钢筋混凝土桥梁耐久性研究

江沈平，蔡利科

(杭州先高路桥工程有限公司)

1 钢筋混凝土桥梁的耐久性分析及其重要性

混凝土结构的建筑的历史比较短暂，远不如木质结构和钢制结构的建筑。自从19世纪中期开始，科学技术的发展推动了混凝土和钢筋材料的飞速发展，也带来了钢筋混凝土结构的春天。19世纪下半叶，第一座钢筋混凝土结构的桥梁出现在法国，之后许许多多钢筋混凝土结构的桥梁便纷纷出现在人们的视野。据详细资料表明，到2007年底所统计的公路桥梁总数已达57万座之多。桥梁建设也逐渐成为工程建设的重要环节之一。根据美国土木工程师学会在2003年底所公布的关于混凝土桥梁的研究报告中指出，超过四分之一的混凝土桥梁因耐久性不够不能满足功能要求。国内外研究人员通过比较不同桥梁的耐久性，发现桥梁的各个功能部件的损伤都是由于桥梁的耐久性差造成的。作者通过研究分析近些年的钢筋混凝土桥梁出现事故的主要原因，表明了钢筋腐蚀、冻融循环、机械磨损以及混凝土碳化是诱发桥梁事故的主因。

2 改善钢筋混凝土桥梁耐久性的有效措施

2.1 保证混凝土的密实度

提高混凝土的密实度的方法主要包括以下方法:精确控制水灰比，骨料要严格把关，混凝土的振捣工艺要规范。

2.2 保证混凝土与钢筋之间的粘附力符合要求

要确保混凝土的性能指标符合施工要求，防止坍落度过大，钢筋的布置要符合设计要求，与混凝土的捣实要充分，减小钢筋混凝土混凝土之间的缝隙。

2.3 确保碱一集料反应工艺符合施工要求

要确保碱—集料反应工艺符合设计施工的要求，具体做到如下几个方面。若在施工时采用钾、钠离子含量较大的混凝土添加剂时，应该进行专门的实验确保混凝土施工质量不会受影响。针对预应力混凝土，不得使用海砂，如果非得使用的话，应该将海砂用淡水冲洗至氯离子含量低于万分之二。施工时，要使用碱含量低于0.6％的水泥。

2.4 主要针对钢筋锈蚀的防护工作

可以采取增加钢筋保护层的厚度，多采用非金属材质的筋，在钢筋表面涂上防护层，阴极保护等措施来做好钢筋腐蚀的防护工作。

2.5 做好针对原材料质量以及性能指标的把控关

针对原材料，对其质量严格把控，比如水泥含碱量以及比表面积等进行控制。

2.6 做好针对梁体裂纹的维护和保养工作

要对桥梁梁体进行周期性的检查，一旦发现裂缝、膨胀等现象一定要及时进行修补。同时，还要检查桥梁的排水是否通畅，防止桥身表面长时间积水。

2.7 要将行车环境以及天气条件等对桥梁的影响考虑在内

桥上线路设计也应该将行车环境和天气条件对梁体产生影响考虑在内。要确保桥梁的正常使用和运营安全。因为桥梁的作用是为来往的车辆和行人提供便利，而且，桥梁长期饱受各种通行状况以及天气条件变化的影响。所以，一定要将这些情况都考虑在内。同时，要进场进行的对桥体进行检查，防止桥身有裂缝的出现。

3 案例分析

以永定新河特大桥为例，永定新河特大桥在唐津高速公路塘沽区与宁河县交界处，坐落于天津市永定新河上，全长17km，由主桥以及南北两侧的测桥构成。永定新河特大桥被誉为是北部第一座矮塔斜拉桥，横跨天津市最为重要的河流之一—永定新河。该桥梁外观形式新颖，安全可靠、造价合理且使用耐久，是不可多得的优秀桥梁作品之一。

鉴于桥梁所处的地方是在新河河流上，该地段处于永定河的泄洪尾段，不仅要担负起泄洪的重任，还要扮演起海河流域北部四条河流(永定河、北运河、潮白河以及蓟运河)入海的主要通道。不仅如此，该桥梁工程施工处的永定新河河面宽广，受潮汐水位的影响比较大，特别是在春季，要承受其冬天累计的寒冰所产生的流冰的巨大冲击力。当地许多其他桥梁由于长期饱受流水的侵蚀以及流冰的冲击，导致许多桥梁使用期短甚至部分桥面出现垮塌的情形。所以在进行永定新河特大桥设计的过程中，设计师们着重从桥梁的耐久性角度考虑。耐久性的设计主要出于以下几个方面考虑。(1)根据桥梁所处的水文环境和地理位置，确定桥梁耐久性的基本技术指标。(2)选择合适的桥梁形式，构造上的设计有助于提高桥梁的耐久性。(3)合理的预估桥梁的承载能力，做出能够满足构造工艺的设计。(4)对桥基处的保护层厚度进行研究并讨论得出合理的裂缝控制技术。

不仅如此，在进行选择材质的过程中，项目承建公司特别对混凝土的原材料提出了较高的要求，具体做到如下:选用环境作用等级达到D以上的水泥并且确保水泥中的C3A含量低于8％。另外，用于特殊结构的水泥另作其他要求。

对混凝土的掺合料中的粉煤灰和磨细矿渣做了特别要求，对粉煤灰的掺杂量做了具体的要求、诸如，在一般暴露于空气的构件，粉煤灰的掺杂量不应超过1/5;针对处于潮湿环境的构件的粉煤灰的掺杂量不超过1/2。同时，要求磨细矿渣的比表面积介于350m2/kg到600m2/kg之间。

对施工所用的钢材，均要符合《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的基本要求，通过对钢型材的力学性能、表面性能进行再次检验以确保符合施工要求。

桥梁设计师还针对混凝土的耐久性做了基本的要求，具体做到混凝土的配合比设计的控制要符合一定的要求，还对处于盐田段、桩、桥台以及柱所用的混凝土的氯离子扩散系数做出特别的要求。另外，特别针对北方冬天寒冷的情况，要求混凝土的抗冻耐久性和抗水渗透性要达到一定的标准。

最后，项目施工人员在实际施工时，对混凝土结构构造措施和裂缝宽度进行了严格的限制。主要从桩顶段扩径、混凝土保护层厚度、系梁承台增加保护层厚度、混凝土表面防腐涂装措施、防水排水措施以及上部结构防腐措施做出了具体的要求。

由于永定新河特大桥在设计时特别针对桥梁的耐久性做出了特别的要求，因此，该桥梁从2000年6月建桥至今，桥面尚未发生裂缝或者龟裂，通行顺畅，耐久性良好。充分的体现了桥梁在设计之初，要充分考虑不同环境下的桥梁耐久性要求不同，根据实际的情况进行详细的分析，最终得出合理的设计方案，确保桥梁通行的顺利以及耐久性，切实保障人们的通行。

4 结语

目前，我国的混凝土结构桥梁的耐久性设计标准相较发达国家的标准还差很多。当然，我们不仅要注意到提升钢筋混凝土结构的耐久性标准会增加工程的造价，但是却能有效地确保桥梁的耐久性，综合起来分析的话，无疑是十分有必要的。

[1] 陈翔.提升混凝土桥梁耐久性能研究[D].北京交通大学，2010.

[2] 刘松，屠柳青，裴秉志，等.荆岳长江公路大桥混凝土耐久性设计[J].中国港湾建设，2011，(4).

[3] 邱厚好.海水环境下铁路桥梁混凝土结构耐久性施工技术[J].铁道建筑，2011，(8).