桥梁混凝土耐久性设计

摘要：随着城乡建设的不断发展，城市桥梁和公路桥梁的负荷越来越重，造成混凝土结构桥梁不同程度的损坏；在设计和施工过程当中不注重细部结构的设计也是造成桥梁耐久性的一个很重要的因素，这些问题的存在严重影响了桥梁的使用寿命。本文阐述了桥梁混凝土耐久性的不足，对其原因进行了分析，并对桥梁混凝土耐久性设计的内容进行了阐述，对混凝土耐久性设计进行了探讨，希望对桥梁混凝土耐久性设计有所帮助。

关键词：桥梁；混凝土；耐久性；设计

中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号：

一.前言

长期以来，由于“重强度薄耐久”的设计思想的影响，大量的混凝土结构出现了由于耐久性不足而过早老化的现象。混凝土结构的这一弊端造成的负面影响和经济损失，引起了越来越多的学者和工程技术人员的关注。混凝土桥梁耐久性问题是一个多影响因素、多变量、多层次的系统问题。对混凝土桥梁进行科学的耐久性设计，已成为当今混凝土桥梁耐久性研究的迫切任务。因而从多方面对混凝土结构耐久性设计的分析和研究是非常必要的。我们应该重视桥梁混凝土耐久性设计,应用高性能混凝土，以保证桥梁在使用环境下安全地工作。 二.混凝土耐久性的不足及原因分析

1.工程设计的耐久性标准低。结构设计规范主要考虑荷载作用下的结构安全性，环境作用下的耐久性设计处于次要地位，有很多指标都是定性的规定，在一些细部构造设计方面存在一定的漏洞。规范中没有对设计寿命和耐久性明确要求。规范在耐久性设计方面不能随着今年来水泥的性能、施工条件、环境条件的巨大转变而与时俱进。 2.工程施工过程中片面的追求施工进度。由于混凝土强度等级的提高和施工进度的加快，实际耐久性质量大幅度下降。在一些桥梁的混凝土施工中添加早强剂，使其内部结构和后期强度发展不良，易开裂，耐久性降低。养护不良使表层混凝土的抗渗性成倍降低，使钢筋开始锈蚀的年限成倍缩小。 3.在桥梁运营过程中缺少正常的检测和维修。结构耐久性需要正确使用和正常检测与维修相配合。重新建、轻维修是桥梁建设管理工作中的重大缺陷，对于基础设施工程，应在设计中进行结构全寿命经济分析与评价，只有适当加大初始投资费用，强化结构耐久性，才是最经济有效的途径。

三.桥梁混泥土耐久性设计

桥梁的耐久性设计应包括三大部分，一是结构耐久性设计，二是材料自身的耐久性设计，三是结构的整体性预防保护设计。具体的内容应体现于以下：

1.结构的耐久性设计

（一）构件外形有利水的排除

结构的外形构造要尽量避免雨水、水汽和有害物质在混凝土表面上的积聚直接侵袭主体结构。过去的桥梁设计对此考虑的不周，雨水通过栏杆外侧流向边梁，所以边梁外侧病害最严重。要求栏杆等外侧构造圆滑，并有滴水檐。墩台顶面设计成5%外向斜面，或斜面向内以便水汇集集中排除。

（二）上部结构应尽量选用现浇形式

过去的桥梁预制安装的比较多，尤其焊接连接的预制梁之间，在使用过程中容易在连接处发生应力集中，过早出现病害，病害发展过快的现象，而现浇结构、先简支后连续结构、简支梁结构梁与梁之间现浇连接的病害相对较轻，所以应优先选用，如采用现浇的防撞墙，找平层与湿接头混凝土一起浇筑，使预制梁接缝和桥面找平层成为一体，共同参加工作，可以大大提高接缝处的抗拉强度。

（三）盐渍土或滨海等严重腐蚀环境应选用大跨径预应力粱

盐渍土或滨海地区，混凝土的腐蚀主要体现在桥梁的下部结构，大气中的盐分对上部结构的作用相对要弱得多。采用预应力技术加大粱体跨径，尽量减少下部桩基、墩台的数量，可在投资规模不变甚至更小的前提下，重点加大下部结构的防护力度。当然，还要综合考虑现场实际、材料与施工技术的水平。

（四）增加混凝土保护层厚度

混凝土保护层的主要作用是使梁板内钢筋免遭锈蚀，尤其应注意与周围环境相联系，与混凝土的操作工艺相联系，以保证结构在应有的使用寿命期内，其功能完好。目前国际的总趋势宜使保护层适当加厚，以延缓因碳化引起的钢筋锈蚀，从而使结构物的耐久性得到增加，纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度，应根据环境类别及混凝土强度来确定。

（五）桥梁结构防水设计

桥面设计良好畅通的排水系统，是保持桥梁结构不受或较少受水蚀的条件，但考虑水侵蚀的影响，除主梁外还会涉及盖梁、墩柱、桥台等，这些部位的防水设计也十分重要。桥面的纵坡、横坡必须符合设计要求，泻水管的布置合理，使桥面排水通畅，另外在桥面铺装层设计和泻水管的构造上应考虑沥青混凝土层间水的排放。将防水层的设计在全桥范围内进行整体考虑．特别是在伸缩缝处、泄水管处、防撞墙与分隔带边缘，等特殊部位做到防水层的连续性，使其防水层的设置更趋于合理。

2．材料的耐久性设计

（一）普通混凝土的高性能化

以前的设计规范中，主要考虑混凝土的强度。随着耐久性意识的提高，普通混凝土逐步向高性能方向发展。通过加入比水泥颗粒更细小的掺加料如微硅粉、优质粉煤灰、矿渣，并采用高效减水剂使混凝土可以采用较低的水灰比、较小的用水量的手段，混凝土的整体性能得到大幅度提高，在有抗冻要求的环境下还应掺用引起剂。在混凝土强度提高的同时，密实度增加，混凝土自身抗渗性提高，大大提高混凝土的耐久性。

（二）钢筋阻锈剂的应用

对于钢筋防护而言，在任何情况下混凝土质量都是最重要的。如果混凝土材料或施工质量不好，或设计有缺陷等都会加速病害的发生和发展速度。在高质量混凝土的基础上掺加钢筋阻锈剂，被认为是长期保护钢筋延缓腐蚀破坏、实现设计寿命的最简单、最经济和有效的技术措施。加入钢筋阻锈剂能起到两方面的作用：一方面推迟了钢筋开始生锈的时间，另一方面，减缓了钢筋腐蚀发展的速度。

（三）桥面防水层

桥梁因为承受振动荷载，桥面防水层宜采用柔性的涂料与卷材，防水涂料与防水卷材，应根据结构形式、施工环境等综合因素来考虑。设计人员应高度关注国内外新型防水材料和施工工艺的发展，在充分了解防水材料性能的基础上，根据结构受力特性和桥面铺装材料性能及施工特点来确定防水设置方案，在设计图纸上体现细化的防水设计、选材说明，不能由施工人员或业主方确定材料的选用与施工工艺。

3．结构的整体性预防保护设计

（一）混凝土的预防性保护

在许多场合，单靠桥梁结构的自防水是不够的，强化防腐蚀是必要的手段。如使用密封剂和涂装材料。其功能主要是减少钢筋混凝土结构中的电解液，从而减缓电化学锈蚀反应的进程。

（二）桥面铺装的预防性保护

沥青混凝土的高孔隙率令水可以自由进出，导致了沥青与骨料之间粘结的严重破坏，重复的冻融循环引起沥青混凝土的破坏和功能恶化，化冰盐中的氯离子渗透加快了沥青的氧化过程，引起沥青基体变硬，从而导致裂缝的形成、进而桥面松散。专用于沥青路面的渗透性密封剂和防水剂已经在欧美大面积应用，国内也有应用并正在积极开发此类产品。此类材料防止了水及其他液体的渗透，可以大大延长沥青混凝土的使用寿命，减少桥面的维护费用。

四.结束语 提高混凝土桥梁耐久性是一项系统工程，要从设计、选材与施工、维护各个环节着手，特别要以体现设计为前提、为龙头的指导思想，建立整体性防水和预防性保护的理念，改进我国桥梁防水、防腐结构设计。耐久性预测不可能是一本精确的科学，结构使用寿命的预测只能是个估计。只要能够有足够的重视，在工程实践中要不断进行总结，吸取经验教训，结合已有的设计经验和当地工程建设实践认真进行混凝土耐久性设计，完全可以把这些细节问题通过代价并不高的方式加以解决。

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