钢筋混凝土桥梁结构耐久性设计方法研究.pdf

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1、钢筋混凝土桥梁结构耐久性设计方法研究郭高洁(中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川成都610081)摘要：目前，桥梁耐久性差、服务时间较短等问题已经备受瞩目。我国目前处于桥梁等基础工程建设的高速发展时期，大量待建桥梁都会面，l盏到安全以及经济方面的严峻考验，因此，研究桥梁耐久性等方面的问题十分紧迫。关键词：桥梁；耐久性设计；设计寿命中图分类号：U448．34文献标志码：A文章编号：1672—401l(2016)04—0180—02DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2016．04．089

2、0前言近年来，随着世界各地对于基础设施方面的维护，发现了桥梁耐久性差、服务寿命短等问题，对桥体自身的服务功能、后续桥体结构的养护以及维修方面产生了巨大的影响，同时也造成重大的经济负担。我国正处在桥梁建设的快速发展时期，大量的桥梁待建，这就要对桥梁的使用寿命以及桥梁在服务期间的安全以及耐久性进行思考。因此，桥梁的耐久性问题十分重要，关于耐久性问题的研究十分紧迫。1耐久性的定义影响耐久性的因素很多，对于耐久性的认识也有很多，因此，只能选择一些较有代表性的定义进行讨论。国内关于耐久性一般认为，在结构设计要求的目标使用周

3、期内，无需消耗大量的资金对结构进行加固处理，来增强其安全性、使用功能以及外观要求。1993年国外对于耐久性给出了一个很好的定义：耐久性是在指在正常的结构维护条件下，经过一定的时期，结构在承载力以及使用方面没有发生较大的变化。简而言之，耐久性就是构件以及材料等元素在抵抗衰退以及腐蚀方面的能力。2桥梁结构所面临的严重耐久性问题2．1混凝土桥梁所面临的耐久性问题混凝土桥梁大规模应用要追溯到第二次世界大战之后，然而对于混凝土结构的耐久性问题提出思考，则需要追溯到20世纪六七十年代之后。许多发达国家发现，一些混凝土桥梁在使

4、用了数十年之后，进入到了老化时期。譬如，混凝土建筑碳化以及保护层剥落等，桥体结构出现裂缝，出现了一系列影响桥梁耐久性的破坏现象。在我国，桥梁建筑以混凝土桥梁为主，然而近年来我国混凝土桥梁建筑中出现病害引起破坏性事故的报道屡见不鲜。由于混凝土桥梁的适用范围大，一旦出现破坏，对于交通的影响十分严重，而且修复费用也很高，这已经成为了普遍关注的问题。图1中的桥梁在混凝土碳化以及水的侵蚀的共同影响之下，桥梁的立柱以及桥梁盖梁的钢筋都产生了严重锈蚀，造成了混凝土保护层的涨裂，是混凝土桥梁结构的构件在混凝土的作用下，发生耐久性

5、退化的典型例子。作者简介：郭高洁(1977一)，男，山西和顺人，本科，高级工程师，主要从事道路桥梁设计管理工作。·180·2．2桥梁结构常见耐久性病害1)桥面铺装的破坏。在桥梁结构中，车辆，尤其是超载以及超限车辆对于桥梁的破坏是很大的。由于车辆对其结构的破坏，桥的面板经常在未达到预期年限时，出现凹凸不平、开裂的现象。桥面铺装在未达到预期年限的情况下遭到破坏是非常常见的，尤其是在气候较为寒冷、积雪较多、经常采用冰盐消雪的地区，由于雪盐以及冻融对于面板的侵蚀，病害非常严重。桥面板铺装病害的现象十分普遍，前些年修建的厦

6、门沧海大桥以及江阴大桥等均出现过桥面板铺装破坏的问题。图2所示是典型的桥面铺装破坏。图1桥梁耐久性不足图2桥面铺装破坏2)桥头跳车。后台填土下沉现象经常在桥梁运营一段时间之后出现，这就导致桥头跳车。桥头跳车降低了行车的舒适感，由于桥头跳车所产生的剧烈冲击以及震动增加了车体故障率，车辆对于桥台以及结构产生重大冲击力，导致跳车现象的增加，并且缩短桥梁的使用寿命。图3是桥头跳车的典型。图3桥头跳车3)混凝土开裂。在混凝土为主要材质的桥梁建筑中，梁体开裂是十分常见的病害。按照混凝土开裂的部分进行划分，可分为主梁顶开裂，底

7、板开裂等。按照开裂的成因可分为两种，一种是结构裂缝，一种是非结构裂缝。混凝土所受到的拉应力超过了混凝土的极限应变造成的开裂现象就是结构裂缝，结构裂缝的宽度可以随着荷载的变化而变化。变形受到约束而出现的开裂现象就是非结构裂缝。非结构裂缝的成因有：①结构处理的不合理造成的混凝土裂缝；②混凝土的干缩引发的裂缝；③由于AAR(碱一骨料反应)引起的裂缝；④由于外界温度的变化造成的裂缝；⑤由于壳体结构受到锈蚀引起的裂缝；⑥由于超负荷承载作用造成的裂缝；⑦由于太阳的辐射、混凝土的老化以及疲劳作用等引起的裂缝。由于成因不同，对桥

8、体结构寿命的影响也就不同。比如由于对结构的不恰当处理造成的裂缝现象，对于桥体结构的耐久性影响是可以忽略不计的。然而，桥体结构一旦由于钢筋受到锈蚀出现裂缝，这就意味着桥体结构的耐久性会失效。3引起桥梁结构耐久性病害的成因3．1设计因素设计标准太低、结构与结构细节处理不恰当以及计算误差都属于设计因素。我国经济建设的发展促进了交通事业的发展，以往的桥梁结构无法承载现在的车流量，