从建造和使用角度初探提高桥梁耐久性

摘要 根据我国建筑行业现行的标准，桥梁在100 年内不应存在大修问题。而我国的现状是不到10 年有的桥梁就面临大修。因此，在我国大力推进城市化进程、桥梁建设掀起热潮的今天，桥梁的耐久性问题就越来越受到重视。本文从桥梁的建造设计、使用和养护全过程对如何提高桥梁耐久性进行初步探讨。

关键词 桥梁；建造；使用；耐久性

中图分类号 U445 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2009）04-0050-02

1 从设计建造全过程重视桥梁的耐久性

在工程建设中，设计工作的优劣对其他工作的开展具有导向作用。施工和监理主要是在符合国家现行规范的要求下实现设计思想。因此，必须在设计之初，从路线选择、结构选型、结构构造措施、结构保护措施等进行多角度研究，以整体的眼光考虑桥梁的耐久性。其中涉及了从结构设计，原材料的选用到专业技术的应用等一系列过程

1.1 从设计环节起提高保护层的厚度，采用特殊工艺技术适应外部环境

桥梁混凝土保护层的主要作用是使梁内钢筋免遭诱蚀，所以在设计中应注意根据混凝土的操作工艺和周围环境，保证结构在预期的使用寿命期内功能完好。露天的混凝土，其主筋的保护层厚度一般为5.0cm，箍筋、系筋和螺旋筋的保护层厚度一般为3.8cm。在海洋性或其他特殊外露条件下，混凝土保护层的厚度应适当增加，并且在海水中或处于易受腐蚀的环境时，其保护层应加厚更多，且要求混凝土要密实、不透水，并采取一定的防腐措施，根据环境的锈蚀程度选择不同类型的钢材，对极易受锈蚀的钢材进行热处理。

1.2 慎重设计桥面防渗构造，提高桥梁耐久性

众所周知，桥面渗水的排除和防渗漏是提高桥梁的耐久性的重要因素。以前国内主要采用三油二毡式防水构造，从60年代起开始改用防水混凝土构造，但防水混凝土归属于刚性防水的范畴，其实际防水效果在目前尚未得到证实。近年来由于高速公路蓬勃兴起，目前国内广泛地采用的是FYT-I 型( 属于柔性防水范畴) 和M1500 型( 属于刚性防水范畴) 防水构造。

1.3 减小现浇钢筋混凝土连续箱梁的负弯矩钢筋

由于普通钢筋混凝土结构是必然地带裂缝工作的结构，因而在负弯矩区经常会出现负弯矩裂缝。其配筋量设计常由大裂缝宽度的限值进行控制，这样在结构的合理性方面就隐存有缺陷。负弯矩裂缝是一种向上开口的“V”形裂缝，桥面水容易渗入，遭受长期浸蚀后，负弯矩区的钢筋就容易出现锈蚀问题。目前国内已经可以生产环氧树脂涂层钢筋，可以在高等级公路桥中试用，然后再推广应用于一般R.C. 负弯矩区的主筋中，将会大大提高桥梁结构的耐久性。

1.4 做好环氧砂浆对锚头的封堵工作

灌浆工艺对结构的耐久性也起举足轻重的作用，应予重视。特别是采用悬拼结构时，对其接缝的防水处理尤其关键。以前也曾发生过由于锚头区钢丝锈蚀导致的桥梁倒塌事故，因而建议张拉结束后应立即用环氧砂浆封堵锚头防锈。耐久性的问题，不仅涉及以上几个方面，还涉及如使孔道灌浆的饱满、做好斜拉索的防题、伸缩缝的防漏、支座的防尘等。另外在高等级公路上广泛采用的先简支后连续的结构体系，无论对桥面平整度或对桥梁抗震性能都有很多优点。但作为后连续的主要力筋采用扁波纹管穿束张拉，对其灌浆后的耐久性却会产生一定影响。

2 合理使用并做好养护工作，延长桥梁使用寿命

在桥梁的使用过程中，一定会受到环境以及有害物质的侵蚀，并要承受行驶车辆、风吹、地震、疲劳、超载、人为因素等的影响。并且随着时间的推移，桥梁所用材料的自身性能也会不断减退，导致不同程度的损坏。虽然目前很少出现桥梁严重损坏或者倒塌的情况，但很多桥梁进行多次修复的情况却屡见不鲜。这不但影响了桥梁的使用而且造成了一定的经济损失。所以要合理使用并做好养护工作就成为延长桥梁使用寿命的重要因素。

2.1 重视对疲劳损伤的研究

桥梁结构承受的车辆荷载和风荷载是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构振动，还会引起结构累积疲劳损伤。鉴于桥梁采用的材料并非均匀和连续的，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展，最终形成损伤，并在材料中形成裂纹等。如果宏观裂纹不得到有效控制，很可能会引起材料、结构的脆性断裂。但早期疲劳损伤往往不易被检测，所以其带来的后果往往非常严重。 疲劳损伤一直被认为是钢桥设计中的核心问题，近20 年来，疲劳损伤的研究已进入混凝土结构，但对于使用期受腐蚀的钢筋混凝土构件的动态性能和疲劳性能的研究还有待加强。

2.2 充分重视桥梁的超载问题

目前在我国公路运输中普遍存在桥梁通行的车流量超过原设计，车辆违规超载的问题。桥梁的超载一方面会使桥梁疲劳应力幅度加大，损伤加剧，甚至引发一些结构破坏；另一方面，由于超载造成的桥梁内部损伤不能恢复，将使得桥梁在正常荷载下的工作状态发生变化，可能严重影响桥梁的安全性和耐久性。如混凝土桥梁一直被认为具有足够的耐久性，但在汽车超载作用下，可能发生开裂。裂缝即使在荷载卸除后能够闭合，但由于混凝土结构内部已经受到损伤，构件的开裂弯距降低，刚度下降。于是在正常使用荷载作用下，本来不该开裂的结构也会产生裂缝，或本来较小的裂缝也会产生较大的变形。所以除了交管部门要加强管理外，对超载带来的后果要进行深入研究。

2.3 积极借鉴国外的经验和成果

国内桥梁设计与设计期望相比一般存在振动过大、线形不平顺、接头跳车、结构开裂和变形等问题，并且耐久性和安全性也不是很好，一般使用寿命短、维护费用高、安全事故也比较频繁。这主要与目前国内施工质量和管理水平较低有关，并且这种现状也不可能在短期内得到解决。所以工程设计人员应该充分考虑到现阶段的施工和管理水平及材料工艺水平，采用适当的安全度和设计方法来保证桥梁使用性能达到较高的水平。特别要注意合理选择结构体系或使用材料，做好结构细节的处理，提高桥梁的耐久性和安全性。在欧洲国家，非常重视对结构物的性能设计，包括结构的变形、裂缝、振动、强健性、美观、耐久性能、疲劳性等设计。为了使结构性能良好，在运营过程中除了保证最低的安全性要求外，耐久性、抗腐蚀、耐疲劳性、美观等也会得到高度重视。还会研究结构在使用过程中表现出来的服务性能，分析使性能受到弱化的原因和其发生的机理、规律，寻求新的结构设计理念和方法。同时，不仅考虑建造成本，而且重视营运期的维护成本和与使用寿命相对应的成本效益。

目前我国桥梁安全性和耐久性不足已成为迫切需要解决的问题，所以要积极借鉴国外成功的经验和做法。除了加强施工质量管理外，还要从桥梁设计理念和结构体系和构造的角度做好耐久性的设计。

2.4 做好日常的养护工作

我国长期以来一直存在着养路不养桥的现象，除了受到资金问题的影响外，主要是思想认识问题。桥梁的养护工作主要通过检查与检验，系统地掌握桥梁的技术状况，较早地发现缺陷、损坏等异常情况，提出养护措施，保证行车安全，延长使用寿命；另外还要掌握交通状况，取缔桥梁不正当使用及非法占用，严格管理超载车、特种车过桥，并采取相应的防护、加固措施，减小桥梁损坏。对可能发生台风、暴雨、暴雪、地震、火灾、流冰、洪水危害的桥，应作好各种应防范措施及急处理措施。对通过检验，需进行限载、限速或停止交通的桥梁，应及时办理审批手续并进行交通管制。对桥梁各部分经常保养，对检查发现的缺陷、损坏处进行及时的维修，对检验不能维持原设计载重等级要求者，应有计划地进行维修加固，建立和健全完整的桥梁技术档案。

3 结论

做好桥梁的设计及管理、养护工作，确保桥梁的耐久性并延长其使用寿命，不仅关系到交通安全，而且也关系到城市经济的健康发展。桥梁的耐久性问题是当前桥梁建设过程中急需解决的问题，具有非常重要的现实意义和深远的社会影响。相信通过工程技术人员和科研人员的一致努力下，一定能将耐久性落到实处并取得显著成效。