淺論混凝土結構橋樑的耐久性設計
General 更新 2024年06月26日
摘要：隨著城鄉建設的不斷髮展，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著今年來水泥的效能、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新增的早強劑，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。
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，可以將適量引起作為常規手段，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矽酸鹽水泥用量。
由於防水混凝土屬於剛性防水層，一旦開裂後防水效能便大為下降。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區域性分析，重視程度很高，從理論計算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，主樑排水構造設定不夠完善，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，直接影響著橋樑的伸縮性、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為主要的漏水區域。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洩到分聯樑端及分聯墩蓋樑上。
3 下部結構的細部設計
3.1 分聯墩蓋樑 分聯墩處由於上部結構設定伸縮縫，橋面水經常通過伸縮縫薄弱環節洩漏到分聯墩蓋樑上，尤其是採用除冰鹽的地區，分聯墩蓋樑長期承受著腐蝕性除冰鹽水的腐蝕。因此，分聯墩蓋樑頂面應該設定橫坡以便排走橋面流下的水，並且要在蓋樑保護層厚度方面重點考慮防腐蝕要求。另外，為了防止腐蝕性鹽水順墩身流下，避免對墩身和樁基產生不利的影響，設計中可在蓋樑挑簷上設定滴水槽。
3.2 樁頂 橋樑樁基安全直接決定著橋樑的整體安全，是橋樑設計的重中之重。樁基頂部與承臺或墩身相連，受截面突變的影響，屬於應力集中的部位。橋樑樁頂一般設計於地面線附近，受地面水、地下水、橋面排下的含除冰鹽的冰水、地面土（尤其像鹽漬土、土中有機質）等因素中的一種或幾種的影響，經常處於乾溼交替和腐蝕性環境，對於樁基頂部的鋼筋混凝土耐久性產生較大的不利作用。因此，樁基尤其是樁頂的設計中必須要根據樁頂處的水位情況、土質情況合理判定環境等級，選擇相應的耐久性設計標準，最終確定保護層厚度。
4 小結
通過前面各部分的介紹，我們對於常規設計中一些容易被忽視而又影響結構安全的細部設計有了一定的認識。只要能夠有足夠的重視，採取一些必要的措施，完全可以把這些細節問題通過代價並不高的方式加以解決。耐久性預測不可能是一本精確的科學，結構使用壽命的預測只能是個估計。由於影響混凝土結構耐久性的因素很多，在工程實踐中要不斷進行總結，吸取經驗教訓，作為設計工作者應結合已有的設計經驗和當地工程建設實踐認真進行結構的耐久性設計。
參考文獻：
[1]JTG D62-204 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範[S].北京：人民交通出版社.
張譽，等.混凝土結構耐久性概論[M].上海：上海科學出版社，2003.
李田，劉西拉.混凝土結構耐久性分析與設計[M].北京：科學出版社，1999.
馬華榮.公路工程病害分析與防治技術[M].鄭州：黃河水利出版社，2003.
淺論關於建築工程造價管理的思考
淺論橋面鋪裝典型病害成因及其防治措施
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著今年來水泥的效能、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新增的早強劑，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。
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，可以將適量引起作為常規手段，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矽酸鹽水泥用量。
由於防水混凝土屬於剛性防水層，一旦開裂後防水效能便大為下降。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區域性分析，重視程度很高，從理論計算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，主樑排水構造設定不夠完善，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，直接影響著橋樑的伸縮性、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為主要的漏水區域。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洩到分聯樑端及分聯墩蓋樑上。
3 下部結構的細部設計
3.1 分聯墩蓋樑 分聯墩處由於上部結構設定伸縮縫，橋面水經常通過伸縮縫薄弱環節洩漏到分聯墩蓋樑上，尤其是採用除冰鹽的地區，分聯墩蓋樑長期承受著腐蝕性除冰鹽水的腐蝕。因此，分聯墩蓋樑頂面應該設定橫坡以便排走橋面流下的水，並且要在蓋樑保護層厚度方面重點考慮防腐蝕要求。另外，為了防止腐蝕性鹽水順墩身流下，避免對墩身和樁基產生不利的影響，設計中可在蓋樑挑簷上設定滴水槽。
3.2 樁頂 橋樑樁基安全直接決定著橋樑的整體安全，是橋樑設計的重中之重。樁基頂部與承臺或墩身相連，受截面突變的影響，屬於應力集中的部位。橋樑樁頂一般設計於地面線附近，受地面水、地下水、橋面排下的含除冰鹽的冰水、地面土（尤其像鹽漬土、土中有機質）等因素中的一種或幾種的影響，經常處於乾溼交替和腐蝕性環境，對於樁基頂部的鋼筋混凝土耐久性產生較大的不利作用。因此，樁基尤其是樁頂的設計中必須要根據樁頂處的水位情況、土質情況合理判定環境等級，選擇相應的耐久性設計標準，最終確定保護層厚度。
4 小結
通過前面各部分的介紹，我們對於常規設計中一些容易被忽視而又影響結構安全的細部設計有了一定的認識。只要能夠有足夠的重視，採取一些必要的措施，完全可以把這些細節問題通過代價並不高的方式加以解決。耐久性預測不可能是一本精確的科學，結構使用壽命的預測只能是個估計。由於影響混凝土結構耐久性的因素很多，在工程實踐中要不斷進行總結，吸取經驗教訓，作為設計工作者應結合已有的設計經驗和當地工程建設實踐認真進行結構的耐久性設計。
參考文獻：
[1]JTG D62-204 公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範[S].北京：人民交通出版社.
張譽，等.混凝土結構耐久性概論[M].上海：上海科學出版社，2003.
李田，劉西拉.混凝土結構耐久性分析與設計[M].北京：科學出版社，1999.
馬華榮.公路工程病害分析與防治技術[M].鄭州：黃河水利出版社，2003.
淺論橋面鋪裝典型病害成因及其防治措施