桥梁耐久性不足成因分析及对策

摘要:针对我国钢筋混凝土桥梁耐久性不足的现状，在已有研究资料的基础上，总结出导致耐久性不足的各种原因，同时介绍了提高桥梁结构耐久性的有效措施，以保证我国交通事业的可持续发展。

关键词:钢筋混凝土桥梁；耐久性；桥梁结构

钢筋混凝土以其在性能、施工、经济等方面的显著优点而广泛地应用在桥梁结构上。然而，大量的钢筋混凝土桥梁由于耐久性不足而提前失效，达不到预定的使用年限。国内外统计资料表明[1，2]，耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用环境状态下失效的最主要原因之一。其造成的破坏是严重的，已直接影响到结构的正常使用，严重地威胁到结构的安全性能，并由此给世界许多国家包括我国带来了巨大的经济损失，而且这种损失已远远超过了人们的估计。由于我国钢筋混凝土桥梁结构数量众多，其耐久性不足已经成为我国当前急需采取措施应对的重大问题，否则，许多桥梁结构的正常使用功能和安全性将得不到有效保证，成为制约我国现代化建设和经济发展的瓶颈。现对我国钢筋混凝土桥梁耐久性不足的问题进行了分析，并提出一定的解决方法。

一、成因分析

（一）历史原因

长期以来，由于人们普遍认为混凝土是一种耐久材料，而忽视了钢筋混凝土结构的耐久性问题，直到20世纪70年代才逐渐引起发达国家的高度重视。而今，混凝土结构的耐久性及其设计已成为结构工程学科发展研究的前沿，但我国在各种土建工程中对于结构的耐久性仍未给予足够的重视，且不论在耐久性研究或耐久性要求的设计水准上，与国外相比存在非常大的差距。

（二）现行规范中存在的问题

我国现行公路钢筋混凝土桥梁结构设计与施工规范主要考虑的是荷载作用下结构安全性与适用性的需要，并未能充分考虑耐久性要求，而且在具体的条文中也没有充分体现出来。因此，在以往的乃至现在的桥梁结构中普遍存在着重强度设计而轻耐久性设计的现象。如在沿海城市和地区修建的桥梁未能充分考虑水土中盐类侵蚀和大气中的烟雾作用，北方修建的桥梁没有考虑可能遭受的除冰盐外的侵蚀。京津地区的城市立交桥由于冬天撒冰盐及冰冻作用，使用十几年后就出现问题，需限载、大修或拆除。跨海大桥浪溅区构件仍旧改用不耐氯盐侵蚀的混凝土和较薄的保护层厚度，公路桥面板的混凝土保护层厚度有的仅为2cm。这些做法在国外的通用标准中是不许可的，但并不违反我国规范的规定。

（三）实际施工中存在的问题

不合格的施工也是影响钢筋混凝土桥梁耐久性的一个重要原因。例如，混凝土质量不合格、钢筋保护层厚度不足;或者材料使用不当，而在混凝土中发生碱―骨料反应，这些都有可能导致钢筋提前锈蚀，降低其耐久性的要求。另外，许多地方不适当地加快施工进度，尤其是对工程进度不适当的行政干预，没有保证混凝土桥梁所需要的足够的施工养护期，因而使其耐久性受到影响。

（四）缺乏合理的维护和管理

在钢筋混凝土桥梁的正常使用过程中，缺乏合理的维护和管理也会严重降低其耐久性，如汽车等对其的碰撞、磨损以及使用环境的劣化，如不加以合理维护和管理，都会使该结构因耐久性不足而无法达到其预定的使用年限。

（五）交通量因素

随着社会的发展，交通量不断增大，汽车荷载吨位不断提高，重载、超载现象特别严重，这也会使现有桥梁的耐久性急剧降低，缩短其使用寿命。

（六）环境因素

由于城市工业的发展，使得环境不断恶化，空气中废气、酸雨等腐蚀性有害物质不断增多。据资料统计，我国受酸雨侵蚀的面积已超过国土面积的30%。

二、对策研究

研究钢筋混凝土桥梁耐久性不足对策，一方面可以对已有的桥梁采取正确的处理措施，合理延长其使用寿命;另一方面也可以保证新建桥梁的耐久性要求。由于钢筋混凝土桥梁的耐久性是一个涉及环境、材料、结构设计、施工等多种因素的复杂问题[2]，因此要解决好这个问题需要进行多方面的工作。

（一）材料使用方面

提高材料本身的耐久性是保证混凝土桥梁结构耐久性的基础和前提。主要手段有:尽量选用低碱水泥、碱活性低且坚固耐久的骨料或加入一定量的掺合料(如粉煤灰、硅粉、矿渣等)来取代部分水泥以降低混凝土的碱性，控制混凝土中的碱―骨料反应;通过加入减水剂降低水灰比，减少混凝土中的孔隙，以减少或阻止环境中的水分浸入混凝土，从而能起到阻止碱―骨料反应的作用。

（二）结构设计方面

在进行结构设计时，设计者除了进行强度设计外，还应该针对不同的使用条件、环境和地区，对结构作一定的耐久性设计，以达到预定的使用寿命。如对混凝土的各项性能指标、结构构造等方面提出一定的具体要求。如果在设计上就存在缺陷或薄弱环节，那么结构就有可能从这些部位或环节开始破坏。加拿大安大略省的公路桥梁为对付除冰盐侵蚀及冻融损害，钢筋的混凝土保护层最小厚度从2.5cm逐渐增加到7cm；混凝土强度的最低等级也从C25增加到C40；桥面板混凝土从不要求外加引气剂、不设防水层到必须引气以及需要设置高级防水胶膜引入环氧涂膜钢筋。

（三）施工方面

严格控制材料用量，确保混凝土施工质量和钢筋保护层厚度以及足够的施工养护期，杜绝不合理地加快施工进度，防止因振捣不实产生蜂窝、麻面、漏浆，以及因养护不当产生干缩裂缝等缺陷部位。实践表明：这些缺陷部位的混凝土碳化深度要比相同环境条件下振捣密实、表面无缺陷部位大得多。可见，施工质量好，混凝土强度高，密实性好，其抗碳化性能就强。因此，确保工程施工质量是提高桥梁结构耐久性的重要环节。

（四）使用条件方面

尽量使钢筋混凝土桥梁避免水的影响，使其处于干燥状态。对钢筋来讲，最不利的环境是干湿交替。因此，提高普通钢筋混凝土桥梁结构耐久性的首要途径就是增加混凝土材料自身的密实性，并增加钢筋的混凝土保护层厚度。必要时还可采用其他各种方法，如抹面、涂层等来减缓或防止桥梁结构受水分、二氧化碳和有害介质等的作用。

（五）管理方面

加强管理，进行定期的检测和维护，这样可以及时地发现问题、处理问题，避免事故的发生。如四川宜宾的南门大桥发生桥面塌落事故，就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生锈蚀所致，如果进行定期检测，事故将可能避免。

三、结语

钢筋混凝土桥梁耐久性应由正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量来保证，同时应注意对其在使用阶段实行必要的管理和维护。只有这样，才能保证和提高钢筋混凝土桥梁结构的耐久性，才能保证我国交通事业的可持续发展。