橋梁工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)實(shí)踐探微

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摘要：耐久性是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要素之一，會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)使用壽命產(chǎn)生重要影響，因此強(qiáng)化其專項(xiàng)設(shè)計(jì)具有重要意義。文章先簡(jiǎn)要就影響橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)質(zhì)量的因素進(jìn)行分析，然后基于設(shè)計(jì)視角深入探討如何提升橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；耐久性；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著國(guó)內(nèi)交通運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，橋梁事業(yè)得到了蓬勃發(fā)展，橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目不斷增多，尤其是高等級(jí)橋梁所占比例越來越大，對(duì)橋梁工程耐久性提出了越來越高要求。要提升橋梁工程結(jié)構(gòu)的耐久性，需要從設(shè)計(jì)工作環(huán)節(jié)開始就強(qiáng)化耐久性設(shè)計(jì)，確保從根本上提升橋梁結(jié)構(gòu)耐久性。

1橋梁工程耐久性設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響因素

1.1設(shè)計(jì)問題

設(shè)計(jì)問題是影響橋梁工程耐久性的一個(gè)最為重要的因素，具體表現(xiàn)為：其一，有些設(shè)計(jì)人員只考慮橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度等安全性，卻忽視了結(jié)構(gòu)體系、材料強(qiáng)度和施工維護(hù)等因素，以至于因人為失誤而影響了結(jié)構(gòu)的壽命；其二，結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)不合理，如鋼筋保護(hù)層厚度不足，混凝土等級(jí)比較低等，影響了結(jié)構(gòu)耐久性。比如，在設(shè)計(jì)橋梁構(gòu)造的過程中，如果二者采用的蓋梁截面與配筋保持一致，且處于同一使用環(huán)境中，那么簡(jiǎn)支梁蓋梁的耐久年限要比連續(xù)梁的蓋梁質(zhì)量差，這主要是由于簡(jiǎn)支梁的蓋梁會(huì)長(zhǎng)期受到雨水等侵襲，影響其使年限。因此，在橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員必須要考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)造及體系對(duì)其耐久性所帶來的影響，科學(xué)確定混凝土保護(hù)層厚度以及混凝土等級(jí)及水灰比等設(shè)計(jì)參數(shù)。否則，這些因素問題均會(huì)給后續(xù)的橋梁工程的耐久性設(shè)計(jì)質(zhì)量產(chǎn)生影響。

1.2超載問題

在橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，雖然相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)中考慮了行車荷載的一些超出量，但是在現(xiàn)實(shí)生活中不可避免會(huì)出現(xiàn)超載問題，如果設(shè)計(jì)人員沒有進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，那么就容易在過大荷載作用下使橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)疲勞問題或結(jié)構(gòu)損壞問題，進(jìn)而也會(huì)對(duì)其耐久性產(chǎn)生影響。橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而出現(xiàn)退化問題，設(shè)計(jì)人員如果沒有在耐久性設(shè)計(jì)中考慮適當(dāng)預(yù)留度，那么同樣會(huì)給最終的設(shè)計(jì)質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此，在橋梁工程耐久性設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員需要做好冗余設(shè)計(jì)，考慮耐久性衰退等情況，確保整體橋梁工程設(shè)計(jì)的有效性。

2橋梁工程耐久性設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升對(duì)策

2.1優(yōu)選結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料

增強(qiáng)橋梁工程的耐久性，可以從優(yōu)選結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料入手，首先要選擇一些含堿量和水化熱偏低的水泥材料；骨料具有良好的潔凈性、堅(jiān)固性和耐久性，確保粗骨料粒形和級(jí)配合理性的基礎(chǔ)上，盡量少使用水，并要降低混凝土中的水泥用量。與此同時(shí)，在拌制混凝土的過程中，要避免其出現(xiàn)離析問題，使其保持良好的和易性和澆筑性，這樣可以從整體上增強(qiáng)橋梁工程的耐久性?？紤]到混凝土中所存在的氯離子會(huì)腐蝕鋼筋材料，所以設(shè)計(jì)過程中要注意對(duì)其中的氯鹽含量進(jìn)行控制，確保其比例控制在1%范圍內(nèi)，并要做好相應(yīng)的振搗施工，以便可以有效確?；炷潦┕ふw質(zhì)量。在選用鋼筋材料的時(shí)候，除了選擇那些耐腐蝕性和焊接性良好的，還要做好鋼筋及鋼絞線等鋼材材料的防腐等防護(hù)工作，確保在使用過程中，不會(huì)因?yàn)椴牧腺|(zhì)量而影響橋梁工程整體的耐久性。此外，在凍融或沿海地區(qū)等某些特殊環(huán)境條件下，需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)所在的抗凍耐久性指數(shù)、抗凍等級(jí)等實(shí)際情況來科學(xué)確定混凝土拌合物的含氣量和水灰比；如果位于沿海地區(qū)，那么在設(shè)計(jì)混凝土的過程中要結(jié)合實(shí)際情況，重點(diǎn)考慮混凝土防水性這是設(shè)計(jì)要點(diǎn)，靈活使用防腐混凝土，適當(dāng)?shù)卦谄渲袚郊右恍┓冷P劑，這樣可以極大地增強(qiáng)混凝土的防水性，延長(zhǎng)其使用性能。

2.2重視結(jié)構(gòu)冗余設(shè)計(jì)

在橋梁工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的過程中，需要高度重視冗余設(shè)計(jì)的重要性，這里所指的冗余設(shè)計(jì)實(shí)際上就是要適當(dāng)?shù)胤糯笤O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和限制，盡可能地將車輛超載等問題以及結(jié)構(gòu)耐久性隨時(shí)間衰退問題等考慮在內(nèi)，提升橋梁工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。比如，在橋梁工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要做好軸載譜調(diào)查工作，結(jié)合軸重核查橋梁設(shè)計(jì)荷載、車輛構(gòu)成等實(shí)際情況，對(duì)車輛超載現(xiàn)象進(jìn)行充分考慮，設(shè)計(jì)期間需要適當(dāng)?shù)卦黾訕蛄航Y(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備，使其可以承受未來更大荷載的可能性，這樣可以更好地提升橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的耐久性，防范因?yàn)檐囕v超載等所造成的結(jié)構(gòu)耐久性失衡問題。

2.3優(yōu)化橋梁構(gòu)造設(shè)計(jì)

從整體上來講，橋梁工程結(jié)構(gòu)眾多，包括主梁、橋面鋪裝、支座等構(gòu)成。為了確保橋梁工程結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)質(zhì)量，需要對(duì)各個(gè)關(guān)鍵橋梁構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，強(qiáng)化各部分的耐久性。（1）優(yōu)化主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主梁是橋梁工程結(jié)構(gòu)的一個(gè)關(guān)鍵組成部分，其優(yōu)化設(shè)計(jì)也是提升結(jié)構(gòu)整體耐久性的關(guān)鍵，優(yōu)化要點(diǎn)如下：其一，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間，盡量選用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)這種耐久性比較好的結(jié)構(gòu)；如果選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，那么要將其梁跨徑控制在20m以下，且跨度13m和16m的結(jié)構(gòu)，如果沒有特殊要求，那么適當(dāng)?shù)匾悦懿糡梁結(jié)構(gòu)為主，這樣可以更好地增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體耐久性。其二，主梁保護(hù)層厚度要科學(xué)控制，確保其滿足規(guī)范規(guī)定的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際的工作環(huán)境條件，對(duì)其厚度的最小數(shù)值進(jìn)行有效控制。如果應(yīng)用通用圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還需要結(jié)合項(xiàng)目所在區(qū)域的環(huán)境類別對(duì)保護(hù)層進(jìn)行核實(shí)，尤其是做好高腐蝕性鹽漬土等特殊環(huán)境條件下的保護(hù)層厚度科學(xué)確定工作。其三，主梁間橫向整體性進(jìn)行強(qiáng)化。針對(duì)箱梁或裝配式預(yù)制T梁，需要科學(xué)地設(shè)計(jì)加密橫隔梁，將其間距控制在10m以下，避免過大間隔影響整體結(jié)構(gòu)的耐久性。其四，在主梁構(gòu)造設(shè)計(jì)期間，考慮鋼筋布置和幾何尺寸擬定等影響的情況，同時(shí)考慮后續(xù)主梁結(jié)構(gòu)施工需求，做好鋼筋避讓設(shè)計(jì)，科學(xué)設(shè)計(jì)鋼筋控制位置，明確鋼筋避讓的先后順序。此外，要做好主梁排水構(gòu)造設(shè)計(jì)工作，科學(xué)設(shè)置滴水槽和泄水孔，避免積水問題對(duì)梁體外側(cè)造成侵蝕。（2）優(yōu)化設(shè)計(jì)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)。鑒于橋面長(zhǎng)期直接承受車輛荷載，并容易受到雨雪侵蝕，所以要做好橋面鋪裝設(shè)計(jì)工作，這是增強(qiáng)橋面鋪裝耐久性的關(guān)鍵，具體要點(diǎn)如下：其一，要盡可能地提升鋪裝所用混凝土強(qiáng)度等級(jí)和抗?jié)B能級(jí)，采用耐久性較好的水泥混凝土并且確保土層具有良好防水性；其二，鋪裝所用鋼筋材料科學(xué)選擇，確保鋪裝層強(qiáng)度的合理性，這也是控制現(xiàn)澆層裂縫的重要舉措。其三，在護(hù)欄之下位置處科學(xué)地設(shè)置泄水管和盲溝等，保證泄水槽等相關(guān)排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)橋面支座結(jié)構(gòu)。支座是聯(lián)系橋梁上下結(jié)構(gòu)的重要紐帶，也是承受集中力作用的薄弱構(gòu)建。一旦發(fā)生故障問題，就會(huì)給橋梁結(jié)構(gòu)的整體耐久性產(chǎn)生不利影響。在綜合考慮施工操作及后續(xù)養(yǎng)護(hù)操作便捷性等的基礎(chǔ)上，優(yōu)選支座型號(hào)，并要對(duì)梁截面扭矩進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，確保其所受力的均勻性，避免造成局部破壞問題。此外，結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要求，對(duì)橋墩等結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)，力求可以全面增強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)耐久性。

3結(jié)束語(yǔ)

耐久性是橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，其會(huì)受到設(shè)計(jì)問題和超載問題等因素影響。所以要保證橋梁工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整體質(zhì)量，就應(yīng)在優(yōu)選結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料的基礎(chǔ)上，重視結(jié)構(gòu)冗余設(shè)計(jì)和橋梁構(gòu)造設(shè)計(jì)，確保可以增強(qiáng)其耐久性。

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作者：李曉光 單位：中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司云南分公司