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前言

　　橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)就是以最經(jīng)濟(jì)的途徑來(lái)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的功能要求,使得橋梁結(jié)構(gòu)在施工和使用期間內(nèi)能承受各種預(yù)期荷載作用。橋梁在建造和使用的過(guò)程之中，一定會(huì)受到環(huán)境、有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，并要承受車(chē)輛、風(fēng)、地震、疲勞、人為因素等等的外來(lái)作用，同時(shí)橋梁所采用的材料自身性能也會(huì)在不斷退化，從而會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分的不同程度的損傷和劣化。大量病害實(shí)例同時(shí)也證明，除施工和材料方面原因以外，影響結(jié)構(gòu)耐久性決定性因素的是設(shè)計(jì)上的缺陷。橋梁會(huì)出現(xiàn)安全性和耐久性差得現(xiàn)象，也有施工方面的問(wèn)題，同時(shí)在橋梁設(shè)計(jì)的領(lǐng)域，特別是在關(guān)于橋梁施工和使用期安全性問(wèn)題，還是有許多可以改進(jìn)地方的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案，其次就是結(jié)構(gòu)得分析與構(gòu)件和連接設(shè)計(jì)，并取用規(guī)范規(guī)定安全系數(shù)或可靠性指標(biāo)以保證結(jié)構(gòu)安全性。

　　
　　一、滿(mǎn)足了結(jié)構(gòu)混凝土的耐久性基本要求： 
　　
　　近些年來(lái),不少的橋梁發(fā)生了倒塌嚴(yán)重事故,造成很多不該有的人間悲劇。通過(guò)調(diào)查的分析結(jié)果來(lái)表明,很多事故都是因?yàn)樵O(shè)計(jì)得不規(guī)范或施工過(guò)程不注意質(zhì)量控制造成的。施工中出現(xiàn)的偷工減料、工程腐敗,設(shè)計(jì)中態(tài)度的不嚴(yán)謹(jǐn),計(jì)算錯(cuò)誤等等都是造成橋梁出現(xiàn)安全隱患的重要因素。目前,橋梁設(shè)計(jì)耐久性的設(shè)計(jì),常常只是去作為一個(gè)參考的價(jià)值,而不是具體計(jì)算的出其應(yīng)有安全的使用年限,更不會(huì)對(duì)橋梁的耐久性進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)研究。這種現(xiàn)象在一定程度上導(dǎo)致了橋梁事故發(fā)生頻繁、結(jié)構(gòu)使用性能差、耐久性也差嚴(yán)重的后果,同時(shí)也背離了國(guó)際上對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性、安全性、適用性日益重視得發(fā)展趨勢(shì)。
　　
　　提高了混凝土自身耐久性主要取決于混凝土的材料組成，其中水灰比、水泥用量、強(qiáng)度等級(jí)均對(duì)耐久性有較大影響?！稑蛞?guī)JTGD62》中明確規(guī)定不同使用環(huán)境下，結(jié)構(gòu)混凝土最基本的要求，對(duì)影響混凝土耐久性最大的水灰比、最小水泥用量、最低強(qiáng)度等級(jí)、最大的氯離子含量和堿含量做出限制規(guī)定，這是《橋規(guī)JTGD62))對(duì)公路是橋涵結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)基本要求，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照去執(zhí)行。 
　　
　　二、加大鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度
　　
　　鋼筋混凝土是鋼筋與混凝土構(gòu)成的一種復(fù)合型建筑材料,由鋼筋外邊緣到混凝土表面的最小距離稱(chēng)為保護(hù)層厚度。鋼筋保護(hù)層的主要作用就是滿(mǎn)足了混凝土構(gòu)件截面受力需要,保護(hù)鋼筋不會(huì)被銹蝕,保證了結(jié)構(gòu)正常的使用。一般情況而言，只有保護(hù)層混凝土的碳化，鋼筋表層鈍化膜遭到破壞，鋼筋才會(huì)有可能銹蝕。鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)使用的壽命、使用安全性有著直接的關(guān)系。國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范對(duì)鋼筋混凝土受力鋼筋保護(hù)層厚度又提高了一級(jí)，這更加說(shuō)明了受力鋼筋的保護(hù)層對(duì)結(jié)構(gòu)使用得耐久性、安全性、抗腐性、抗碳化、抗火災(zāi)等有重要作用。鋼筋混凝土的碳化深度與使用時(shí)間成正比。受碳化影響混凝土表面的強(qiáng)度、密實(shí)度降低，使水蒸汽或其他有的害氣體很容易侵入混凝土。當(dāng)保護(hù)層完全碳化后，水蒸汽或者其他有害氣體就會(huì)直接侵蝕到鋼筋，鋼筋就會(huì)銹蝕，保護(hù)層越薄的話碳化所需時(shí)間表也會(huì)越短。鋼筋表面銹蝕繼而產(chǎn)生膨脹力（其膨脹力在混凝土體積中一般要增加2～4倍），銹蝕形成并向外脹力，拱裂混凝土的保護(hù)層，使氣體直接滲入，侵蝕受力鋼筋，影響了結(jié)構(gòu)安全和使用壽命。因此，加大鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度，是保護(hù)鋼筋免于銹蝕，提高混凝土的結(jié)構(gòu)耐久性最重要措施之一。鑒于此，《橋規(guī)JTGD62》給出鋼筋最小的混凝土保護(hù)層的厚度，但其與國(guó)際上的較為通用設(shè)計(jì)規(guī)范相比較，還是有點(diǎn)差距的。設(shè)計(jì)時(shí)適當(dāng)?shù)募哟箐摻罨炷帘Ｗo(hù)層厚度會(huì)對(duì)提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性有著非常有益的。
　　
　　三、加強(qiáng)構(gòu)造配筋
　　
　　混凝土結(jié)構(gòu)任何損傷與破壞，一般都是首先在混凝土中出現(xiàn)的裂縫，裂縫是反映混凝土結(jié)構(gòu)病害的晴雨表，反過(guò)來(lái)，裂縫存在會(huì)增加混凝土的滲透性，提供了使侵蝕破壞的作用逐步升級(jí)，混凝土耐久性在不斷下降的渠道。當(dāng)混凝土開(kāi)裂后，侵蝕的速度將會(huì)大大加快，形成導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的進(jìn)一步退化的惡性循環(huán)。因此，防止和控制混凝土裂縫，對(duì)提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是十分重要的。控制混凝土的裂縫，除按規(guī)范要求控制正常使用極限狀態(tài)的工作裂縫以外，更重要的是要采取構(gòu)造措施，控制混凝土施工及使用的過(guò)程中大量出現(xiàn)非工作的裂縫。《橋規(guī)JTGD62》突出強(qiáng)調(diào)了加強(qiáng)水平防縮鋼筋和箍筋在控制裂縫中的作用，提高了水平防收縮鋼筋的配筋率和箍筋間距的規(guī)定，其指標(biāo)都要比老橋規(guī)有所提高，這是為防止和控制收縮裂縫的重要構(gòu)造措施。
　　
　　四、提高后張法預(yù)應(yīng)力的鋼筋管道壓漿質(zhì)量
　　
　　后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿質(zhì)量是影響預(yù)應(yīng)力混凝土粱耐久性的關(guān)鍵因素之一?！稑蛞?guī)JTGD62》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿用的水泥漿抗壓強(qiáng)度不得低于30MPa，其水灰比為0.4～0.5，為減少收縮，還可通過(guò)試驗(yàn)摻入適量膨脹劑《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與施工指南》CCESO1—2004認(rèn)為，預(yù)應(yīng)力鋼筋的銹蝕會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的突然破壞，事先不易發(fā)現(xiàn)，在耐久性設(shè)計(jì)中必須要特別的重視，并采用多重防護(hù)的手段。對(duì)此，對(duì)于可能遭受氯鹽侵蝕的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力筋、錨具、連接器等等鋼材組件的應(yīng)采用環(huán)氧涂層或者涂鋅，后張預(yù)應(yīng)力體系管道必須具有良好的密封性能，不能使用金屬的螺旋管，宜采用有良好密封性能的高密度塑料波形管。同時(shí)，管道的灌漿材料和灌漿的方法要事先通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，盡可能降低漿體硬化后所形成的氣孔，并采用真空灌，必要時(shí)還是可以在灌漿材料中摻入適量的阻銹劑。
　　
　　五、在結(jié)構(gòu)局部使用的防腐材料
　　
　　目前，我國(guó)大量的修建L=l6～25m的多跨現(xiàn)澆連續(xù)鋼筋混凝土箱梁結(jié)構(gòu)的橋梁，由于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是一種必然地帶裂縫工作的結(jié)構(gòu)，因而在負(fù)彎矩區(qū)總是會(huì)出現(xiàn)負(fù)彎矩的裂縫，鑒于負(fù)彎矩區(qū)裂縫是一種向上開(kāi)口的“v”。形裂縫，橋面水容易滲入，遭受長(zhǎng)期浸蝕后，負(fù)彎矩鋼筋的銹蝕問(wèn)題是應(yīng)予以重視的問(wèn)題。近年來(lái)，由國(guó)外引進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋已在國(guó)內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)，應(yīng)用于一般的鋼筋混凝土負(fù)彎矩區(qū)鋼筋中，這對(duì)保證結(jié)構(gòu)耐久性無(wú)疑是一個(gè)很好的事情。再如，英、美等國(guó)調(diào)查均發(fā)現(xiàn)錨頭區(qū)有鋼絲銹蝕的問(wèn)題，甚至也發(fā)生過(guò)橋梁得倒塌事故，因而張拉結(jié)束以后應(yīng)用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿封堵錨頭就可有效防銹。
　　
　　六、加強(qiáng)橋面鋪裝層防水設(shè)計(jì)
　　
　　橋面滲水排除和防滲漏的問(wèn)題，都將涉及到橋梁的耐久性問(wèn)題。橋面鋪裝防水層會(huì)對(duì)橋面的防護(hù)有著重要作用，必需精心的設(shè)計(jì)與施工。橋面鋪裝層應(yīng)采用密實(shí)性較好的C30以上等級(jí)的混凝土，混凝土的鋪裝層內(nèi)應(yīng)該設(shè)置鋼筋網(wǎng)，防止混凝土開(kāi)裂。應(yīng)采用復(fù)合纖維混凝土和在混凝土中摻入得水泥基滲透結(jié)晶材料(賽柏斯)，都能收到較好防水的效果。橋面鋪裝層頂面應(yīng)該設(shè)置防水層，特別是連續(xù)粱(或懸臂粱)的負(fù)彎矩段更應(yīng)十分重視防水層設(shè)計(jì)。此外，還需要加強(qiáng)泄水管的設(shè)計(jì)，應(yīng)特別注意在泄水管周邊構(gòu)造的細(xì)節(jié)處，加強(qiáng)伸縮縫處排水的設(shè)計(jì)，防止水分會(huì)從伸縮縫處滲入粱內(nèi)。高速公路橋面鋪裝的早期破損以及板梁鉸縫漏水現(xiàn)象，會(huì)引起人們對(duì)橋面防水層施工的工藝、材料關(guān)注。選擇合適的防水層型式不僅僅能會(huì)起到良好的防水效果，保證橋梁的主體結(jié)構(gòu)安全，還能延長(zhǎng)橋面鋪裝使用的壽命和降低造價(jià)成本。優(yōu)良的橋面防水層應(yīng)該具有如下的特性：1、與橋面砼有著良好粘結(jié)性，不起皮，不脫落。
　　
　　2、與瀝青混凝土的橋面鋪裝能粘結(jié)成一個(gè)整體。
　　
　　3、不透水、抗刺破，有一定抗拉強(qiáng)度和延性的適應(yīng)變形。 
　　
　　4、對(duì)橋面的砼表面質(zhì)量并無(wú)特殊要求，施工方便易行。
　　
　　七、結(jié)束語(yǔ) 
　　
　　綜上所述，安全性不足是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)迫切需要解決的問(wèn)題。研究發(fā)現(xiàn)，引起混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性失效原因存在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工以及維修的各個(gè)環(huán)節(jié)中。公路的橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方式方法,其不僅僅考慮到設(shè)計(jì)參數(shù)中的設(shè)計(jì)向量、目標(biāo)的函數(shù)和約束函數(shù)隨機(jī)性、模糊性和未確知性等等,以及材料和施工的質(zhì)量不確定性,使得設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)利用橋梁結(jié)構(gòu)的目標(biāo)可靠度或失效概率,來(lái)描述出更為科學(xué)和定量的安全可靠的程度,實(shí)現(xiàn)安全、適用、耐久的設(shè)計(jì)要求;另外其還考慮到不同功能的失效概率和失效損失造成的失效損失期望、結(jié)構(gòu)運(yùn)行和維修費(fèi)用等等在內(nèi)經(jīng)濟(jì)的指標(biāo),來(lái)考慮如何以最低的造價(jià)實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)效益,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、合理和美觀設(shè)計(jì)的要求。