水工码头结构病害机理及其对策研究

孙旋

摘要：本文以水工码头结构病害为研究对象，首先针对水工码头结构病害产生机理进行了简要分析，在此基础之上重点提出了一种建立在碳纤维补强加固处理基础之上的水工码头结构病害防范对策，旨在于为水工码头结构病害问题的防范与治理提供一定的参考与帮助，希望能够引起各方工作人员的特别关注与重视。

关键词：水工码头结构病害产生机理防范对策分析

中图分类号：[U653.5] 文献标识码：A 文章编号：

一、水工码头结构病害产生机理分析

首先，从混凝土中钢筋的锈蚀产生机理角度上来说：状态完善的混凝土保护层在不具备腐蚀物质侵蚀作用的情况下自身具备一定程度上防止钢筋部件锈蚀问题的重要意义。其原因在于：对于水工码头而言，钢筋混凝土中所含有的水泥及水化产物表现出了较高碱性指标。实践测定结果显示：这部分水泥及水化产物的酸碱值测定结果基本表现在12pH~13pH单位范围之内。在这种碱性极高的反应环境当中，钢筋表面能够形成一层分布均匀且紧密的氧化膜，而这部分氧化膜将始终保持在钝化状态，从而达到防锈蚀的关键目的。然而在以下几种情况的共同作用之下，将导致混凝土钢筋出现明显的锈蚀问题：①.钢筋表面存在电位差，不同电位区段相互之间构成阳极→阴极关系；②.阳极区与阴极区之间电解质溶液所表现出的电阻值始终维持在较低范围之内；③.阳极区段内的钢筋表面始终表现为活化宜反应状态；④.钢筋表面存在水分及溶解氧，并极易于阴极反应。

其次，从裂缝问题产生机理角度上来说，产生剪切型裂缝的最关键原因在于：水工码头设计过程当中仅关注对正截面强度的满足，对于斜截面强度的重视程度较低，再加上不良的施工材料以及施工方式影响，导致裂缝形成；而对于弯曲型裂缝问题而言，其产生原因主要是受到设计阶段过大的弯起束摩阻损失、施工阶段过大的施工荷载作用力以及使用阶段过高的交通荷载作用力共同影响而形成。

二、水工码头结构病害防范对策分析

基于以上分析不难发现：海港码头长时间且持续性的处于高度腐蚀环境当中，并且在干湿交替作用的影响下，钢筋锈蚀以及混凝土构件的损坏问题成为了现阶段水工码头最为常见的结构性病害。从这一角度上来说，通过应用加固材料以及加固技术的方式，提高水工码头在正常运行中的防腐性能以及抗腐性能是尤为关键的。在当前技术条件支持下，碳纤维材料及其技术所表现出的应用优势是尤为显著的，成为了现阶段水工码头结构病害修复与防范的不二之选。笔者接下来正对碳纤维布在水工码头加固应用过程中需要特别关注的问题做详细分析。

（一）首先需要了解的是开裂破损状态下钢筋混凝土梁补强加固处理的判别方式：在此过程当中需要重点关注的问题包括以下两个方面：①.从钢筋混凝土梁的受力合理性角度上来说，应当尽可能的将钢筋混凝土梁设定为等强度梁，其最为显著的目的在于确保对水工码头建设材料的有效节约，从而合理控制水工码头结构自重。然而不得不重视的一点在于：由于等强度梁成为截面梁体结构形式，施工难度的加大在相当程度上致使施工成本的增大。基于以上分析，陷阱诶段对于梁板混凝土结构的选取仍然以等截面机构为主。在实践应用过程当中，对于受荷载作用力影响而出现的钢筋混凝土裂缝问题而言，需要结合对混凝土实际强度参数的调查计算，来判定钢筋混凝土梁承载力是否有所降低，若的确存在降低问题，则应当及时对这部分区域进行碳纤维补强加固处理；②.从判别方法的角度上来说，考虑到当前技术条件支持下，绝大部分钢筋混凝土梁均表现为等截面形式，而外部荷载作用力在梁截面位置的弯矩情况往往同其所在位置的表现呈现出一定的相关性关系，这也就导致等截面梁在控制截面以外强度表现优势比较显著。换句话来说，在截面强度富裕度指标高于开裂破损梁截面强度损失指标的情况下，整个钢筋混凝土梁并不需要进行加固处理。现阶段所采取的普遍性作业方式为针对裂缝区域进行必要的封堵处理，其目的在于防止钢筋混凝土梁周边腐蚀性介质借助于裂缝进入混凝土当中，进而也就最大限度的防止了混凝土内部钢筋部件出现锈蚀问题。由此不难得出：在截面强度富裕度指标低于开裂破损梁截面强度损失指标的情况下，整个钢筋混凝土梁需要进行碳纤维补强加固处理。

（二）其次需要了解的是水工码头结构病害区域在进行碳纤维加固处理过程当中梁体初应力指标的计算方式：简单来说，若碳纤维材料在新制作梁阶段进行粘贴，也就意味着这一区域范围内的混凝土、钢筋以及碳纤维结构均在既定的出初始状态下进行受力，这种受力也称之为一次受力，同时其也是现阶段绝大部分碳纤维补强加固处理进行梁体结构初应力计算的基础性依据。然而对于水工码头而言，涉及到碳纤维补强加固处理的钢筋混凝土梁往往已经作为了水工码头结构的一大组成部分，实现对荷载作用力的承受。从这一角度上来说，特别是对于水工码头横梁部件而言，一方面其受到梁体自重荷载作用力的影响，另一方面也在承受初始弯矩作用力的过程当中受到外部荷载作用力的影响。实践经验表明：在针对这种工作状态下的钢筋混凝土梁进行碳纤维补强加固处理的过程当中，需要将碳纤维材料的初始应力指标设定为零值。而与此同时，钢筋混凝土梁已具备较高的出世应力参数，这一状态下的受力状态属于二次受力状态。按照此种方式，在针对梁体初应力指标进行计算的过程当中，首先需要考量开裂破损作用下梁截面特性所呈现出的开裂深度与惯性矩参数，在此基础之上获取不同高度状态下钢筋混凝土的应变参数，进而求得相应的初应力数值。

（三）最后需要了解的是水工码头结构病害区域在进行碳纤维补强加固处理过程当中对于碳纤维材料的选取：在当前技术条件支持下，碳纤维布材料主要可以分为三种类型：①.高强度碳纤维布材料（此类型材料应用存在一定的局限性）；②.中等强度碳纤维布材料（此类型材料综合性能优势最为突出，应用最为广泛与成熟）；③.高模量碳纤维布材料（此类型材料研究与应用现阶段涉及较少）。在针对碳纤维补强加固处理材料进行选取的过程当中，需要特别注意的一点在于：结合碳纤维布材料补强并加固钢筋混凝土梁体的作用机理来说，钢筋混凝土梁借助于屈服平台所形成的应变增量，将外部荷载作用力所对应的应力增量传递至碳纤维布材料。换句话来说，越高的碳纤维布材料强度对应着越好的水工码头钢筋混凝土梁补强加固效果，应当予以重点关注。

三、结束语

通过本文以上分析需要认识到：结构病害问题已成为现阶段制约水工码头综合作业质量提升的最关键因素，需要通过对结构病害产生机理的有效分析，确保补强加固措施能够得到有效实施，其重要意义是极为突出的。总而言之，本文针对有关水工码头结构病害产生机理及其防范对策相关问题做出了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

参考文献：

[1] 李天斌.粤海铁路轮渡码头汽车活动栈桥支座病害原因分析及对策[J].水运工程,2008,(7):160-164.

[2] 郭士萍,徐鑫,闫四良等.码头铁路线路突出病害产生原因及其减缓措施[J].山西建筑,2011,37(34):149-150.

[3] 谢殿武,刘普军,刘建国等.内河架空直立式码头接岸结构的选择探讨[J].重庆交通学院学报,2005,24(4):117-120.

[4] 谢殿武,刘建国.高桩码头接岸结构中一种比较合理的处理形式[J].水道港口,2004,25(4):231-233.

[5] 卞雷,方永浩,郇洪流等.连云港码头钢筋混凝土检测维修与结构耐久性分析[J].水运工程,2008,(3):69-72,86.