橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方法

童蓬超

(中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710075)

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橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方法

童蓬超

(中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710075)

基于目前橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方法的應(yīng)用缺陷，分析了橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計應(yīng)用問題及其原因，并提出了優(yōu)化控制的方式方法，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

橋梁結(jié)構(gòu)；耐久性設(shè)計方法；伸縮縫病害；鉸縫連接

1 橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方法應(yīng)用策略

1.1 優(yōu)化材料及結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型

在設(shè)計橋梁結(jié)構(gòu)耐久性過程中，設(shè)計人員應(yīng)優(yōu)選高性能的鋼材，如高強度、高屈服以及高水平的鋼材進行施工建設(shè)。鋼筋材料就能在結(jié)構(gòu)作用時，具備焊接性能、斷裂韌性以及耐腐蝕性。其中防腐性能設(shè)計，可通過使用具有環(huán)氧涂層的鋼絞線和鋼筋，來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計的抗腐蝕性能。在對橋墩處在水下環(huán)境進行施工材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計選型過程中，相關(guān)人員應(yīng)將保證保證橋梁結(jié)構(gòu)的抗?jié)B效果作為依據(jù)。具體來說，可采用標號不低于42.5的硅酸鹽水泥作為結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計材料，其中水泥含量要在370 kg/m3以上，且水灰比應(yīng)控制在0.45以內(nèi)。例如，對于鋪裝橋梁工程橋面結(jié)構(gòu)施工材料的選擇，設(shè)計人員可采用具有較高性能的環(huán)氧瀝青混凝土，以保證結(jié)構(gòu)作用的耐磨性和密實性效果。在對混合料進行配比設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)以避免混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫作為設(shè)計目標。即通過降低水泥的含堿量，來避免混凝土集料的密實性受到影響。此過程，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員不能設(shè)計使用堿活性集料，以防治石灰石進入混凝土集料。值得注意的是，由于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)中的氯離子含量會對鋼筋造成腐蝕影響，為此，設(shè)計人員可將水泥中的氯鹽摻量控制在1%以內(nèi)，并通過振搗密實混凝土施工，來提高結(jié)構(gòu)材料選擇的耐久性。對于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選擇，設(shè)計人員應(yīng)盡可能選用箱形斷面，以提高結(jié)構(gòu)的整體剛度，從而降低整個橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞振動。對于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件的選擇，要盡可能采用全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

1.2 增加混凝土保護層厚度

鋼筋與混凝土之間的結(jié)構(gòu)粘結(jié)力是通過保護層設(shè)計來實現(xiàn)設(shè)計優(yōu)化的。具體來說，設(shè)置保護層以后，就能防止有害物質(zhì)混入到混凝土內(nèi)容而造成鋼筋腐蝕。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，導(dǎo)致鋼筋腐蝕的元兇氯離子，其擴散至鋼筋表面的時間與保護層厚度是呈正比的，而且在碳化現(xiàn)象中，二氧化碳的擴散速度也與保護層厚度密切相關(guān)。為此，橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計人員應(yīng)增加混凝土保護層的厚度，以縮短鋼筋表面受侵蝕影響的時間，從而增加鋼筋發(fā)生腐蝕的時間。這一設(shè)計方法的應(yīng)用，將在很大程度上提高橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。

1.3 加強簡支梁端封頭混凝土及鉸縫施工質(zhì)量控制

經(jīng)對以往橋梁工程結(jié)構(gòu)進行勘查分析得出了結(jié)構(gòu)空心板封頭處存在梁頭和鉸縫滲水問題，這是由于混凝土裂縫以及厚度過薄導(dǎo)致的。這種情況下，水將從伸縮縫結(jié)構(gòu)內(nèi)部沿著縫隙進入空心板內(nèi)部，進而加深滲水問題的影響深度和范圍，即這就意味著梁體混凝土和鋼筋結(jié)構(gòu)將受長期侵蝕問題的影響。針對這一問題，耐久性設(shè)計人員應(yīng)通過加大伸縮縫封頭混凝土的施工質(zhì)量，進而提高其密實性，以避免水分侵蝕問題出現(xiàn)。具體來說，在橋梁結(jié)構(gòu)鉸縫處，因其連接較為薄弱使得施工質(zhì)量很難得到有效控制，這就使得橋梁結(jié)構(gòu)在建設(shè)使用早期就出現(xiàn)了鉸縫開裂問題。為此，設(shè)計人員應(yīng)從而設(shè)計技術(shù)方法入手，來強化鉸縫連接的效果，進而避免結(jié)構(gòu)單板受力情況的出現(xiàn)。就能在很大程度上保證橋面的防水層結(jié)構(gòu)具有一定整體性。

1.4 強化注重防水層設(shè)計適用性

對于橋梁結(jié)構(gòu)伸縮縫病害或橋面鋪裝早期破壞的設(shè)計問題，設(shè)計人員可在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)位置通過布置具有抗?jié)B、抗剪以及抗拉效果的防水層，以增強防水涂層與結(jié)構(gòu)混凝土鋪裝層之間的相融性。具體來說，伸縮縫結(jié)構(gòu)防水層和結(jié)構(gòu)混凝土鋪裝層之間的粘結(jié)力不能地域鋪裝層與下部水泥混凝土橋面的粘結(jié)力。就能最大限度的保護伸縮縫結(jié)構(gòu)或是橋梁鋪裝不受諸多不穩(wěn)定因素的影響。值得注意的是，在橋面鋪裝層的頂面，特別是連續(xù)梁的負彎矩段，設(shè)計人員也應(yīng)設(shè)置防水層。為避免水分從伸縮縫處滲入梁內(nèi),應(yīng)加強伸縮縫處的排水設(shè)計,注意排水管的設(shè)計,特別是水管周邊的構(gòu)造細節(jié)處。

2 結(jié)束語

綜上所述，橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計是實現(xiàn)工程建設(shè)使用耐久性目標的關(guān)鍵。為此，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)根據(jù)當前橋梁工程項目出現(xiàn)的耐久性設(shè)計問題，找出導(dǎo)致其造成影響的原因。這樣一來，橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計人員就能采用優(yōu)化材料及結(jié)構(gòu)構(gòu)件選型、增加混凝土保護層厚度、加強簡支梁端封頭混凝土及鉸縫施工質(zhì)量控制以及強化注重防水層設(shè)計適用性，來提高結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的科學合理性。這是緩解道路交通網(wǎng)絡(luò)運行使用壓力的重要設(shè)計技術(shù)，研究人員應(yīng)優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計對策作用于實踐，從而降低所處環(huán)境、設(shè)計條件以及技術(shù)條件等方面限制對其的影響。

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2017-03-14

童蓬超(1982-)，男，陜西西安人，工程師，研究方向：高速公路橋梁設(shè)計。

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1008-3383(2017)05-0134-01