橋梁耐久性設(shè)計方法探究

曾 智

(重慶市渝航交通工程有限公司，重慶 404100)

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橋梁耐久性設(shè)計方法探究

曾 智

(重慶市渝航交通工程有限公司，重慶 404100)

針對橋梁結(jié)構(gòu)常見的病害類型及損傷機理，從混凝土養(yǎng)護、澆筑、模板拆除等方面，提出了橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的施工控制要點，并闡述了橋梁耐久性的設(shè)計方法，旨在延長橋梁的使用年限。

橋梁，耐久性，混凝土，損傷機理

1 橋梁結(jié)構(gòu)耐久性常見病害和損傷機理

造成橋梁耐久性下降的病害就上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)來說是非常多的。就主要的常見病害進行簡要的探究，闡述它們在橋梁結(jié)構(gòu)耐久性中的影響。橋梁結(jié)構(gòu)病害主要存在于附屬設(shè)施和主體結(jié)構(gòu)方面，附屬設(shè)施方面包括橋面鋪裝早期破壞、伸縮縫病害、橋頭跳車、支座受害和單板斷裂，而主體結(jié)構(gòu)方面主要包括表層病害和結(jié)構(gòu)裂縫。

1.1 橋梁耐久性常見病害分析

1)橋面鋪裝早期破壞現(xiàn)象。

橋面鋪裝層不僅在結(jié)構(gòu)上可以使橋梁更加美觀，駕駛員行車平順，更重要的是它在受力上可以使得集中的車輛荷載均勻分布到橋面板上，減小橋面板的受力。但是隨著重型車輛的不斷激增以及材料發(fā)展的限制，常常會導(dǎo)致橋面鋪裝層出現(xiàn)裂縫，裂縫一旦出現(xiàn)，將對于橋梁結(jié)構(gòu)受力和外觀服務(wù)質(zhì)量尤為不利。因此，減小裂縫的出現(xiàn)是當(dāng)下橋梁工作者最應(yīng)該解決的問題之一。

2)伸縮縫病害。

伸縮縫的破壞一般是溫度裂縫導(dǎo)致的，溫度裂縫是由于材料的熱脹冷縮而導(dǎo)致的；這種裂縫常常發(fā)生在晝夜溫差和季節(jié)溫差比較大的地區(qū)。當(dāng)橋面鋪裝層在溫差效應(yīng)下發(fā)生熱脹冷縮時，其材料質(zhì)軟易發(fā)生拉伸和縮短變形。由于在空間上受到橋面板的限制，其將產(chǎn)生翹曲應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。而擠壓應(yīng)力由于存在伸縮縫不易產(chǎn)生裂縫，翹曲應(yīng)力使得橋面板產(chǎn)生縱向裂縫。所以，伸縮縫病害一般發(fā)生在溫度下降過程中。

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)耐久性損傷機理

1)施工因素。

在橋梁的施工過程中如果控制不好極容易導(dǎo)致耐久性下降，大多數(shù)主要是由于這幾個環(huán)節(jié)沒有做好而導(dǎo)致的：

a.水泥漿拌制太稀造成坍落度偏大，裂縫形成過程加??；而太過粘稠則導(dǎo)致失水干縮形成裂縫，因此，精確的配合比對于橋梁橋面的質(zhì)量尤為重要。

b.瀝青材料的標(biāo)號選擇不合格，降低了橋面鋪裝層與橋面板間的粘聚性。橋梁通車后，橋面混凝土容易在車輛荷載的重復(fù)作用下產(chǎn)生裂縫[1]。

c.鋼筋網(wǎng)定位偏移。鋼筋網(wǎng)在進行混凝土的澆筑時，由于施工人員操作不當(dāng)，或者遭到運輸機具碾壓等影響，鋼筋網(wǎng)發(fā)生走位，降低了其本來的承荷能力，這極容易導(dǎo)致橋面裂縫的。

2)外界環(huán)境的影響。

重載車輛的出現(xiàn)導(dǎo)致了超載現(xiàn)象頻發(fā)，這大大加重了橋面鋪裝層的負荷，而且軸重的增加會導(dǎo)致出現(xiàn)較大的沖擊荷載。在橋面的伸縮縫和施工縫等薄弱位置，沖擊作用會導(dǎo)致這些地方先發(fā)生破壞。而如果這種現(xiàn)象得不到改善，將進而促使破壞向其他部位擴展惡化。

2 橋梁耐久性設(shè)計控制要點

2.1 混凝土的澆筑

混凝土的澆筑過程的質(zhì)量好壞直接影響著混凝土成型后的均勻密實性，在實際的澆筑過程中可能會出現(xiàn)一些對澆筑不利的情況。所以，澆筑過程必須嚴格控制，出現(xiàn)問題應(yīng)及時解決。澆筑過程控制問題主要包括：

1)澆筑準備。

檢驗混凝土拌合料工作性能，針對遠距離運輸?shù)幕炷粒仨殗栏窨刂苹炷恋奶涠群蛿U展度指標(biāo)。

2)澆筑溫度。

在高溫環(huán)境下進行混凝土澆筑時，應(yīng)及時采取降溫方案，如避免陽光直射新澆混凝土表面、選擇在早上或傍晚等低溫環(huán)境下進行澆筑、在混凝土內(nèi)部安裝冷卻管、對模板以及骨料預(yù)先冷卻等措施。

2.2 混凝土的養(yǎng)護

混凝土前期的強度一般都能得到保證，但是隨著時間的加長其后期的強度增加是非常緩慢的，就需要對其進行優(yōu)質(zhì)的養(yǎng)護措施。養(yǎng)護強度對混凝土橋梁的耐久性起著至關(guān)重要的作用，在養(yǎng)護過程中，養(yǎng)護濕度和養(yǎng)護溫度同時決定了養(yǎng)護的質(zhì)量優(yōu)劣程度。在我國主要采用單一控制養(yǎng)護，主要包括濕氣養(yǎng)護和蒸氣養(yǎng)護兩大類，具體采取哪種方法要結(jié)合不同的施工方法和養(yǎng)護環(huán)境決定[2]。

2.3 防止過早拆除模板和支撐

在現(xiàn)澆混凝土和預(yù)制拼裝施工的每一個環(huán)節(jié)對橋梁的耐久性都有很大的影響。其中對于現(xiàn)澆混凝土，其主體由混凝土、支撐和固定模板組成一體。如果及早的拆除模板的話，其混凝土強度就不能達到其設(shè)計的強度要求。同時，加上實際的受力情況與設(shè)計存在一定的偏差，這也會導(dǎo)致混凝土橋梁的耐久性受到很大的影響。因此在實際的施工過程中，一定要等混凝土的強度達到設(shè)計要求后才能拆除模板和支撐。

3 橋梁耐久性設(shè)計方法探究

3.1 鋼纖維混凝土補強法

3.2 鋼筋網(wǎng)混凝土補強加固法

舊路橋面如果在長期的重型汽車壓迫下會發(fā)生很嚴重的破裂，這時候?qū)︿佈b層就要進行全面的改治。通?？梢圆扇「鼡Q鋪裝層并利用鋼筋網(wǎng)混凝土澆筑修補的方法。首先將舊橋面鋪裝層全部鑿開。并在舊橋面板上挖出深淺相同的凹槽，然后將鋼筋網(wǎng)埋設(shè)在其中，待澆筑混凝土達到標(biāo)準強度即可[4]。但是這種方法如果沒有特殊要求的話一般不推薦使用，因為其成本比其他方法要高。

3.3 混凝土粘結(jié)劑修補法

混凝土粘結(jié)劑修補法的主要原理是增加鋪裝層和橋面板的粘結(jié)力，使得它們相互之間受力更加均勻。破壞較輕的橋面可以采用表面封涂修補，而破壞比較嚴重的橋面可以采用澆筑涂層修補法。其操作步驟和裂縫鑿槽嵌補法大同小異，都要經(jīng)歷挖槽、灌漿等環(huán)節(jié)。該方法目前使用得比較普遍。

3.4 裂縫鑿槽嵌補法

鑿槽嵌補法是一種對裂縫局部修理最好的方法。其原理是沿裂縫兩邊對稱挖槽，然后在槽內(nèi)嵌補各種粘結(jié)材料和補強外加劑。修復(fù)之前先將表面清除干凈，然后再在缺陷表面鑿出大小不一的毛孔，并將凸?fàn)钗锖图鉅钗锶壳宄ｈ徝纳疃纫_到使骨料露出的深度要求，最后再用粘結(jié)材料和補強外加劑等進行修補。

4 結(jié)語

在橋梁耐久性設(shè)計過程中，應(yīng)先對橋梁主要構(gòu)件的實際工作環(huán)境、使用壽命等性能進行全面了解，對各種混凝土耐久性病害進行相關(guān)的試驗，探究其產(chǎn)生裂縫導(dǎo)致耐久性下降的原因，記錄主要工作性能數(shù)據(jù)，整理并建立一套完備的資料數(shù)據(jù)系統(tǒng)。理論結(jié)合試驗,才能探究出橋梁耐久性設(shè)計的最佳方法。

[1] 李海峰，徐 珂，董澤強，等.橋面鋪裝與伸縮縫病害及其防治[J].河南建材,2012(1):24-27.

[2] 金偉良，趙羽習(xí).結(jié)構(gòu)耐久性[M].北京:科學(xué)出版社,2012：88-90.

[3] 鐘萬金.改善橋梁耐久性的措施研究[J].中國科技財富,2009(4):36.

[4] 蔡二龍.既有鋼筋混凝士橋梁耐久性綜合評估新方法的研究[D].天津:天津大學(xué),2012.

On bridge durability design methods

Zeng Zhi

(ChongqingAirlineCommunicationsEngineeringCo.,Ltd,Chongqing404100,China)

According to the common diseases types in bridge structures and damage mechanism, the paper points out the construction controlling points from the concrete maintenance, grouting, and model demolition, and illustrates the design methods for the bridge durability, so as to prolong the life span of the bridges.

bridge, durability, concrete, manage mechanism

1009-6825(2016)26-0177-03

2016-07-04

曾 智(1978- )，男，工程師

U442

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