥梁结构的耐久性问题，势必给将来带来不良的后果。本文针对桥梁耐久性进行了分析，从而研究其设计方法。关键词：桥梁结构；耐久性设计；混凝土；优化中图分类号：TU27文献标识码：A引言7近些年以来，我国的桥梁数量迅速增长，在很大程度上带动了交通运输行业的发展。但是，在桥梁工程项目中，许多桥梁逐渐的暴露出了一系

2、列缺陷及质量问题，有些桥梁在没有完全达到预期设计寿命及使用寿命时便有严重的耐久性退化问题出现，甚至发生了毁灭性的事故，比如桥梁坍塌，不仅会造成十分严重的经济损失，而且还会极大的威胁到过往车辆及行人的安全。现阶段，桥梁工程结构耐久性的缺乏，已经逐渐的受到了社会各界的普遍关注以及高度重视，桥梁工程结构耐久性的提高将成为新时期桥梁技术进步的一大重要标志。由此可见，研究桥梁工程结构的耐久性，有着尤为重要的社会意义及现实意义。一、桥梁结构优化设计的要求（一）、安全性桥梁的结构在正常施工以及使用的时候，需要承受可能出现的各种压力，这主要包括振动过程中的恢复力、荷载引起的内力以

3、及由约束变形、外加变形所引起的内力。结构在设计规定的偶然事件发生时和发生后，仍能保持必需的整体稳定性，不发生倒塌或连续破坏。（二）、适用性结构在正常使用时具有良好的工作性能，不发生过大的变形或宽度过大的裂缝，不产生影响正常使用的振动。（三）、耐久性桥梁的结构在正常的定期维护中，需要具备一定的耐久性，包括不发生混凝土的严重风化以及钢筋锈蚀等现象。所谓足够的耐久性能，系指结构在规定的工作环境中，在预定时期内，其材料性能的恶化不会导致结构出现不可接受的失效概率。7从工程概念上讲，足够的耐久性能就是指在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。结构的功能要求-安

4、全性、适用性、耐久性。这些功能要求概括起来称为结构的可靠性。即结构在规定的时间内（设计基准期），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用维护）完成预定功能（安全性、适用性和耐久性）的能力。显然，增大结构设计的余量，如加大结构构件的截面尺寸或钢筋数量，或提高对材料性能的要求，总是能够增加或改善结构的安全性、适应性和耐久性要求，但这将使结构造价提高，不符合经济的要求。因此，结构设计要根据实际情况，解决好结构可靠性与经济性之间的矛盾。既要保证结构具有适当的可靠性，又要尽可能降低造价，做到经济合理。桥梁结构设计基准期：所谓设计基准期，是为确定可变作用及与时间有关的材料

5、性能取值而选用的时间参数。《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GB/T50283-1999）规定：桥梁结构取100年的设计基准期。设计基准期表示在这个时间域内结构的失效概率是有效的。结构的设计基准期虽与结构使用寿命有联系，但不等同。当结构使用年限超过设计基准期后，表明结构的失效概率将会比设计时的预期值大，但并不等于结构丧失功能或报废。二、设计基本资料某桥设计负荷为公路一级标准；桥面宽度为2×（0.5m+11.5m+0.75m），桥面总宽为26m，双向4车道，桥面横坡为2%；设计车行速度为100km/h。三、桥梁混凝土结构耐久性设计方法分析（一）、基于实验理论经验的

6、耐久性设计方法7现在通用的耐久设计方法有多种，如环境指数评定法、基于时变可靠度耐久设计法以及基于实验理论或经验的设计方法等，它们各自都有其独特的特点，笔者不一一论述。下面，主要以最后一种方法为例来具体分析。这种方法是指通过实验或者理论的模型来进行使用寿命的预测。因为计算、实验以及构造要求都是混凝土结构耐久性设计的组成部分，有学者据此提出了如下理论:S≤11R，其中S是内力设计值，R是结构件抗力设计值，11是耐久性的设计系数，也是结构指标函数，11=f[p(t)]。该设计方式具有耐久性明确的特点，与《混凝土结构设计规范》使用的极限状态设计方法一致。而且，可以令技术人

7、员接受并掌握其优点。但是，上面公式中可靠度指标变化规律的分析方法则需要建立实际结构的抗力衰减过程分析模型。因为环境原因，不同地区的抗力衰减规律也不一样。它的规律把握比较困难，耐久性系数的设计也不容易。（二）、基于耐久性的优化设计方式7结构可靠度的研究引起了很多专家学者的研究，他们在这一方面作了大量的研究工作。经济结构优化主要是从工程造价与倒塌损失的期望值和最小角度着眼考虑的。可是调查表明，因为混凝土结构的耐久性不足，结构初始时的造价费用甚至低于设计使用期的支出。在此种情况之下，设计在寿命周期以内，考虑用初始造价、倒塌损失、维修费用总和的分析方法来进行耐久性的优化设

8、计就显得迫