混凝土T梁橋合理耐用性能研究

殷邦國

摘 要： 本文從兩個方面對混凝土T梁合理耐久性的相關問題進行了研究。首先分析了橋梁混凝土耐久性相關內容，結合對混凝土T梁橋合理耐用性能進行了具體分析。希望本文的研究能夠為相關的設計者提供一些建議和參考，并為我國橋梁工程的建設發展有所助力。

關鍵詞： 混凝土；T梁橋；合理耐久性

一、橋梁混凝土耐用性概述

通過分析長時間的橋梁方案，人們發現一個嚴重的質量問題，各橋梁工程團隊并沒有準確估量混凝土材料的耐久性問題，而這將決定混凝土材料以及整體結構的使用壽命，針對出現的這一質量漏洞，各個國家從發現至今，已采取了多項解決方案和措施，并通過定性研究，有效地提高了混凝土橋梁的整體質量，并對可能出現的開裂、損害等問題給出了準確的解決方案。在對某土木工程學院的相關資料分析得知，對基礎工程進行維修和保養方面投入的費用已初步估算為800億美元，而這也是在一段時間內的資金投入。還有相關資料表明，因混凝土橋梁鋼筋銹蝕而導致的質量問題占整體橋梁問題的1/4，因此，如何提高混凝土結構的耐久性，將是各國家必須關注和研究的問題。

耐久性問題的解決，將明顯提高混凝土整體結構質量，而解決方法將從混凝土的橋梁結構著手。解決混凝土耐久性問題有多種方法，通過研究《混凝土結構耐久性評定標準》的文獻內容得知，想要完全解決混凝土存在的結構耐久性問題，需要首先研究一個較為復雜的情況：是什么原因導致的混凝土出現耐久性問題？如混凝土結構被破壞，是否會對其經濟或社會秩序造成嚴重危害。

日本針對混凝土結構耐久性問題已進行了針對性的解決，通過改變結構設計方法的策略，能夠有效保證混凝土耐久性指數的提高。從設計與結構角度解決存在的耐久性問題，也并非是最恰當的解決方法。與傳統的混凝土結構耐久性相比，鋼筋混凝土橋梁的結構較為特殊，而為了最大限度的提高鋼筋混凝土橋梁的使用年限，則需要從根源解決鋼筋腐蝕問題，并對橋梁的受力結構進行分析，讓解決方案和耐久性評估策略更加系統，提高解決方案的價值。

二、混凝土T梁橋合理耐用性能研究

1.影響混凝土T梁橋耐用性的因素

混凝土T梁橋的外部設計結構將直接影響其整體受力性能，針對混凝土T梁橋的受力狀況，國外專家做了特殊的受力分析以及性能檢測實驗。在實驗的同時，準確的測量了中橫隔板對主梁剛度以及最大擾度值的影響，具體的實驗內容有：交角對主梁剛度的影響、溫差以及制作剛度對主梁剛度的影響等等。在混凝土T梁橋被長時間使用的過程中，外部磨損將直接影響T梁橋的整體剛性，還有空氣濕度、光照以及雨水沖刷，都將直接影響T梁橋的使用壽命。由此可見，設計者需要不斷提高主梁的剛度，才能避免外界因素對T梁橋的使用壽命造成影響，并保持T梁橋可以獲取更長的使用年限。

2.混凝土耐久性研究

為有效保證橋梁結構的穩定，需要增強混凝土的耐久性，并及時做好前期的方案設計以及后期的維護工作。穩定的結構是提高混凝土耐久性的基礎。設計師需要對橋梁周邊的環境進行數據采集，將外部因素（空氣濕度、化學腐蝕）對橋梁造成的影響降到最低。在橋梁被正常使用的狀況下，需要采取更完整的強度、剛度、穩定性功能設計，并在施工階段做好材料的選擇與使用。定期對橋梁進行養護工作，同樣可以使橋梁的耐久性提高。多數橋梁需要長時間暴露于野外環境，所以，難免會受到雨水侵蝕、冰凍破壞、化學介質侵蝕或人為破壞，這就需要相關工作人員定期對橋梁做好養護工作，將被侵蝕的位置及時修復，以維持內部結構的穩定。

目前，多數國家都針對橋梁的耐久性問題作出了明確研究。我國某混凝土橋梁在使用過程中，遭到了嚴重的破壞，國家相關養護部門已投入需要的維護資金。在避免投入大量經費的同時，對橋梁定期做養護和維修工作，可以有效提高混凝土結構的穩定。通過對傳統橋梁設計方案進行研究得知，改變傳統的設計結構，從全新的力學角度完成混凝土橋梁方案的制定，將有效避免外界因素對橋梁結構以及耐久性的影響，增長橋梁的使用壽命。

3.混凝土結構耐久性計算

想要準確計算出混凝土橋梁的耐久性，需要準確分析橋梁的整體結構，并對橋梁橋梁過程中使用的鋼筋規格有明確的數據分析。材料的選取對于計算結果的準確影響巨大，在按要求購進和使用材料的同時，需要同步考慮化學因素對橋梁耐久性的影響。金屬腐蝕同樣會縮短橋梁的使用壽命。針對混凝土耐久性計算方法，可以分為以下幾種：經驗預測法、比較預測法、加速實驗預測法、隨機法和數學模型法。通過大量的數據結果表明，利用加速實驗以及數學模型的預測方法，可以提高計算結果的準確度，并保證計算出來的結果有更大的利用價值。

3.1碳化的壽命預測模型

采取碳化壽命模型預測方法，需要用到Fik定律，在按定律內容進行相關推導的同時，可以獲取碳化深度與碳化時間的相關數據，數據表明，二者的平方根成比例，以此推算碳化壽命。國內有較為完整的碳化壽命預測模型，這些壽命模型預測方法的提出，將直接影響中國橋梁橋梁的相關材料的使用比例。通過合理配比各材料，能夠有效預測橋梁的碳化壽命，并可以按照水泥用量、水灰比例、水泥品種、骨料品種進行特定的養護工作，維持橋梁耐久性的穩定。

3.2氯離子擴散壽命預測模型

橋梁橋梁過程中會使用大量的鋼筋，為保證對鋼筋的使用年限和銹蝕狀況做出準確的推測，利用氯離子滲透模型預測法，同樣需要借助Fik第二擴散定律進行壽命公式預測。為了獲得更準確的鋼筋銹蝕數據，需要不斷深入對橋梁腐蝕狀況的研究，通過合理搭建相關模型，修正模型材料用量，才能為銹蝕計算提供更準確的數據。建立的氯離子壽命預測模型，需要對周圍空氣的濕度、溫度有準確的數據采集，并考慮混凝土表面氯離子變化以及濃度對鋼筋銹蝕速度造成的影響，才能進一步按照擴散系數完成水灰的配比，并考慮時間對氯離子濃度造成的影響，提高鋼筋銹蝕結果計算的準確度。

3.3搭建混凝土損傷壽命預測模型

混凝土橋梁在經過長時間的使用后，外部損傷狀況將直接決定混凝土的使用壽命，因此，搭建合理的外部損傷預測模型，并按模型構造進行壽命預測，可以及時解決混凝土橋梁使用過程中可能存在的問題，并根據特定問題作出快速解決方案。該方法需要使用ATkinson干濕循環制度，將定量混凝土放在濃度為1%的硫酸鈉溶液中，并浸泡16小時，然后在54℃的溫度下干燥八個小時，這是一個干濕循環過程。通過長期浸泡制度，能夠快速獲取實驗需要的計算參數。為進一步計算水泥凈漿在不同化學環境下的彎曲強度以及斷裂性能，可以在水泥凈漿為60%和80%彎曲荷載作用下，同時放在10%硫酸氨溶液中浸泡，觀察其在不同應力下的腐蝕速度，然后利用相關公式計算腐蝕速度、強度損傷與腐蝕時間的關系，并根據腐蝕時間推測外部混凝土橋梁的使用壽命。整個預測過程十分復雜，但與之前的預測方法相比，這種預測方式可以獲取更準確的損傷壽命數據，利用這些數據能夠更好的推算需要養護的橋梁位置，延長混凝土橋梁的使用壽命，提高混凝土T梁橋的耐久性。

結束語

通過研究混凝土T梁橋合理耐用性能研究，能夠為我國橋梁工程的建設發展提供支持，進而更好的保障橋梁耐用性，延長橋梁使用壽命。■

參考文獻

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