淺析混凝土結構橋樑的耐久性設計

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淺析混凝土結構橋樑的耐久性設計
摘要:隨着城鄉建設的不斷,城市橋樑和公路橋樑的負荷越來越重,造成混凝土結構橋樑的不同程度的損壞;在設計和施工過程中不注重細部結構的設計也是造成橋樑耐久性的一個很重要的因素,這些問題的存在嚴重影響了橋樑的使用壽命,因而從多方面對混凝土結構的耐久性設計的分析和研究是非常必要的。
關鍵詞:橋樑負荷;使用壽命;混凝土結構;耐久性設計;橋樑細部構造

        1  混凝土結構耐久性不足的主要原因
        1.1 工程設計的耐久性標準低  結構設計規範主要考慮荷載作用下的結構安全性,環境作用下的耐久性設計處於次要的地位,有很多指標都是定性的規定,在一些細部構造設計方面存在一定的漏洞。規範中沒有設計壽命和耐久性設計的明確要求。規範在耐久性設計方面不能隨着今年來水泥的性能、施工條件、環境條件的巨大轉變而與時俱進。
        1.2 工程施工過程中片面的追求施工進度  由於混凝土強度等級的提高和施工進度的加快,實際耐久性質量大幅度下降。在一些橋樑的混凝土施工中添加的早強劑,使其內部結構和後期強度發展不良,易開裂,耐久性降低。養護不良使表層混凝土的抗滲性成倍降低,使鋼筋開始鏽蝕的年限成倍縮小。
        1.3 在橋樑運營過程中缺少正常的檢測和維修  結構耐久性需要有正確使用和正常檢測與維修相配合。重新建、輕維修是橋樑建設管理工作中重大缺陷,對於基礎設施工程,應在設計中進行結構全壽命分析與評價,只有適當加大初始投資費用,強化結構耐久性,纔是最經濟有效的途徑。
        2  混凝土結構耐久性設計的主要內容
        2.1 混凝土材料的選擇  混凝土應選用低水化熱、低C3A含量、偏低含鹼量的水泥。混凝土的骨料宜選用堅固耐久的潔淨骨料,重視粗骨料級配及粒形,可以將適量引起作爲常規手段,宜採用偏低的用水量並限制單方混凝土中水泥材料最低和最高用量,儘可能降低水泥材料中的硅酸鹽水泥用量。
        2.2 上部結構細部設計  ①橋面鋪裝。橋面鋪裝是橋樑與車輛直接接觸的部件,也是橋面排水的第一道防線。橋面鋪裝一方面承受着汽車的衝擊碾壓剪切作用,另一方面又承受着主樑傳遞的反覆應力和撓變,經常出現早期損壞,進而破壞橋面防水系統,最終導致主樑受橋面水影響而腐蝕主筋,鋪裝混凝土逐漸與主樑剝離,削弱了主樑的受力性能,影響了整個結構的安全性和耐久性。②橋面防水層。橋面鋪裝與主樑之間的防水層是防止橋面水滲入主樑的第二道防線。不少設計中僅單一採用防水混凝土進行防水。 
由於防水混凝土屬於剛性防水層,一旦開裂後防水性能便大爲下降。③主樑。主樑是全橋的主要承力構件,一般在設計當中均要進行整體分析和局部分析,重視程度很高,從理論角度均能滿足規範要求。可是在實際運營當中,主樑(主要是箱梁)箱體內長期大量積水的現象時有發生,甚至積水灌滿箱體的情況也有發生,極大地損傷了主樑的預應力鋼筋和普通鋼筋,使得主樑安全性大大下降。究其原因,很大程度上是對於主樑細節設計的不到位,主樑排水構造設置不夠完善,橋面積水在長時間不能排出橋外時便通過樑頂裂隙進入箱體,進而在箱體內不斷積累,最終形成箱體內積水。④伸縮縫。伸縮縫是橋面的重要組成部分,直接影響着橋樑的伸縮性、舒適性。由於對主樑收縮徐變考慮不足,經常出現的問題是型號選擇不當,導致樑端或在最高溫度時擠壓損壞,或在最低溫度時拉壞樑體。伸縮縫在保證樑體縱向伸縮的同時,也應重視防水設計。在很多設計中,採用直線式伸縮縫,這樣做固然設計比較方便,但在橋樑兩端的護欄處成爲主要的漏水區域。因此,建議選用橫向兩端有翹頭的伸縮縫,使得整個伸縮縫形成一個閉合良好的U型槽,可以有效避免橋面積水沿伸縮縫這個排水薄弱環節下泄到分聯樑端及分聯墩蓋樑上。