关于提高混凝土桥梁设计耐久性的原则分析

摘要：本文根据混凝土桥梁设计的实际工作，分析了设计方面产生混凝土桥梁耐久性问题的原因，提供了在混凝土桥梁设计中应该遵循的原则，希望能够在延长混凝土桥梁使用寿命的前提下，防范混凝土桥梁的病害，确保混凝土桥梁安全和稳定地运行。

关键词：混凝土桥梁；桥梁结构；设计原则；防水性；可操作性

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

前言

混凝土桥梁桥具有施工速度快、行车安全、功能稳定等系统性优点，在桥梁建设市场中占据着相当大的份额，随着交通行业的发展，交通总量和荷载的不断增大，许多混凝土桥梁出现了耐久性不强的问题，所以必须在设计时期就展开专项的混凝土桥梁结构耐久性分析，从影响混凝土桥梁耐久性的设计原因入手，探寻出各种措施和方法有效提高混凝土桥梁的耐久性，在设计环节上确保混凝土桥梁长时间的安全和功能。

1混凝土桥梁设计中影响耐久性的原因

混凝土桥梁是一个系统，是由多个结构组件、功能部分构成的复杂体系，影响混凝土桥梁结构的耐久性来自于组件和部分的设计、施工和维护等各环节，其中设计是混凝土桥梁建设的初始，对于后续的施工和维护有着直接的影响，因此，对混凝土桥梁耐久性的分析应该从混凝土桥梁设计开始。当前混凝土桥梁耐久性出现失效和问题的主要方面在于设计结构和组件的过程中出现重视混凝土桥梁强度设计，而忽视混凝土桥梁的耐久性设计，这是当前混凝土桥梁耐久性不高的主要原因。其次，在混凝土桥梁结构和组件的设计中没有合理的防护和维护设计，导致混凝土桥梁在外部的影响下因风雨侵蚀、行车磨损、外力碰撞而导致耐久力的下降。其三，在混凝土桥梁设计过程中对于桥梁结构的材料、体系、构造和维护工作重视程度不足，片面重视混凝土桥梁结构强度的计算，认为只要结构上符合安全的需要，就可以做到万事大吉，这会出现混凝土桥梁计算图式的错误、受力路径的混淆，极容易造成混凝土桥梁局部组件和结构出现受力过大。最后，在混凝土桥梁设计中容易出现混凝土强度等级过低、钢筋直径过细、桥梁保护层厚度不足、桥梁构件截面积多小，这些不但会形成混凝土桥梁的病害隐患，而且容易产生对混凝土桥梁耐久性的影响。

2提高混凝土桥梁设计耐久性的原则

2.1结构合理原则

混凝土桥梁的桥跨结构和支撑结构的设计中，不论是横截面内(如受弯箱梁在弯矩平面内的传力路径主要是沿腹板传递，因此，其主筋应配置在靠近腹板的范围内为好等)还是细部构造(如拱上立柱与箱拱连接处横隔板沿立柱竖向设置较径向设置传力简捷；带挂孔的悬臂梁桥采用受拉型铰较传统受压型铰施工吊装方便、牛腿的受力与梁的受力吻合，细部构造优越等)，传力路径简捷、明快，是较好的形式。

2.2系统性原则

系统性原则是强调在混凝土桥梁设计中要突出桥梁的整体性、连续性和冗余性。合理的桥梁结构具有整体性好的特点，在桥梁构件体形的变化上表现出平顺的特征，这不仅是美观的要求，而且构件体形变化平顺、节点处或边界处过渡平顺、结构整体性强是力流平顺的必要条件，同时，也可提高结构的承载能力和刚度。整体性和冗余性可以保证桥梁在运营状态下具有良好的使用性能及对局部损伤和破坏具有适当的抵抗能力，这些特点有利于结构抵抗诸如超载、地震等荷载。由于桥梁的伸缩缝长期暴露在大气中，使用环境比较恶劣，是桥梁结构中最易遭到破坏而又较难以修补的部位。近年来，国外日益强调通过减少甚至取消桥梁接缝(伸缩缝)和支座来保证桥梁的整体性和适用性，同时可以减少后期的维护费用。美国等国家已经修建了一些没有支座和伸缩缝的整体式桥梁，使用情况良好。此外，已经有越来越多的人开始研究整体式桥梁的可行性。

2.4操作性原则

混凝土桥梁设计的操作性原则体现在设计工作的可检性、可修性和结构上的替换性，人们对于桥梁有着固定的思维，认为桥梁属于永久性建筑，它的设计基准期为100年，那么在100年内就不应该出现部件的损坏与更换。实际上桥梁整体结构的寿命和结构各个部件的寿命是不等的，如橡胶支座的寿命一般在20年左右，钢拉索的寿命约10年～50年，钢结构油漆保护寿命约为20年，因而对这些寿命期低于结构寿命期的部件必须做到可检查、可维修、可更换。原苏联对其桥梁各组成部件统计的平均服务年限，有的长达百年以上，有的仅数年。桥梁构件达到使用寿命期而损坏，管理单位就应进行正常的更换，不能因未及时更换而引起或加速主要承重构件的损坏而影响桥梁的整体耐久性。桥梁设计时就应该为此创造必要的条件，如为更换支座应在盖梁上预留有放置千斤顶等提升设备的空间，也应为工作人员留有操作平台；否则将大大增加后期维护的困难和费用。国内很多桥梁设计中没有考虑构件更换的需要，甚至没有设置检查所需的通道。

2.3防水性原则

提高混凝土桥梁的防水性是确保耐久性的基本要求，良好的构造措施是实现这一要求的根本。特别是对于我国北方利用撒盐进行桥面除冰的地区，应特别注意在桥梁设计中处理好桥梁防水、隔水的问题，以阻止可能引起钢筋严重锈蚀的盐水的侵蚀。在冬季，寒潮可以带来桥面的冻胀问题，如果桥梁积水不能及时排出将会对桥梁形成危害，进而导致桥梁出现各种问题，影响桥梁的耐久性。

结语

综上所述，对混凝土桥梁设计工作的加强有利于提高混凝土桥梁的耐久性，应该行形成混凝土桥梁设计的基本原则和方法，以可造作、可借鉴的混凝土桥梁设计指导形成混凝土桥梁耐久性的保证。诚然，设计工作中要想提高混凝土桥梁的耐久性还应针对具体的建设和环境，应该将重点放在原则的应用和实际情况的实际运用上，采用高度重视混凝土桥梁设计工作的态度，将混凝土桥梁耐久性作为设计工作的一个重点，加以着重的分析和考量。

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