桥梁工程结构耐久性设计实践探微

李晓光

摘 要：耐久性是桥梁结构设计的要素之一，会对桥梁结构使用寿命产生重要影响，因此强化其专项设计具有重要意义。文章先简要就影响桥梁结构耐久性设计质量的因素进行分析，然后基于设计视角深入探讨如何提升桥梁结构的耐久性。

关键词：桥梁工程；耐久性；结构设计

中图分类号：U442.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）30-0095-02

Abstract： Durability is one of the main elements of bridge structure design， which will have an important impact on the service life of bridge structure， so it is of great significance to strengthen its special design. This paper first briefly analyzes the factors that affect the durability design quality of the bridge structure， and then discusses how to improve the durability of the bridge structure based on the design perspective.

Keyword： bridge engineering； durability； structural design

随着国内交通运输业的快速发展，桥梁事业得到了蓬勃发展，桥梁工程建设项目不断增多，尤其是高等级桥梁所占比例越来越大，对桥梁工程耐久性提出了越来越高要求。要提升桥梁工程结构的耐久性，需要从设计工作环节开始就强化耐久性设计，确保从根本上提升桥梁结构耐久性。

1 桥梁工程耐久性设计质量的影响因素

1.1 设计问题

设计问题是影响桥梁工程耐久性的一个最为重要的因素，具体表现为：其一，有些设计人员只考虑桥梁结构强度、刚度等安全性，却忽视了结构体系、材料强度和施工维护等因素，以至于因人为失误而影响了结构的寿命；其二，结构构造设计不合理，如钢筋保护层厚度不足，混凝土等级比较低等，影响了结构耐久性。比如，在设计桥梁构造的过程中，对于图1所示的连续梁桥和图2所示的简支梁桥，如果二者采用的盖梁截面与配筋保持一致，且处于同一使用环境中，那么简支梁盖梁的耐久年限要比连续梁的盖梁质量差，这主要是由于简支梁的盖梁会长期受到雨水等侵袭，影响其使年限。

图1 连续梁

图2 简支梁

因此，在桥梁结构耐久性设计期间，设计人员必须要考虑结构构造及体系对其耐久性所带来的影响，科学确定混凝土保护层厚度以及混凝土等级及水灰比等设计参数。否则，这些因素问题均会给后续的桥梁工程的耐久性设计质量产生影响。

1.2 超载问题

在桥梁工程结构设计的过程中，虽然相关规范设计中考虑了行车荷载的一些超出量，但是在现实生活中不可避免会出现超载问题，如果设计人员没有进行合理设计，那么就容易在过大荷载作用下使桥梁结构出现疲劳问题或结构损坏问题，进而也会对其耐久性产生影响。此外，如图3所示，桥梁结构构件的耐久性會随着时间的延长而出现退化问题，设计人员如果没有在耐久性设计中考虑适当预留度，那么同样会给最终的设计质量产生影响。因此，在桥梁工程耐久性设计期间，设计人员需要做好冗余设计，考虑耐久性衰退等情况，确保整体桥梁工程设计的有效性。

2 桥梁工程耐久性设计质量的提升对策

2.1 优选结构设计材料

增强桥梁工程的耐久性，可以从优选结构设计材料入手，首先要选择一些含碱量和水化热偏低的水泥材料；骨料具有良好的洁净性、坚固性和耐久性，确保粗骨料粒形和级配合理性的基础上，尽量少使用水，并要降低混凝土中的水泥用量。与此同时，在拌制混凝土的过程中，要避免其出现离析问题，使其保持良好的和易性和浇筑性，这样可以从整体上增强桥梁工程的耐久性。考虑到混凝土中所存在的氯离子会腐蚀钢筋材料，所以设计过程中要注意对其中的氯盐含量进行控制，确保其比例控制在1%范围内，并要做好相应的振捣施工，以便可以有效确保混凝土施工整体质量。在选用钢筋材料的时候，除了选择那些耐腐蚀性和焊接性良好的，还要做好钢筋及钢绞线等钢材材料的防腐等防护工作，确保在使用过程中，不会因为材料质量而影响桥梁工程整体的耐久性。此外，在冻融或沿海地区等某些特殊环境条件下，需要结合施工现场所在的抗冻耐久性指数、抗冻等级等实际情况来科学确定混凝土拌合物的含气量和水灰比；如果位于沿海地区，那么在设计混凝土的过程中要结合实际情况，重点考虑混凝土防水性这是设计要点，灵活使用防腐混凝土，适当地在其中掺加一些防锈剂，这样可以极大地增强混凝土的防水性，延长其使用性能。

2.2 重视结构冗余设计

在桥梁工程结构耐久性设计的过程中，需要高度重视冗余设计的重要性，这里所指的冗余设计实际上就是要适当地放大设计标准和限制，尽可能地将车辆超载等问题以及结构耐久性随时间衰退问题等考虑在内，提升桥梁工程结构耐久性设计的整体质量。比如，在桥梁工程结构进行设计的过程中，需要做好轴载谱调查工作，结合轴重核查桥梁设计荷载、车辆构成等实际情况，对车辆超载现象进行充分考虑，设计期间需要适当地增加桥梁结构的安全储备，使其可以承受未来更大荷载的可能性，这样可以更好地提升桥梁结构设计的耐久性，防范因为车辆超载等所造成的结构耐久性失衡问题。

2.3 优化桥梁构造设计

从整体上来讲，桥梁工程结构众多，包括主梁、桥面铺装、支座等构成。为了确保桥梁工程结构耐久性设计质量，需要对各个关键桥梁构造进行优化设计，强化各部分的耐久性。

（1）优化主梁结构设计。主梁是桥梁工程结构的一个关键组成部分，其优化设计也是提升结构整体耐久性的关键，优化要点如下：其一，在结构设计期间，尽量选用预应力混凝土结构这种耐久性比较好的结构；如果选择钢筋混凝土结构，那么要将其梁跨径控制在20m以下，且跨度13m和16m的结构，如果没有特殊要求，那么适当地以密布T梁结构为主，这样可以更好地增强结构设计的整体耐久性。其二，主梁保护层厚度要科学控制，确保其满足规范规定的基础上，结合实际的工作环境条件，对其厚度的最小数值进行有效控制。如果应用通用图进行结构设计，还需要结合项目所在区域的环境类别对保护层进行核实，尤其是做好高腐蚀性盐渍土等特殊环境条件下的保护层厚度科学确定工作。其三，主梁间横向整体性进行强化。针对箱梁或装配式预制T梁，需要科学地设计加密横隔梁，将其间距控制在10m以下，避免过大间隔影响整体结构的耐久性。其四，在主梁构造设计期间，考虑钢筋布置和几何尺寸拟定等影响的情况，同时考虑后续主梁结构施工需求，做好钢筋避让设计，科学设计钢筋控制位置，明确钢筋避让的先后顺序。此外，要做好主梁排水构造设计工作，科学设置滴水槽和泄水孔，避免积水问题对梁体外侧造成侵蚀。

（2）优化设计桥面铺装结构。鉴于桥面长期直接承受车辆荷载，并容易受到雨雪侵蚀，所以要做好桥面铺装设计工作，这是增强桥面铺装耐久性的关键，具体要点如下：其一，要尽可能地提升铺装所用混凝土强度等级和抗渗能级，采用耐久性较好的水泥混凝土并且确保土层具有良好防水性；其二，铺装所用钢筋材料科学选择，确保铺装层强度的合理性，这也是控制现浇层裂缝的重要举措。其三，在护栏之下位置处科学地设置泄水管和盲沟等，保證泄水槽等相关排水结构设计的合理性。

（3）优化设计桥面支座结构。支座是联系桥梁上下结构的重要纽带，也是承受集中力作用的薄弱构建。一旦发生故障问题，就会给桥梁结构的整体耐久性产生不利影响。在综合考虑施工操作及后续养护操作便捷性等的基础上，优选支座型号，并要对梁截面扭矩进行科学调整，确保其所受力的均匀性，避免造成局部破坏问题。此外，结合桥梁结构抗震设计要求，对桥墩等结构进行抗震优化设计，力求可以全面增强结构设计耐久性。

3 结束语

耐久性是桥梁工程结构设计的重要内容之一，其会受到设计问题和超载问题等因素影响。所以要保证桥梁工程结构设计整体质量，就应在优选结构设计材料的基础上，重视结构冗余设计和桥梁构造设计，确保可以增强其耐久性。

参考文献：

[1]李平.桥梁结构耐久性设计研究[J].黑龙江交通科技，2018（1）：122-123.

[2]周运琥，杜继辉.桥梁结构设计中的耐久性设计[J].交通世界，2017（28）：84-85.

[3]张韶波.桥梁耐久性设计方法和关键问题探究[J].工程建设与设计，2018（7）：112-113.