從建造和使用角度初探提高橋梁耐久性

聞建忠

摘要 根據我國建筑行業現行的標準，橋梁在100 年內不應存在大修問題。而我國的現狀是不到10 年有的橋梁就面臨大修。因此，在我國大力推進城市化進程、橋梁建設掀起熱潮的今天，橋梁的耐久性問題就越來越受到重視。本文從橋梁的建造設計、使用和養護全過程對如何提高橋梁耐久性進行初步探討。

關鍵詞 橋梁；建造；使用；耐久性

中圖分類號 U445 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2009）04-0050-02

1 從設計建造全過程重視橋梁的耐久性

在工程建設中，設計工作的優劣對其他工作的開展具有導向作用。施工和監理主要是在符合國家現行規范的要求下實現設計思想。因此，必須在設計之初，從路線選擇、結構選型、結構構造措施、結構保護措施等進行多角度研究，以整體的眼光考慮橋梁的耐久性。其中涉及了從結構設計，原材料的選用到專業技術的應用等一系列過程

1.1 從設計環節起提高保護層的厚度，采用特殊工藝技術適應外部環境

橋梁混凝土保護層的主要作用是使梁內鋼筋免遭誘蝕，所以在設計中應注意根據混凝土的操作工藝和周圍環境，保證結構在預期的使用壽命期內功能完好。露天的混凝土，其主筋的保護層厚度一般為5.0cm，箍筋、系筋和螺旋筋的保護層厚度一般為3.8cm。在海洋性或其他特殊外露條件下，混凝土保護層的厚度應適當增加，并且在海水中或處于易受腐蝕的環境時，其保護層應加厚更多，且要求混凝土要密實、不透水，并采取一定的防腐措施，根據環境的銹蝕程度選擇不同類型的鋼材，對極易受銹蝕的鋼材進行熱處理。

1.2 慎重設計橋面防滲構造，提高橋梁耐久性

眾所周知，橋面滲水的排除和防滲漏是提高橋梁的耐久性的重要因素。以前國內主要采用三油二氈式防水構造，從60年代起開始改用防水混凝土構造，但防水混凝土歸屬于剛性防水的范疇，其實際防水效果在目前尚未得到證實。近年來由于高速公路蓬勃興起，目前國內廣泛地采用的是FYT-I 型( 屬于柔性防水范疇) 和M1500 型( 屬于剛性防水范疇) 防水構造。

1.3 減小現澆鋼筋混凝土連續箱梁的負彎矩鋼筋

由于普通鋼筋混凝土結構是必然地帶裂縫工作的結構，因而在負彎矩區經常會出現負彎矩裂縫。其配筋量設計常由大裂縫寬度的限值進行控制，這樣在結構的合理性方面就隱存有缺陷。負彎矩裂縫是一種向上開口的“V”形裂縫，橋面水容易滲入，遭受長期浸蝕后，負彎矩區的鋼筋就容易出現銹蝕問題。目前國內已經可以生產環氧樹脂涂層鋼筋，可以在高等級公路橋中試用，然后再推廣應用于一般R.C. 負彎矩區的主筋中，將會大大提高橋梁結構的耐久性。

1.4 做好環氧砂漿對錨頭的封堵工作

灌漿工藝對結構的耐久性也起舉足輕重的作用，應予重視。特別是采用懸拼結構時，對其接縫的防水處理尤其關鍵。以前也曾發生過由于錨頭區鋼絲銹蝕導致的橋梁倒塌事故，因而建議張拉結束后應立即用環氧砂漿封堵錨頭防銹。耐久性的問題，不僅涉及以上幾個方面，還涉及如使孔道灌漿的飽滿、做好斜拉索的防題、伸縮縫的防漏、支座的防塵等。另外在高等級公路上廣泛采用的先簡支后連續的結構體系，無論對橋面平整度或對橋梁抗震性能都有很多優點。但作為后連續的主要力筋采用扁波紋管穿束張拉，對其灌漿后的耐久性卻會產生一定影響。

2 合理使用并做好養護工作，延長橋梁使用壽命

在橋梁的使用過程中，一定會受到環境以及有害物質的侵蝕，并要承受行駛車輛、風吹、地震、疲勞、超載、人為因素等的影響。并且隨著時間的推移，橋梁所用材料的自身性能也會不斷減退，導致不同程度的損壞。雖然目前很少出現橋梁嚴重損壞或者倒塌的情況，但很多橋梁進行多次修復的情況卻屢見不鮮。這不但影響了橋梁的使用而且造成了一定的經濟損失。所以要合理使用并做好養護工作就成為延長橋梁使用壽命的重要因素。

2.1 重視對疲勞損傷的研究

橋梁結構承受的車輛荷載和風荷載是動荷載，會在結構內產生循環變化的應力，不但會引起結構振動，還會引起結構累積疲勞損傷。鑒于橋梁采用的材料并非均勻和連續的，在循環荷載作用下，這些微缺陷會逐漸發展，最終形成損傷，并在材料中形成裂紋等。如果宏觀裂紋不得到有效控制，很可能會引起材料、結構的脆性斷裂。但早期疲勞損傷往往不易被檢測，所以其帶來的后果往往非常嚴重。 疲勞損傷一直被認為是鋼橋設計中的核心問題，近20 年來，疲勞損傷的研究已進入混凝土結構，但對于使用期受腐蝕的鋼筋混凝土構件的動態性能和疲勞性能的研究還有待加強。

2.2 充分重視橋梁的超載問題

目前在我國公路運輸中普遍存在橋梁通行的車流量超過原設計，車輛違規超載的問題。橋梁的超載一方面會使橋梁疲勞應力幅度加大，損傷加劇，甚至引發一些結構破壞；另一方面，由于超載造成的橋梁內部損傷不能恢復，將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態發生變化，可能嚴重影響橋梁的安全性和耐久性。如混凝土橋梁一直被認為具有足夠的耐久性，但在汽車超載作用下，可能發生開裂。裂縫即使在荷載卸除后能夠閉合，但由于混凝土結構內部已經受到損傷，構件的開裂彎距降低，剛度下降。于是在正常使用荷載作用下，本來不該開裂的結構也會產生裂縫，或本來較小的裂縫也會產生較大的變形。所以除了交管部門要加強管理外，對超載帶來的后果要進行深入研究。

2.3 積極借鑒國外的經驗和成果

國內橋梁設計與設計期望相比一般存在振動過大、線形不平順、接頭跳車、結構開裂和變形等問題，并且耐久性和安全性也不是很好，一般使用壽命短、維護費用高、安全事故也比較頻繁。這主要與目前國內施工質量和管理水平較低有關，并且這種現狀也不可能在短期內得到解決。所以工程設計人員應該充分考慮到現階段的施工和管理水平及材料工藝水平，采用適當的安全度和設計方法來保證橋梁使用性能達到較高的水平。特別要注意合理選擇結構體系或使用材料，做好結構細節的處理，提高橋梁的耐久性和安全性。在歐洲國家，非常重視對結構物的性能設計，包括結構的變形、裂縫、振動、強健性、美觀、耐久性能、疲勞性等設計。為了使結構性能良好，在運營過程中除了保證最低的安全性要求外，耐久性、抗腐蝕、耐疲勞性、美觀等也會得到高度重視。還會研究結構在使用過程中表現出來的服務性能，分析使性能受到弱化的原因和其發生的機理、規律，尋求新的結構設計理念和方法。同時，不僅考慮建造成本，而且重視營運期的維護成本和與使用壽命相對應的成本效益。

目前我國橋梁安全性和耐久性不足已成為迫切需要解決的問題，所以要積極借鑒國外成功的經驗和做法。除了加強施工質量管理外，還要從橋梁設計理念和結構體系和構造的角度做好耐久性的設計。

2.4 做好日常的養護工作

我國長期以來一直存在著養路不養橋的現象，除了受到資金問題的影響外，主要是思想認識問題。橋梁的養護工作主要通過檢查與檢驗，系統地掌握橋梁的技術狀況，較早地發現缺陷、損壞等異常情況，提出養護措施，保證行車安全，延長使用壽命；另外還要掌握交通狀況，取締橋梁不正當使用及非法占用，嚴格管理超載車、特種車過橋，并采取相應的防護、加固措施，減小橋梁損壞。對可能發生臺風、暴雨、暴雪、地震、火災、流冰、洪水危害的橋，應作好各種應防范措施及急處理措施。對通過檢驗，需進行限載、限速或停止交通的橋梁，應及時辦理審批手續并進行交通管制。對橋梁各部分經常保養，對檢查發現的缺陷、損壞處進行及時的維修，對檢驗不能維持原設計載重等級要求者，應有計劃地進行維修加固，建立和健全完整的橋梁技術檔案。

3 結論

做好橋梁的設計及管理、養護工作，確保橋梁的耐久性并延長其使用壽命，不僅關系到交通安全，而且也關系到城市經濟的健康發展。橋梁的耐久性問題是當前橋梁建設過程中急需解決的問題，具有非常重要的現實意義和深遠的社會影響。相信通過工程技術人員和科研人員的一致努力下，一定能將耐久性落到實處并取得顯著成效。