如何提高桥梁设计的耐久性.doc

1、1如何提高桥梁设计的耐久性【摘要】：设计是保证桥梁耐久性的最根本性的措施，本文以下内容将就如何提高桥梁设计的耐久性进行研究和探讨，仅供参考。 【关键词】：设计；桥梁；耐久性；措施 Abstract: The design is the most fundamental measures to ensure the durability of the bridge, this article on how to improve the design of the following bridge durability were studied and discussed, for referen

2、ce only. Key words : design; bridge; durability; measures 中图分类号：TU2 1、前言 改革开放以来，随着经济的不断发展，我国的基础设施迎来了建设的高潮，一大批道路桥梁得到了建设。但是由于种种原因，桥梁的使用寿命一直不是很长，一部分桥梁在通车以后，由于受到气候、环境及人为因素的影响，桥梁材料会不断受到侵蚀，逐渐老化，桥梁的耐久性大大降低，使得很多桥梁在设计年限之内就丧失了继续承载的能力，不得不早早的进行重新加固或者报废，大大的浪费了资源。而要保证桥梁的耐久性，最根本是采取措施提高桥梁的耐久性，本文以下内容将根据作者多年的实践经验，对如何

3、提高桥梁设计的耐久性进行研究和探讨，仅供参考。 22、影响桥梁结构耐久性的设计因素分析 根据作者多年的实践经验，认为影响桥梁结构耐久性的设计因素主要包含如下几个方面：第一，相应规范的缺失。规范是结构设计人员的基本依据，而目前桥梁结构耐久性方面的规范不完善，没有系统的关于改善桥梁耐久性的设计建议和规定，很多情况下必须借鉴国外相应的规范来拟补这一缺陷，给设计带来了麻烦，也严重阻碍了我国桥梁结构耐久性的设计。比如，我国现行公路钢筋混凝土桥梁结构设计与施工规范主要考虑的是荷载作用下结构安全性与适用性的需要，并未能充分考虑耐久性要求，而且在具体的条文中也没有充分体现出来。这使得设计人员在沿海城市和地区设

4、计的桥梁未能充分考虑水土中盐类侵蚀和大气中的烟雾作用；在北方设计的桥梁没有考虑可能遭受的除冰盐外的侵蚀；在京津地区的城市设计的立交桥没有考虑冬天撒冰盐及冰冻作用；跨海大桥浪溅区构件设计没有考虑耐氯盐侵蚀的混凝土而采用保护层厚度不足，这些做法在国外的通用标准中是不许可的，但并不违反我国规范的规定。第二，相应理论研究不深入。在我国，关于桥梁结构强度设计的书籍很多，引进的国外理论比较成熟，国内的研究也比较深入，这给结构设计人员提供了很大的帮助。但是在耐久性方面的研究却明显不足，影响了耐久性设计的质量。第三，设计人员在设计过程中不注意细节的处理，致使桥梁的耐久性大大降低。第四，环境因素复杂，特别是沿海

5、地区，海水中含有大量的各种盐类，其中 NaCl 含量最高，它是侵蚀混凝土结构的祸根。而虽然海水中 MgSO4 的含量较少，但却极易与水泥水化产物生成钙矾石，体积大幅增大，使混凝土胀裂。钙矾石被国际上公认3为“水泥杆菌” ，对混凝土有强烈的侵蚀作用。此外，一般情况下空气中所含 CO2 的平均值约为 0.03%，但越接近海区 CO2 的含量越高，其与水泥中的 Ca(OH)2 反应生成中性 CaCO3，通常称之为“碳化” ，而且碳化会继续进行而直到钢筋的表面，使钢筋附近的混凝土的碱度大幅度下降，从而加速了钢筋的腐蚀速度。第五，设计人员对耐久性设计不重视，这主要表现在，很多人在进行桥梁结构设计的时候，

6、一味的讲究节约材料，减少造价投资，冗余度预留不足，致使结构的裂缝逼近规范要求的最大裂缝宽度，使得材料极易受到侵蚀，降低了桥梁结构的耐久性；还有一部分设计人员，在设计的过程中，十分的重视桥梁的结构强度是否满足使用的要求，而对结构的耐久性不重视，从而导致了耐久性方面的考虑不足，致使桥梁在被投入使用不久就出现了大量问题。比如北京西直门立交桥使用仅 19 年，就因严重剥蚀和钢筋锈蚀破坏等原因不得已于 1999年报废重建；如下图所示，就是因为耐久性考虑不足，致使桥梁及早的出现了问题，浪费了大量的资源。 3、提高桥梁设计的耐久性措施 根据作者多年的实践经验，认为应从如下几个方面采取措施提高桥梁设计的耐久性

7、：第一，要从思想上认识到桥梁耐久性设计的重要性。应加大对设计人员的培训力度，通过培训，增加其对桥梁耐久性设计的认识深度，建立如下耐久性设计思想：结构设计必须在选择经济合理的结构方案的基础上，对结构以及构件进行设计、分析和验算，按照规范规定的安全系数保证结构的耐久性；设计人员必须不断提高对新技术、4新材料、新工艺的认知程度，积累丰富的设计、施工经验，增加桥梁的使用寿命，提高其耐久性。第二，正确对待目前国内桥梁耐久性方面存在的问题。耐久性问题的产生固然与目前国内施工质量和管理水平较低有关，但平心而论，既然这种现状不能在短期内得到解决，那么作为工程设计人员就应该在正视这一问题的前提，充分考虑到现阶段

8、的施工和管理水平和材料工艺水平，采用适当的安全度、适当的设计方法，来保证桥梁使用性能，这才是更为主动和有效的方法。第三，对材料采取耐久性设计。材料耐久性设计就是基于材料耐久性退化机理，对桥梁建设中采用的材料提出质量和施工要求，比如高强混凝土、防渗混凝土、混凝土外加剂、防锈钢筋、高强钢材的设计和混合料的品质要求等。第四，桥梁的外观和构造措施。桥梁设计要注意桥梁结构与自然地理环境条件相和谐及结构内部避免出现不利于桥梁耐久性的构造。外观包括：对于各种地形条件桥梁跨径的布置和结构形式的选择，人的生产生活与桥梁的相互影响，以及远期各种环境条件的变化与桥梁的相互影响等等；构造措施包括：桥梁结构构造应避免计

9、算出现不利于耐久的内力、变形，在荷载作用下传力路径简洁明确、均匀平滑，杜绝应力应变集中和突变、局部集中裂缝等。第五，及时更新设计理念。20 世纪 70 年代，针对目前桥梁设计工程中重视强度而忽视耐久性、重视结构建造而不重视结构维护的倾向，国内外专家在分析研究经验教训的基础上，除强调结构设计和建造时期的安全性、耐久性的要求外，逐步探讨了结构在使用期间的检测、维护和加固的新技术，对不同工程结构物的灾害和可接受的危险水平和评估进行了深入地研究，并提出了耐久性设计的概念。结构耐久5性设计实际上所要解决的是结构寿命期的问题。因此，在结构设计时，设计工程师应更新设计理念，使结构具有可检性、可修性、可换性、

10、可强性、可控性、可持续性等六大特性。在设计施工阶段，耐久性设计既要兼顾桥梁的寿命期成本，又要符合结构特性的要求。在桥梁运营阶段，对桥梁定期要进行检测与评估、加固与维修，进一步保证桥梁的耐久性。第六，增加钢筋的混凝土保护层的厚度。针对溶解氧腐蚀和氯盐腐蚀，增加钢筋的保护层厚度显然是非常有效的。一般情况下，碳化的深度、氯离子渗透的深度和时间的平方根成正比，所以增加保护层的厚度将大大延长钢筋脱钝和氯离子渗透至钢筋表面的时间。特别沿海地带桩基保护层的控制，采用一般定位钢筋控制保护层很容易造成裸露的定位腐蚀，进一步传递到桩基主筋，造成主筋出现锈蚀现象，所以在福建沿海地带桩基钢筋保护层采用高强砂浆圆饼滚轮

11、式垫块等定位措施，很好解决了上述问题。第七，使用混凝土外涂覆层。采用混凝土外涂覆层可以隔离腐蚀性离子和混凝土的接触，显然是非常有效的。外涂覆层有水泥基涂层（如水泥砂浆层、聚合物砂浆等） ，渗透性涂层（如有机硅类材料） ，浸渍性涂层，以及各种涂料、沥青焦油、油漆、树脂等。这种措施既可以加强防护混凝土腐蚀，增加混凝土耐久性，同时又可以增加桥梁景观效果。第八，充分重视桥梁的超载问题。桥梁超载会加剧桥梁疲劳度，从而进一步引发结构破坏；同时超载也会造成桥梁内部出现不可恢复性的损伤，影响桥梁的正常工作状态，从而可能危害桥梁的安全性和耐久性。因此除了交管部门要加强管理外，也需要设计相关对超载带来的后果进行研究、分析。 64、结尾 总之，桥梁的安全设计建造是造福于后代的百年大计。桥梁安全性和耐久性不足已成为迫切需要解决的问题，作为一名设计人员，我们要积极借鉴国内外成功的经验和做法，应在实践中不断总结，并利用多种手段加强学习，潜心研究、不骄不躁，提高自身的专业素养和综合素质，从桥梁设计理念、结构体系和构造的角度做好耐久性设计。对我们桥梁设计发展做出自己应有的责任。 【参考文献】 1桥梁概念设计夏永明等，人民交通出版社 2沿海地区混凝土桥梁耐久性评价与防护赵尚传等，人民交通出版社 3土建结构工程的安全性与耐久性陈肇元等，中国建筑工业出版社