桥梁结构耐久性设计

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1、桥梁结构耐久性设计李宏崴大连市市政设计研究院有限责任公司辽宁摘要：桥梁结构的安全运行依赖于耐久性设计是否完备,依赖于后期检测和维护是否得当。作为桥梁耐久性保障的第一步,桥梁结构设计必须重视耐久性设计问题,从选材、选型等多个层面全面加强混凝土桥梁结构的耐久性。本文探讨了桥梁结构耐久性设计。关键词：桥梁结构；耐久性；设计；原因；措施中图分类号：K928.78文献标识码：A文章编号：桥梁建设是国家重要的基础建设之一，桥梁工程是关系到社会和经济协调发展的生命线工程。桥梁建设的快速发展，巨大的资金投入，在经济社会中的显赫作用，使得人们对桥梁的耐久性越来越重视。由于环境影响、

2、日益增长的交通量以及公路运输业经常提倡提高汽车荷载标准，因此许多既有桥梁不能满足为设计新桥而规定的结构要求；劣化和荷载增加也导致了桥梁可靠性的降低，桥梁的可靠度最终可能降低到规定的水平之下，因此需要经常根据桥梁的安全性和耐久性做出决策。一、桥梁耐久性差的主要原因1、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。2、桥面铺装破坏严重。在车辆（尤

3、其是超载、超限车辆）的长期作用下，尚未达到预期年限的桥面板经常出现凸凹不平或网状开裂等破坏现象。桥面铺装的过早破坏是世界范围的难题，特别是在气候寒冷需要采用除冰盐消除桥面积雪的国家和地区，因为氯盐侵蚀和冻融破坏的共同作用，桥面铺装寿命短、病害严重的情况非常普遍。桥面铺装损坏的问题在我国也非常严重，不仅在早期修建的桥梁中大量存在，而且国内近年来修建的几座特大型桥梁在运营不到5年就纷纷出现桥面铺装损坏的问题。3、施工和管理水平低，在我国由于许多的施工单位偷工减料导致施工质量不过关，外多座桥梁的突然破坏与倒塌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。大

4、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，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，所造成的后果是非常严重的。4、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

5、，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。二、设计中提高桥梁结构耐久性的措施1、满足结构混凝土耐久性的基本要求提高混凝土自身的耐久性是解决混凝土结构耐久性的前提和基础。混凝土的耐久性主要取决于混凝土的材料组成，其中水灰比、水泥用量、强度等级均对耐久性有较大影响。《桥规JTG1362》明确规定了不同使用环境下，结构混凝土的基本要求，对影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量和碱含量做出

6、了限制规定，这是《桥规JTGD62》对公路桥涵结构耐久性设计的基本要求，设计时应遵照执行。2、加大钢筋的混凝土保护层厚度混凝土碳化是钢筋锈蚀的前提。就一般情况而言，只有保护层混凝土碳化，钢筋表层钝化膜破坏，钢筋才有可能锈蚀。因此，加大钢筋的混凝土保护层厚度，是保护钢筋免于锈蚀，提高混凝土结构耐久性的最重要的措施之一。鉴于此，相关规定给出了钢筋最小混凝土保护层厚度，但其与国际上较为通用的设计规范相比，还是有点差距。设计时适当加大钢筋的混凝土保护层厚度对提高混凝土结构耐久性是非常有益的。3、加强构造配筋，防止和控制混凝土裂缝混凝土结构的任何损伤与破坏，一般都是首先在混

7、凝土中出现裂缝，裂缝是反映混凝土结构病害的晴雨表，反过来，裂缝的存在会增加混凝土渗透性，提供了使侵蚀破坏作用逐步升级、混凝土耐久性不断下降的渠道。当混凝土开裂后，侵蚀速度将大大加快，形成导致混凝土结构耐久性的进一步退化的恶性循环。因此，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。4、加强重视疲劳损伤的研究桥梁结构所承受外力大部分是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力及应变，引起结构的累积疲劳损伤。桥梁所采用的材

8、料本身就不