橋梁細(xì)部設(shè)計對耐久性的影響分析

鮑 春

(天津市市政工程設(shè)計研究院，天津 300450)

我國的橋梁建設(shè)技術(shù)在不斷發(fā)展，各種橋梁建設(shè)技術(shù)也是不斷更新。橋梁的建設(shè)要在提高橋梁施工工藝的同時，保證橋梁的質(zhì)量和安全。橋梁細(xì)部設(shè)計對橋梁的耐久性有著直接影響，提高橋梁耐久性對橋梁結(jié)構(gòu)的安全性有著重要影響。在橋梁設(shè)計過程中，只要設(shè)計人員對影響橋梁安全結(jié)構(gòu)的細(xì)部設(shè)計提高重視，就能夠解決橋梁耐久性不足的問題。本文結(jié)合作者實(shí)際工作經(jīng)驗，對影響橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的細(xì)部設(shè)計進(jìn)行研究，并提出改善橋梁耐久性的細(xì)部設(shè)計措施。

1 橋梁結(jié)構(gòu)耐久性不足的原因

改革開放后，我國的交通運(yùn)輸行業(yè)不斷發(fā)展，橋梁施工建設(shè)也在不斷發(fā)展提高，我國交通行業(yè)的飛速發(fā)展，在很大程度上為人們的日常出行帶來了便利。在橋梁施工過程中，橋梁施工技術(shù)的發(fā)展有著決定性作用，盡管現(xiàn)今的橋梁建設(shè)的施工工藝和技術(shù)一步優(yōu)化，但在實(shí)際的施工設(shè)計過程中橋梁工程的耐久性仍然存在一些問題。結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計和服役過程中存在的問題，橋梁耐久性不足的主要原因可以歸結(jié)如下。

1.1 設(shè)計因素考慮不夠全面

設(shè)計人員在進(jìn)行橋梁設(shè)計工作時，相關(guān)設(shè)計規(guī)范是主要依據(jù)，但一些設(shè)計人員對影響橋梁結(jié)構(gòu)耐久性因素的考慮不夠全面，對耐久性設(shè)計的重視程度不夠。

1.2 理論與實(shí)際存在差距

由于橋梁項目施工環(huán)境以及施工材料的徐變計算理論與實(shí)際存在一定的差距，即使設(shè)計人員在設(shè)計過程中對混凝土的收縮、溫度應(yīng)力等因素已經(jīng)進(jìn)行了全面的考慮，但理論計算與實(shí)際情況仍存在著一定的差距，這可能會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計過程中對耐久性的考慮不足。

1.3 橋梁的負(fù)載問題

現(xiàn)如今的交通發(fā)展迅速，對于一些建成時間稍早的橋梁而言，設(shè)計人員在對交通量的增長和橋梁的負(fù)載能力評估不足，使得橋梁長期處于超載狀態(tài)，降低橋梁的耐久性和服役年限。

1.4 橋梁結(jié)構(gòu)與構(gòu)造細(xì)節(jié)不夠合理

橋梁在建筑過程中，必然會受到自然因素的影響，以及化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，同時車輛荷載、地震、降水等因素也會使橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生不利影響。例如在暴雨天氣下，橋面很容易產(chǎn)生積水，這也從側(cè)面反應(yīng)了橋梁結(jié)構(gòu)在構(gòu)造細(xì)節(jié)設(shè)計和施工建設(shè)的不夠好，導(dǎo)致橋梁耐久性不足的原因有很多:混凝土的配合比不合理、強(qiáng)度等級較低，鋼筋保護(hù)層的厚度不足等，這些因素都會在一定程度上導(dǎo)致橋梁的耐久性降低［1］。

1.5 橋梁細(xì)部設(shè)計理念存在偏差

長期以來，橋梁設(shè)計人員在設(shè)計過程中依賴相關(guān)規(guī)范制度的標(biāo)準(zhǔn)要求，通常只注重于對橋梁結(jié)構(gòu)的安全強(qiáng)度計算，往往會忽視了橋梁結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計以及材料、施工和后期維護(hù)工作方面存在的問題，在建筑過程中會出現(xiàn)一些人為的失誤操作，從而導(dǎo)致橋梁耐久性不足。

2 提高橋梁耐久性的措施

在橋梁設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)重視橋梁細(xì)部設(shè)計工作質(zhì)量，重視耐久性設(shè)計。設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在如下幾個方面改善橋梁細(xì)部設(shè)計工作。

2.1 在橋梁細(xì)部設(shè)計前期做好各項準(zhǔn)備工作

設(shè)計人員應(yīng)做好前期的準(zhǔn)備工作，根據(jù)設(shè)計規(guī)范中的相關(guān)要求，對橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計年限和所處環(huán)境進(jìn)行分類。在橋梁設(shè)計說明中，要有單獨(dú)的耐久性設(shè)計章節(jié)，并在章節(jié)中對結(jié)構(gòu)使用環(huán)境與環(huán)境作用等級、構(gòu)件分類及其使用壽命、永久性結(jié)構(gòu)的耐久性措施、非永久性構(gòu)件耐久性設(shè)計提出要求。設(shè)計人員要對橋梁建設(shè)所需要的材料進(jìn)行要求，確保材料的質(zhì)量優(yōu)良［2］。設(shè)計人員在進(jìn)行橋梁細(xì)部設(shè)計時要對可能影響橋梁耐久性的因素進(jìn)行全面的考慮，并在設(shè)計方案中要將相關(guān)細(xì)節(jié)進(jìn)行明確標(biāo)注，為后期的橋梁施工建設(shè)做好相應(yīng)的準(zhǔn)備。

2.2 橋梁主體結(jié)構(gòu)混凝土的選擇

在橋梁施工前，施工人員要根據(jù)橋梁施工的實(shí)際情況，選用合適的混凝土，要盡可能的選用含堿量較低，并且低水化熱的水泥進(jìn)行混凝土的拌制，混凝土的骨料要盡可能的選用堅固耐久的骨料，選用偏低的用水量，在最大程度上降低水泥材料中硅酸鹽水泥的用量。由于高性能混凝土具有長期保持力學(xué)性能、韌性高、易于澆筑同時在惡劣環(huán)境下的使用年限依然較長，有較好的耐久性，因此，橋梁建設(shè)團(tuán)隊?wèi)?yīng)當(dāng)根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容，在橋梁結(jié)構(gòu)建造中采用高性能混凝土。在橋梁架構(gòu)設(shè)計時，如果項目施工地區(qū)處于特殊環(huán)境，就需要根據(jù)實(shí)際地區(qū)情況選擇混凝土的抗凍等級以及耐久性指數(shù)［2］。

2.3 構(gòu)造設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意的問題

首先，在主梁方面:由于普通鋼筋混凝土梁允許出現(xiàn)裂縫，而裂縫肯定會影響橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，所以在主梁的結(jié)構(gòu)類型選擇上，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用耐久性較好的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，如果必須選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，那么設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)注意橋梁的跨徑不能超過20 m;混凝土的保護(hù)層厚度應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照規(guī)章制度進(jìn)行設(shè)計，要確保保護(hù)層厚度能夠在不同環(huán)境下達(dá)到規(guī)定的最小數(shù)值;主梁的幾何尺寸設(shè)計以及鋼筋的布置設(shè)計不僅僅需要滿足受力需要，同時也需要充分的考慮施工需要，為混凝土的澆筑以及振搗質(zhì)量提供保障;主梁設(shè)計過程中也應(yīng)當(dāng)對鋼筋避讓問題進(jìn)行重視，要在設(shè)計圖中針對鋼筋避讓的先后順序進(jìn)行具體說明，盡可能的減少在施工中出現(xiàn)的操作失誤現(xiàn)象;在主梁的構(gòu)造設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)主梁的排水構(gòu)造設(shè)計，注意泄水孔的布置和細(xì)部設(shè)計;

其次，在橋面鋪裝以及橋面防水系統(tǒng)方面:在設(shè)計過程中，要對橋面混凝土鋪裝上的防水層施工提出明確的工藝和技術(shù)要求，確保瀝青層能夠與混凝土層的有效結(jié)合;在預(yù)制梁也要增加抗剪連接鋼筋，保證橋面的鋪裝整體性，提高橋面的鋪裝層強(qiáng)度;在護(hù)欄下設(shè)計縱向的碎石盲溝以及泄水管道;

再次，在支座方面:由于支座部分在橋梁結(jié)構(gòu)中是重要部分，同時也是受力十分集中的構(gòu)件，當(dāng)支座部位發(fā)生故障時，也會給后期的維護(hù)工作帶來更多的麻煩。因此，在設(shè)計過程中要提高對支座部分的重視，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對支座的變形特性進(jìn)行仔細(xì)的分析研究，從而選擇最合適的支座型號，為后期的養(yǎng)護(hù)工作降低施工難度;

最后，伸縮縫方面:設(shè)計人員在設(shè)計過程中要根據(jù)不同施工地區(qū)的氣溫條件以及施工橋梁所處的平縱線形條件對伸縮裝置進(jìn)行選擇，在安裝過程中要嚴(yán)格控制安裝環(huán)境的溫度以及安裝的縫寬;將伸縮縫的兩端做成翹頭，盡可能的避免橋面的積水順著伸縮縫下流，導(dǎo)致橋梁的支座、梁端等結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞［3］。

2.4 提高設(shè)計人員對耐久性的認(rèn)識

經(jīng)歷較長時期的橋梁建設(shè)，橋梁設(shè)計從業(yè)人員應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識到橋梁工程對現(xiàn)代交通的重要性。在進(jìn)行橋梁細(xì)部設(shè)計時，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，要從橋梁耐久性的角度出發(fā)，確保橋梁能夠在使用期間內(nèi)充分發(fā)揮效用。

2.5 橋梁養(yǎng)護(hù)與管理

設(shè)計人員應(yīng)在設(shè)計說明中對橋梁養(yǎng)護(hù)與管理提出要求，對主梁底部、墩臺是否存在裂縫、外部環(huán)境對混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕、水位變動區(qū)域的混凝土結(jié)構(gòu)等應(yīng)進(jìn)行常規(guī)檢測。此外，對于伸縮縫、支座等可更換構(gòu)件應(yīng)將其列為重點(diǎn)養(yǎng)護(hù)對象。

3 結(jié)語

隨著建設(shè)“交通強(qiáng)國”的提出，橋梁建設(shè)工作也進(jìn)入了一個全新的時期，橋梁建設(shè)在追求速度的同時更加重視質(zhì)量。因此橋梁建設(shè)的安全性與耐久性也顯得尤為重要，橋梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)耐久性不足的原因不僅是由于施工質(zhì)量和施工技術(shù)的影響，同時也與橋梁的細(xì)部設(shè)計工作有著緊密聯(lián)系。在橋梁建設(shè)過程中，只有嚴(yán)格把控橋梁施工建設(shè)的細(xì)部設(shè)計工作以及施工質(zhì)量，才能夠在總體上保證橋梁建設(shè)的整體質(zhì)量。