桥梁耐久性探析
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【摘要】：混凝土结构桥梁是目前在我国公路和市政建设中应用最为广泛的桥梁。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的不同程度的损坏；在设计和施工过程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，这些问题的存在对桥梁的耐久性、桥梁的使用寿命造成了严重的影响。因此，从多方面对混凝土桥梁结构的耐久性设计的分析和研究是非常必要的。 【关键词】：桥梁负荷；使用寿命；混凝土结构；耐久性设计；桥梁细部构造
随着我国经济的发展,公路建设已取得了突飞猛进的发展. 桥梁建设是国家重要的基础建设之一,随着近年来交通运输量大幅度的提高,行车密度及车辆载重越来越大,公路桥梁在交通工程中的重要性与日俱增，使得人们对桥梁的安全性、耐久性越来越重视。
一、我国当前桥梁结构耐久性现状
目前，在我国结构设计的过程中，往往会出现这样的问题：在设计中，仅仅考虑到强度的问题，却忽视了耐久性；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，然而，结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。在实际的桥梁设计中，对于耐久性问题，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计（从材料、结构措施及设计程序上上保证耐久性，并明确声明在何种维护和使用条件下，桥梁具有哪种程度的耐久性）。
从总体上看，我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善。桥梁设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析与构件和连接的设计，并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证桥梁结构的安全性。但是，许多设计人员往往只重视规范对结构强度计算上的安全度需要，却忽视了从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的耐久性和安全性。
二、桥梁耐久性设计内容
1、桥面铺装设计 桥面铺装是桥梁与车辆直接接触的部件，也是桥面排水的第一道防线。桥面铺装不但承受着来自汽车的冲击碾压剪切，而且承受着主梁传递的反复应力和挠变，所以，桥面会经常出现早期损坏，进而破坏桥面防水系统，最终导致主梁受桥面水影响而腐蚀主筋，铺装混凝土逐渐与主梁剥离，削弱了主梁的受力性能，影响了整个结构的安全性和耐久性。通常，在结构设计中会通过增厚铺装厚度和加强铺装钢筋来解决这一问题，同时，还增强了铺装受力性能。
2、桥面防水层设计 桥面铺装与主梁之间的防水层是防止桥面水渗入主梁的第二道防线。在很多设计中仅仅单一采用防水混凝土进行防水。防水混凝土属于刚性防水层，一旦开裂后防水性能就会下降很多。有关专家建议采用防水混凝土与防水层相结合的双重防水型式，可以有效阻断桥面裂隙渗下的水，此外，加强上层沥青混凝土与下层钢筋混凝土的结合也可以达到防水的效果。
3、桥梁伸缩缝设计
随着交通量的不断增加和汽车载重量的增大，桥梁伸缩缝直接接受车轮荷载的反复冲击作用，而且临时表露在大自然中，所处环境比较恶劣，因材料的磨损和疲劳，以及混凝土面板或梁的结合强度不够，桥梁结构最易遭到破坏而又较难修复的部位。
在设计桥梁伸缩缝时，造成伸缩缝的破坏过早，无非是以下方面的原因：（1）设计不合理、考虑不全面均会造成桥梁伸缩缝早期损坏。有些桥梁结构，桥面板端部刚度不足，当桥面板受到汽车荷载作用时，因翼板较薄，横向联系较弱，导致桥面板反复变形过大；（2）伸缩量计算不准确，有的设计工程师在伸缩缝设计过程中只注重计算桥梁的伸缩量，导致伸缩量计算不准确，没有考虑到伸缩装置装置时的实际温度对伸缩装置的影响，伸缩装置自身无法或很难调整初始位移量，造成选型不当，选用了过小的伸缩间距，导致伸缩装置破损；（3）设计方面对施工的实际情况考虑不足，没有严格规定伸缩装置两侧的后浇混凝土和铺装层材料的选择、配合比、密实度和强度，发生不同水平的破坏，致使伸缩装置营运质量下降。
三、桥梁防水设计
桥梁破坏的模式主要有盐结晶胀裂模式、水冻融破坏模式、盐冻破坏模式、钢筋锈蚀破坏模式、碱-骨料反应破坏模式等等，而最基本的桥梁防水的失效或根本没有防水措施，是所有病害发生的主要诱因。由于水泥混凝土收缩裂缝及工作缝的存在，水会从这些缝隙中渗入到梁板表面，以致沿梁板表面的缝隙进入梁板中，腐蚀梁板的混凝土和钢筋，将对桥梁的使用寿命造成极大的威胁。桥梁防水系统的设计，就是设法将水与混凝土隔离，使水不能进入混凝土本体，尤其不能进入裂缝中去。系统包括以下几方面。
1、使用防水混凝土
在混凝土经常接触水的部位都应该使用防水混凝土，保证本身的密实性和防腐蚀的性能。尤其是桥面和下部结构水位浮动的部位。在混凝土中加入粉煤灰或超细粉等可以减少水泥带入的碱量，加太钢纤维深丙烯纤维可以对膨胀、开裂起到阻裂作用，并具有很好的抗渗能力，达到自防水的基本要求。
2、桥面防水涂层
无论桥面混凝土施工质量如何好，都不能保证桥面完全不开裂。所以，在桥面水泥混凝土铺装层上面应给设置防水层。防水层不但要求自身具有防水作用，而且要求其与水泥混凝土和沥青混凝土都有很好的亲和性，附着力好，能够与水泥、沥青混和料牢固地粘结。否则就成为一个层问抗剪力很低的夹层，不但不能起到防水的作用，而且还将导致桥面沥青混凝土出现拥包、滑移等现象，直至松散、破坏。
3、桥面雨水孔与水落管
桥面雨水孔与水落管的设置应该像屋面一样的严格，但是无论设计还是施工，都容易忽略。常见的问题主要表现在下面几点：收水口小，不能及时将水泄走；收水口标高高于周围标高，造成积水；收水口高出水泥混凝土表面，而且周围混凝土不密实，造成管周围漏水；出水管过短，发生尿檐现象。从而导致收水口周围以及边梁外侧混凝土的破坏。
四、桥梁结构的注意事项
1、做好与桥面泄水管衔接的设计。在设计桥面泄水管时，在保证其具有一定横向坡度外，还需注意其与桥面防水层的连接，以使防水层间水可通过泄水管流出，防止层间积水。
2、施工方面需要重点控制混凝土的施工质量。在材料方面，需要注意控制最低强度等级、水灰比、最小水泥用量、最大氯离子含量、最大碱含量等。 在施工工艺方面，还要重点对混凝土的养护最短工期、混凝土的振捣方式。
另外，还要注意钢筋的防锈以及各个施工环节的衔接。如预制梁的存梁期不宜过长，否则梁板反拱过大、上缘受拉，会造成早期破坏以及桥面铺装厚度的不足。
3、管理和维护
桥梁结构的耐久性需要有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。
此外，对于一些非永久性的构件要做到及时维修和更换，如伸缩缝、支座、保护涂层等管理单位应做到及时维修与更换。还应该加强对超限车辆的通行控制。
结束语
伴随我国经济和交通运输的飞速发展,交通运输量大幅度的不断增长,桥梁的安全性和耐久性一直是业内关注的焦点,而影响桥梁安全性和耐久性的因素很多, 本文对于常规设计中一些容易被忽视的问题进行详细的阐述，加强对这些细节的重视，采取一些必要的措施，就可以解决这些细节问题，从而提高公路桥梁结构的耐久性。
参考文献
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