基于耐久性混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

范迎輝

摘要：混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性不僅是衡量橋梁使用壽命的重要指標，同時對橋梁運行質(zhì)量也具有非常大的影響。然而，在設(shè)計過程中，不少設(shè)計人員并未認識到橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的重要性，從而導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)耐久性不足，這種現(xiàn)象不僅會制約我國橋梁工程的健康、穩(wěn)定和長久發(fā)展，也會對城市交通運輸和人們出行質(zhì)量造成不良影響?；诖?，就需要設(shè)計人員全面做好基于耐久性的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計。本文主要分析基于耐久性混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

關(guān)鍵詞：耐久性;混凝土;橋梁結(jié)構(gòu);設(shè)計

分類號：U442.5

引言

在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，混凝土結(jié)構(gòu)本身因其高強度和耐久性而受到設(shè)計師的青睞。然而，許多設(shè)計人員忽視了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的科學(xué)設(shè)計，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)在施工過程中的耐久性大大降低，對整個橋梁工程造成了不利影響。因此，研究和分析基于耐久性混凝土的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計要點具有重要的現(xiàn)實意義。

一、影響混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計耐久性的因素分析

1、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

在混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，不少設(shè)計人員片面地認為提升橋梁結(jié)構(gòu)強度便能促進橋梁工程滿足現(xiàn)階段的工程建設(shè)標準和交通需求，這種錯誤的認知會導(dǎo)致其忽視混凝土結(jié)構(gòu)本身的耐久性設(shè)計，從而不能根據(jù)工程建設(shè)地的實際情況合理進行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計。這種現(xiàn)象不僅會降低混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，同時也會降低其承重標準，導(dǎo)致混凝土橋梁在實際運行過程中出現(xiàn)較多的安全隱患。

2、混凝土橋梁結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境

對不同等級的橋梁結(jié)構(gòu)進行耐久性設(shè)計時，應(yīng)充分考慮混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命和混凝土橋梁結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境。在一定的環(huán)境下，橋梁結(jié)構(gòu)使用的材料會受到時間的影響。因此，在橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，整個設(shè)計過程都應(yīng)該考慮混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境。相反，忽視環(huán)境因素可能會降低橋梁的使用壽命。只有在惡劣環(huán)境下采用耐久性混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)，才能使橋梁具有更長的使用壽命。因此，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計應(yīng)充分考慮環(huán)境因素。

3、混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的材料制備

在橋梁建設(shè)過程中，耐久性混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計受到國內(nèi)外設(shè)計師的青睞。目前，大多數(shù)耐久性混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案主要針對建筑材料提出的耐久性方法。通常采用材料來保證混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性，以滿足耐久性的要求。在橋梁材料制備過程中，主要使用優(yōu)質(zhì)混凝土和惰性材料。由于混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中材料的準備需要環(huán)境和時間作為保證，設(shè)計手段應(yīng)涵蓋混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的材料準備。

二、耐久性混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的對策

1、改善混凝土結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計

混凝土材料的耐久性是影響橋梁耐久性的主要因素，如水泥的種類和用量、水灰比等。這會對混凝土的pH值產(chǎn)生很大的影響。因此，在設(shè)計橋梁時，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗有效設(shè)計上述因素，以保證混凝土的耐久性。此外，混凝土中的堿溶液會與活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生膨脹物質(zhì)或吸水膨脹物質(zhì)，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。但這種損傷屬于完整性，目前還沒有修復(fù)方法。因此，在設(shè)計混凝土配合比時，應(yīng)選擇低堿水泥，控制水灰比和用水量，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性。鋼筋在橋梁施工中應(yīng)用廣泛，氯離子對鋼筋有一定的腐蝕作用。因此，在選擇混凝土原材料時，不應(yīng)使用含氯水泥，以避免鋼筋腐蝕。此外，通過對鋼筋表面進行涂層，可以防止水、氧氣和腐蝕性介質(zhì)滲透到結(jié)構(gòu)的保護層中，涂層應(yīng)粘附在鋼筋上，從多方面保證橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的梁的耐久性。

2、強化混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計

長期以來，我國橋梁建設(shè)過程中沒有使用壽命的標準。在近年實施的《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中，對橋梁和建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命有明確的規(guī)定?；炷翗蛄航Y(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計實施政策的加強有助于建筑結(jié)構(gòu)提高其耐久性。雖然在實際工作中，工程結(jié)構(gòu)的使用壽命可以根據(jù)維修工作的頻率而延長，但橋梁的主體結(jié)構(gòu)不能保證使用時間。設(shè)計中可能會規(guī)定繩索可以使用30年，甚至可能達不到20年，從而大大降低了橋梁主體結(jié)構(gòu)的使用壽命。因此，在耐久性橋梁的設(shè)計中，應(yīng)嚴格規(guī)范橋梁的設(shè)計標準，以更好地滿足工程結(jié)構(gòu)耐久性的使用時間。

3、提高混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的地基基礎(chǔ)設(shè)計

對于不同的建筑，允許沉降的標準不同，因此基礎(chǔ)的設(shè)計和處理方法也不同。當沉降較低時，在全橋的地下區(qū)域和持力層，應(yīng)嚴格按照施工要求設(shè)置褥墊層。在沉降區(qū)，混凝土的保護區(qū)可以保證剩余部分的附加強度。保證地下室底板處于安全狀態(tài)，施加外力時不會出現(xiàn)裂縫，更好的解決基礎(chǔ)問題。

4、橋梁防排水結(jié)構(gòu)設(shè)計

做好橋梁防排水結(jié)構(gòu)設(shè)計，盡可能減少橋梁表面積水和橋下滲水，亦能有效提高混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性。因此，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)實際情況做好防排水構(gòu)造設(shè)計，如對于水平設(shè)置的橋梁結(jié)構(gòu)，一般不需在橋梁構(gòu)件上設(shè)置排水系統(tǒng)出口，這樣可有效避免橋梁構(gòu)件漏水所致的積水問題發(fā)生。設(shè)置橋面泄水管時，需對泄水管與混凝土進行隔離，并采取有效措施對泄水管進行密封處理，這樣可確保橋面的積水全部排到橋下。對于橋梁外側(cè)翼板，需采用垂裙式墻式護欄防水結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，這樣可防止水流順著翼板底部流下。

5、橋面設(shè)計

混凝土橋梁的橋面是橋梁與車輛直接接觸的地方，且在實際運行過程中，受橋面上行車荷載、外部溫度、環(huán)境等因素的影響，常常會導(dǎo)致橋面發(fā)生開裂、變形、下沉等病害問題，這些問題也不僅會顯著降低橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，還會影響行車安全。因此，就需要設(shè)計人員嚴格做好橋面設(shè)計，如設(shè)計過程中，選擇密實性較好、等級較高的混凝土進行橋面鋪設(shè)，這樣能有效防止和降低橋面開裂發(fā)生概率。并且，還可將復(fù)合纖維混凝土摻入水泥中，這樣能有效提高橋面和整個橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。

結(jié)束語

相比其他工程，混凝土橋梁工程對結(jié)構(gòu)受力和耐久性要求更高，原因是在實際運行過程中，混凝土橋梁結(jié)構(gòu)會受到上部行車荷載、外部環(huán)境、雨水及其下部水體腐蝕等多方面因素的影響，導(dǎo)致混凝土橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕、損壞等現(xiàn)象，從而會降低橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。一旦混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性降低，不僅會縮短橋梁的使用壽命，同時還會影響城市交通運輸和人們出行質(zhì)量。

參考文獻：

[1]李增江.基于耐久性的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2020（18）：111-112.

[2]周嵬.基于耐久性混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J].智能城市，2019，5（13）：34-35.

[3]楊小東.基于耐久性的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（9）：105-106.

（中鐵長江交通設(shè)計集團有限公司? 重慶 401120）