桥梁结构耐久性设计方法

童蓬超

(中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075)



桥梁结构耐久性设计方法

童蓬超

(中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075)

基于目前桥梁结构耐久性设计方法的应用缺陷，分析了桥梁结构耐久性设计应用问题及其原因，并提出了优化控制的方式方法，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。

桥梁结构；耐久性设计方法；伸缩缝病害；铰缝连接

1 桥梁结构耐久性设计方法应用策略

1.1 优化材料及结构构件选型

在设计桥梁结构耐久性过程中，设计人员应优选高性能的钢材，如高强度、高屈服以及高水平的钢材进行施工建设。钢筋材料就能在结构作用时，具备焊接性能、断裂韧性以及耐腐蚀性。其中防腐性能设计，可通过使用具有环氧涂层的钢绞线和钢筋，来实现结构设计的抗腐蚀性能。在对桥墩处在水下环境进行施工材料和结构设计选型过程中，相关人员应将保证保证桥梁结构的抗渗效果作为依据。具体来说，可采用标号不低于42.5的硅酸盐水泥作为结构耐久性设计材料，其中水泥含量要在370 kg/m3以上，且水灰比应控制在0.45以内。例如，对于铺装桥梁工程桥面结构施工材料的选择，设计人员可采用具有较高性能的环氧沥青混凝土，以保证结构作用的耐磨性和密实性效果。在对混合料进行配比设计过程中，设计人员应以避免混凝土结构出现裂缝作为设计目标。即通过降低水泥的含碱量，来避免混凝土集料的密实性受到影响。此过程，结构设计人员不能设计使用碱活性集料，以防治石灰石进入混凝土集料。值得注意的是，由于桥梁混凝土结构中的氯离子含量会对钢筋造成腐蚀影响，为此，设计人员可将水泥中的氯盐掺量控制在1%以内，并通过振捣密实混凝土施工，来提高结构材料选择的耐久性。对于结构构件的选择，设计人员应尽可能选用箱形断面，以提高结构的整体刚度，从而降低整个桥梁结构的疲劳振动。对于预应力结构构件的选择，要尽可能采用全预应力结构。

1.2 增加混凝土保护层厚度

钢筋与混凝土之间的结构粘结力是通过保护层设计来实现设计优化的。具体来说，设置保护层以后，就能防止有害物质混入到混凝土内容而造成钢筋腐蚀。据相关数据统计，导致钢筋腐蚀的元凶氯离子，其扩散至钢筋表面的时间与保护层厚度是呈正比的，而且在碳化现象中，二氧化碳的扩散速度也与保护层厚度密切相关。为此，桥梁结构耐久性设计人员应增加混凝土保护层的厚度，以缩短钢筋表面受侵蚀影响的时间，从而增加钢筋发生腐蚀的时间。这一设计方法的应用，将在很大程度上提高桥梁结构的耐久性。

1.3 加强简支梁端封头混凝土及铰缝施工质量控制

经对以往桥梁工程结构进行勘查分析得出了结构空心板封头处存在梁头和铰缝渗水问题，这是由于混凝土裂缝以及厚度过薄导致的。这种情况下，水将从伸缩缝结构内部沿着缝隙进入空心板内部，进而加深渗水问题的影响深度和范围，即这就意味着梁体混凝土和钢筋结构将受长期侵蚀问题的影响。针对这一问题，耐久性设计人员应通过加大伸缩缝封头混凝土的施工质量，进而提高其密实性，以避免水分侵蚀问题出现。具体来说，在桥梁结构铰缝处，因其连接较为薄弱使得施工质量很难得到有效控制，这就使得桥梁结构在建设使用早期就出现了铰缝开裂问题。为此，设计人员应从而设计技术方法入手，来强化铰缝连接的效果，进而避免结构单板受力情况的出现。就能在很大程度上保证桥面的防水层结构具有一定整体性。

1.4 强化注重防水层设计适用性

对于桥梁结构伸缩缝病害或桥面铺装早期破坏的设计问题，设计人员可在相应的结构位置通过布置具有抗渗、抗剪以及抗拉效果的防水层，以增强防水涂层与结构混凝土铺装层之间的相融性。具体来说，伸缩缝结构防水层和结构混凝土铺装层之间的粘结力不能地域铺装层与下部水泥混凝土桥面的粘结力。就能最大限度的保护伸缩缝结构或是桥梁铺装不受诸多不稳定因素的影响。值得注意的是，在桥面铺装层的顶面，特别是连续梁的负弯矩段，设计人员也应设置防水层。为避免水分从伸缩缝处渗入梁内,应加强伸缩缝处的排水设计,注意排水管的设计,特别是水管周边的构造细节处。

2 结束语

综上所述，桥梁结构耐久性设计是实现工程建设使用耐久性目标的关键。为此，相关建设人员应根据当前桥梁工程项目出现的耐久性设计问题，找出导致其造成影响的原因。这样一来，桥梁结构耐久性设计人员就能采用优化材料及结构构件选型、增加混凝土保护层厚度、加强简支梁端封头混凝土及铰缝施工质量控制以及强化注重防水层设计适用性，来提高结构耐久性设计的科学合理性。这是缓解道路交通网络运行使用压力的重要设计技术，研究人员应优化桥梁结构耐久性设计对策作用于实践，从而降低所处环境、设计条件以及技术条件等方面限制对其的影响。

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2017-03-14

童蓬超(1982-)，男，陕西西安人，工程师，研究方向：高速公路桥梁设计。

U442

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1008-3383(2017)05-0134-01