鋼筋混凝土橋梁耐久性研究

江沈平，蔡利科

(杭州先高路橋工程有限公司)

1 鋼筋混凝土橋梁的耐久性分析及其重要性

混凝土結構的建筑的歷史比較短暫，遠不如木質結構和鋼制結構的建筑。自從19世紀中期開始，科學技術的發展推動了混凝土和鋼筋材料的飛速發展，也帶來了鋼筋混凝土結構的春天。19世紀下半葉，第一座鋼筋混凝土結構的橋梁出現在法國，之后許許多多鋼筋混凝土結構的橋梁便紛紛出現在人們的視野。據詳細資料表明，到2007年底所統計的公路橋梁總數已達57萬座之多。橋梁建設也逐漸成為工程建設的重要環節之一。根據美國土木工程師學會在2003年底所公布的關于混凝土橋梁的研究報告中指出，超過四分之一的混凝土橋梁因耐久性不夠不能滿足功能要求。國內外研究人員通過比較不同橋梁的耐久性，發現橋梁的各個功能部件的損傷都是由于橋梁的耐久性差造成的。作者通過研究分析近些年的鋼筋混凝土橋梁出現事故的主要原因，表明了鋼筋腐蝕、凍融循環、機械磨損以及混凝土碳化是誘發橋梁事故的主因。

2 改善鋼筋混凝土橋梁耐久性的有效措施

2.1 保證混凝土的密實度

提高混凝土的密實度的方法主要包括以下方法:精確控制水灰比，骨料要嚴格把關，混凝土的振搗工藝要規范。

2.2 保證混凝土與鋼筋之間的粘附力符合要求

要確保混凝土的性能指標符合施工要求，防止坍落度過大，鋼筋的布置要符合設計要求，與混凝土的搗實要充分，減小鋼筋混凝土混凝土之間的縫隙。

2.3 確保堿一集料反應工藝符合施工要求

要確保堿—集料反應工藝符合設計施工的要求，具體做到如下幾個方面。若在施工時采用鉀、鈉離子含量較大的混凝土添加劑時，應該進行專門的實驗確保混凝土施工質量不會受影響。針對預應力混凝土，不得使用海砂，如果非得使用的話，應該將海砂用淡水沖洗至氯離子含量低于萬分之二。施工時，要使用堿含量低于0.6％的水泥。

2.4 主要針對鋼筋銹蝕的防護工作

可以采取增加鋼筋保護層的厚度，多采用非金屬材質的筋，在鋼筋表面涂上防護層，陰極保護等措施來做好鋼筋腐蝕的防護工作。

2.5 做好針對原材料質量以及性能指標的把控關

針對原材料，對其質量嚴格把控，比如水泥含堿量以及比表面積等進行控制。

2.6 做好針對梁體裂紋的維護和保養工作

要對橋梁梁體進行周期性的檢查，一旦發現裂縫、膨脹等現象一定要及時進行修補。同時，還要檢查橋梁的排水是否通暢，防止橋身表面長時間積水。

2.7 要將行車環境以及天氣條件等對橋梁的影響考慮在內

橋上線路設計也應該將行車環境和天氣條件對梁體產生影響考慮在內。要確保橋梁的正常使用和運營安全。因為橋梁的作用是為來往的車輛和行人提供便利，而且，橋梁長期飽受各種通行狀況以及天氣條件變化的影響。所以，一定要將這些情況都考慮在內。同時，要進場進行的對橋體進行檢查，防止橋身有裂縫的出現。

3 案例分析

以永定新河特大橋為例，永定新河特大橋在唐津高速公路塘沽區與寧河縣交界處，坐落于天津市永定新河上，全長17km，由主橋以及南北兩側的測橋構成。永定新河特大橋被譽為是北部第一座矮塔斜拉橋，橫跨天津市最為重要的河流之一—永定新河。該橋梁外觀形式新穎，安全可靠、造價合理且使用耐久，是不可多得的優秀橋梁作品之一。

鑒于橋梁所處的地方是在新河河流上，該地段處于永定河的泄洪尾段，不僅要擔負起泄洪的重任，還要扮演起海河流域北部四條河流(永定河、北運河、潮白河以及薊運河)入海的主要通道。不僅如此，該橋梁工程施工處的永定新河河面寬廣，受潮汐水位的影響比較大，特別是在春季，要承受其冬天累計的寒冰所產生的流冰的巨大沖擊力。當地許多其他橋梁由于長期飽受流水的侵蝕以及流冰的沖擊，導致許多橋梁使用期短甚至部分橋面出現垮塌的情形。所以在進行永定新河特大橋設計的過程中，設計師們著重從橋梁的耐久性角度考慮。耐久性的設計主要出于以下幾個方面考慮。(1)根據橋梁所處的水文環境和地理位置，確定橋梁耐久性的基本技術指標。(2)選擇合適的橋梁形式，構造上的設計有助于提高橋梁的耐久性。(3)合理的預估橋梁的承載能力，做出能夠滿足構造工藝的設計。(4)對橋基處的保護層厚度進行研究并討論得出合理的裂縫控制技術。

不僅如此，在進行選擇材質的過程中，項目承建公司特別對混凝土的原材料提出了較高的要求，具體做到如下:選用環境作用等級達到D以上的水泥并且確保水泥中的C3A含量低于8％。另外，用于特殊結構的水泥另作其他要求。

對混凝土的摻合料中的粉煤灰和磨細礦渣做了特別要求，對粉煤灰的摻雜量做了具體的要求、諸如，在一般暴露于空氣的構件，粉煤灰的摻雜量不應超過1/5;針對處于潮濕環境的構件的粉煤灰的摻雜量不超過1/2。同時，要求磨細礦渣的比表面積介于350m2/kg到600m2/kg之間。

對施工所用的鋼材，均要符合《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》的基本要求，通過對鋼型材的力學性能、表面性能進行再次檢驗以確保符合施工要求。

橋梁設計師還針對混凝土的耐久性做了基本的要求，具體做到混凝土的配合比設計的控制要符合一定的要求，還對處于鹽田段、樁、橋臺以及柱所用的混凝土的氯離子擴散系數做出特別的要求。另外，特別針對北方冬天寒冷的情況，要求混凝土的抗凍耐久性和抗水滲透性要達到一定的標準。

最后，項目施工人員在實際施工時，對混凝土結構構造措施和裂縫寬度進行了嚴格的限制。主要從樁頂段擴徑、混凝土保護層厚度、系梁承臺增加保護層厚度、混凝土表面防腐涂裝措施、防水排水措施以及上部結構防腐措施做出了具體的要求。

由于永定新河特大橋在設計時特別針對橋梁的耐久性做出了特別的要求，因此，該橋梁從2000年6月建橋至今，橋面尚未發生裂縫或者龜裂，通行順暢，耐久性良好。充分的體現了橋梁在設計之初，要充分考慮不同環境下的橋梁耐久性要求不同，根據實際的情況進行詳細的分析，最終得出合理的設計方案，確保橋梁通行的順利以及耐久性，切實保障人們的通行。

4 結語

目前，我國的混凝土結構橋梁的耐久性設計標準相較發達國家的標準還差很多。當然，我們不僅要注意到提升鋼筋混凝土結構的耐久性標準會增加工程的造價，但是卻能有效地確保橋梁的耐久性，綜合起來分析的話，無疑是十分有必要的。

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