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      橋梁結構耐久性分析
      發布時間:2014-07-15
      摘要:隨著我國交通基本建設的快速發展,鋼筋混凝土結構被廣泛應用于橋梁建設中,一直被認為是一種具有優良耐久性的結構形式 但是,近年來大量的服役橋梁存在安全隱患,鋼筋混凝土結構由于各種各樣的原因而提前失效,達不到預定的服役年限。
        關鍵詞:鋼筋混凝土橋梁;控制措施;控制方法
        鋼筋混凝土橋梁是目前我國橋梁工程中建造最多的橋梁之一,其在實際使用過程中,由于長期承受著靜載、動載和變形荷載(溫度、收縮、不均勻沉陷)等作用,不可避免地會產生混凝土開裂、破損等,這將影響到橋梁結構物的正常使用,嚴重的甚至引起交通事故及縮短耐久性。
        1混凝土配合比設計方案
        對混凝土種類、標號、坍落度,以及各項原材料規格等,按照規范要求進行審報,并由監理試驗室進行驗證試驗,以獲得合理的砼配合比設計方案。因此,至少要在澆混凝土5周前報送混凝土配合比設計方案,經審定后,監理工程師以書面行式批復給承包商,承包商據此施工。在施工過程中如遇某種情況需要變更配合比,承包商仍應按上述程序報送監理工程lJ幣,經批準后再改動,非經監理工程師書面批準,配合比不得變更。報送的配合比應有各種集料的混合比例及混合后的級配曲線、集料與水泥的重量比、水與水泥的重量比、外摻劑用量比例、原材料來源及各項指標,此外還應有混凝土澆筑與養護的方法,混凝土和易性及坍落度等。
        2影響橋梁混凝土結構耐久性的因素
        1)橋梁設計的標準低。我國在上世紀80年代以前建設的橋梁的設計荷載標準較低,然而,隨著經濟建設的發展和交通量的日益增多、繁重,以前設計標準較低的公路橋梁卻仍在使用,它們早已不能滿足現階段的交通需要,其本身的安全性和耐久性問題隨時都可能發生,因此,存在較大的安全隱患。
        2)橋梁設計理念不合理。在設計過程中,設計者僅考慮橋梁的結構強度、計算結果滿足規范要求,卻忽視從結構體系、結構構造、結構材料、結構維護、結構耐久性以及使用全過程中經常 現的人為因素等方面綜合計算橋梁混凝土結構的耐久性。另外,保護層厚度過小、鋼筋直徑過細、構件截面過薄等等原因,都會嚴重影響橋梁的耐久性。
        3)材料因素:①混凝土中的高堿性溶液可以使鋼筋表而形成一層惰性的水化氧化鐵薄膜,可以阻止鋼筋的銹蝕。但氧化鐵薄膜被破壞后,鋼筋會生成鐵銹,鐵銹的體積比鐵大的多,易引起混凝土的開裂,使鋼筋和混凝土的有效工作面積減小,此外,銹蝕鋼筋的強度和塑性性能下降,這些都會導致鋼筋混凝土構件結構性能下降。對于預應力鋼筋混凝土結構來說,鋼筋銹蝕會對結構性能產生更加嚴重的影響。②混凝土的碳化是指空氣中二氧化碳與水泥石中的堿性物質相互作用,使其成分、組織和性能發生變化,從而引起使用機能下降的一種很復雜的物理化學過程。當混凝土完全碳化后,就會出現pH
        
         3提高橋梁混凝土結構耐久性的措施
        1)耐久性方案設計。充分考慮各種可變因素對鋼筋混凝土結構使用壽命的影響,如環境溫度、混凝土內應力、裂縫等,以建立使用壽命預測系統,為耐久性方案的設計提供指導和依據,制定有針對性的耐久性解決方案。提高混凝土保護層厚度。這是提高鋼筋混凝土使用壽命的最直接、簡單而且經濟有效的方法。但是保護層厚度并不能不受限制的任意增加,當保護層厚度過厚時,由于混凝土材料本身的脆性和收縮性會導致混凝土保護層出現裂縫,反而削弱其對鋼筋的保護作用。限制裂縫寬度。研究表明,相同條件下帶裂縫工作的鋼筋混凝土構件,其主筋銹蝕的速度為不帶裂縫工作構件的3倍,箍筋銹蝕的速度可達主筋的5倍,因此,應對裂縫進行嚴格限制。慎重設計橋面防滲構造。橋面滲水的排除和防滲漏是提高橋梁耐久性的有效措施。從20世紀60年代起開始使用防水混凝土構造,但其實際防水效果尚未得到證實。
        2)采用新材料、新技術、新工藝。高性能混凝土的強度和耐久性都優于一般概念的混凝土,高性能混凝土中加入了比水泥顆粒小約100倍的膠凝材料(如硅粉、優質粉煤灰等),并采用高效減水劑降低水灰比,采用高強度的骨料。其結果減小了骨料與膠凝材料間的孔隙率,改善了混凝土的滲透性,從而大大提高了混凝土的耐久性;炷林袚饺氲哪途眯愿纳苿,可填充于混凝土孔隙中,提高混凝土的密實度與抗滲性,并能進一步降低混凝土的干縮,提高混凝土的抗凍性及耐酸性。在混凝土中摻加引氣劑,對于提高混凝土的密實性、施工性、抗凍性等有很大的作用,特別是可成倍地提高海洋環境中混凝土的抗凍融循環能力。而我國運用引氣劑較少,應大力發展,尤其在北方鹽凍地區使用更具有應用價值。
        3)重視養護管理。充分重視橋梁的超載問題。目前,在我國公路運輸中普遍存在橋梁通行的車流量超過原設計量和車輛嚴重違規超載的問題。對已建工程應定期檢查與評定,對于同一個工程結構物應形成連續的資料,對于重要的構造物甚至可以安裝全過程監測系統。只有積累大量的資料,才能為科研部門的研究工作和管理部門的決策提供寶貴的資料和依據。做好日常的養護工作,較早地發現缺陷、損壞等異常情況,提出養護措施,從而延長橋梁的使用壽命;另外,還要掌握交通狀況,嚴格管理超載車、特種車過橋,并采取相應的防護、加固措施,減小橋梁損壞。對可能發生臺風、暴雨、暴雪、地震、火災、流冰、洪水危害的橋梁,應做好各種防范措施及應急處理措施。對需要進行限載、限速或停止交通的橋梁,應及時進行交通管制。對橋梁各部分經常保養,對檢查發現的缺陷、損壞處進行及時的維修,對檢驗不能維持原設計載重等級要求的,應有計劃地進行維修加同,建立和健全完整的橋梁技術檔案。
        4結束語
        耐久性失效是導致橋梁混凝土結構在正常使用狀態下失效的最主要原因。鋼筋混凝土橋梁裂縫雖然是一種比較突出的質量通病,但只要從多方面加強管理和控制,嚴格遵守施工規程,裂縫是可以得到控制和預防的。同時,對已發生的裂縫,根據其不同特點采用相應的處理方法,可使裂縫對構建或結構的危害降到最小。加強對橋梁鋼筋混凝土結構耐久性的研究,樹立全壽命設計的理念,對于節約不可再生資源、保護環境和維持國民經濟的可持續發展,都具有非常重要的意義。
        
        參考文獻
        [1]姜喜濤.如何預防及控制混凝土橋梁裂縫[J].民營科技,2008,2.
        [2]聞寶聯,涂光備,劉凱利,等.鋼筋混凝土橋梁病害調查與處理措施研究[J].橋梁建設,2004,1.

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