橋梁耐久性設(shè)計(jì)方法探究

曾 智

(重慶市渝航交通工程有限公司，重慶 404100)

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橋梁耐久性設(shè)計(jì)方法探究

曾 智

(重慶市渝航交通工程有限公司，重慶 404100)

針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的病害類型及損傷機(jī)理，從混凝土養(yǎng)護(hù)、澆筑、模板拆除等方面，提出了橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的施工控制要點(diǎn)，并闡述了橋梁耐久性的設(shè)計(jì)方法，旨在延長(zhǎng)橋梁的使用年限。

橋梁，耐久性，混凝土，損傷機(jī)理

1 橋梁結(jié)構(gòu)耐久性常見(jiàn)病害和損傷機(jī)理

造成橋梁耐久性下降的病害就上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)是非常多的。就主要的常見(jiàn)病害進(jìn)行簡(jiǎn)要的探究，闡述它們?cè)跇蛄航Y(jié)構(gòu)耐久性中的影響。橋梁結(jié)構(gòu)病害主要存在于附屬設(shè)施和主體結(jié)構(gòu)方面，附屬設(shè)施方面包括橋面鋪裝早期破壞、伸縮縫病害、橋頭跳車、支座受害和單板斷裂，而主體結(jié)構(gòu)方面主要包括表層病害和結(jié)構(gòu)裂縫。

1.1 橋梁耐久性常見(jiàn)病害分析

1)橋面鋪裝早期破壞現(xiàn)象。

橋面鋪裝層不僅在結(jié)構(gòu)上可以使橋梁更加美觀，駕駛員行車平順，更重要的是它在受力上可以使得集中的車輛荷載均勻分布到橋面板上，減小橋面板的受力。但是隨著重型車輛的不斷激增以及材料發(fā)展的限制，常常會(huì)導(dǎo)致橋面鋪裝層出現(xiàn)裂縫，裂縫一旦出現(xiàn)，將對(duì)于橋梁結(jié)構(gòu)受力和外觀服務(wù)質(zhì)量尤為不利。因此，減小裂縫的出現(xiàn)是當(dāng)下橋梁工作者最應(yīng)該解決的問(wèn)題之一。

2)伸縮縫病害。

伸縮縫的破壞一般是溫度裂縫導(dǎo)致的，溫度裂縫是由于材料的熱脹冷縮而導(dǎo)致的；這種裂縫常常發(fā)生在晝夜溫差和季節(jié)溫差比較大的地區(qū)。當(dāng)橋面鋪裝層在溫差效應(yīng)下發(fā)生熱脹冷縮時(shí)，其材料質(zhì)軟易發(fā)生拉伸和縮短變形。由于在空間上受到橋面板的限制，其將產(chǎn)生翹曲應(yīng)力和擠壓應(yīng)力。而擠壓應(yīng)力由于存在伸縮縫不易產(chǎn)生裂縫，翹曲應(yīng)力使得橋面板產(chǎn)生縱向裂縫。所以，伸縮縫病害一般發(fā)生在溫度下降過(guò)程中。

1.2 橋梁結(jié)構(gòu)耐久性損傷機(jī)理

1)施工因素。

在橋梁的施工過(guò)程中如果控制不好極容易導(dǎo)致耐久性下降，大多數(shù)主要是由于這幾個(gè)環(huán)節(jié)沒(méi)有做好而導(dǎo)致的：

a.水泥漿拌制太稀造成坍落度偏大，裂縫形成過(guò)程加劇；而太過(guò)粘稠則導(dǎo)致失水干縮形成裂縫，因此，精確的配合比對(duì)于橋梁橋面的質(zhì)量尤為重要。

b.瀝青材料的標(biāo)號(hào)選擇不合格，降低了橋面鋪裝層與橋面板間的粘聚性。橋梁通車后，橋面混凝土容易在車輛荷載的重復(fù)作用下產(chǎn)生裂縫[1]。

c.鋼筋網(wǎng)定位偏移。鋼筋網(wǎng)在進(jìn)行混凝土的澆筑時(shí)，由于施工人員操作不當(dāng)，或者遭到運(yùn)輸機(jī)具碾壓等影響，鋼筋網(wǎng)發(fā)生走位，降低了其本來(lái)的承荷能力，這極容易導(dǎo)致橋面裂縫的。

2)外界環(huán)境的影響。

重載車輛的出現(xiàn)導(dǎo)致了超載現(xiàn)象頻發(fā)，這大大加重了橋面鋪裝層的負(fù)荷，而且軸重的增加會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)較大的沖擊荷載。在橋面的伸縮縫和施工縫等薄弱位置，沖擊作用會(huì)導(dǎo)致這些地方先發(fā)生破壞。而如果這種現(xiàn)象得不到改善，將進(jìn)而促使破壞向其他部位擴(kuò)展惡化。

2 橋梁耐久性設(shè)計(jì)控制要點(diǎn)

2.1 混凝土的澆筑

混凝土的澆筑過(guò)程的質(zhì)量好壞直接影響著混凝土成型后的均勻密實(shí)性，在實(shí)際的澆筑過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)一些對(duì)澆筑不利的情況。所以，澆筑過(guò)程必須嚴(yán)格控制，出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)解決。澆筑過(guò)程控制問(wèn)題主要包括：

1)澆筑準(zhǔn)備。

檢驗(yàn)混凝土拌合料工作性能，針對(duì)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)幕炷粒仨殗?yán)格控制混凝土的坍落度和擴(kuò)展度指標(biāo)。

2)澆筑溫度。

在高溫環(huán)境下進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取降溫方案，如避免陽(yáng)光直射新澆混凝土表面、選擇在早上或傍晚等低溫環(huán)境下進(jìn)行澆筑、在混凝土內(nèi)部安裝冷卻管、對(duì)模板以及骨料預(yù)先冷卻等措施。

2.2 混凝土的養(yǎng)護(hù)

混凝土前期的強(qiáng)度一般都能得到保證，但是隨著時(shí)間的加長(zhǎng)其后期的強(qiáng)度增加是非常緩慢的，就需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的養(yǎng)護(hù)措施。養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度對(duì)混凝土橋梁的耐久性起著至關(guān)重要的作用，在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，養(yǎng)護(hù)濕度和養(yǎng)護(hù)溫度同時(shí)決定了養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣程度。在我國(guó)主要采用單一控制養(yǎng)護(hù)，主要包括濕氣養(yǎng)護(hù)和蒸氣養(yǎng)護(hù)兩大類，具體采取哪種方法要結(jié)合不同的施工方法和養(yǎng)護(hù)環(huán)境決定[2]。

2.3 防止過(guò)早拆除模板和支撐

在現(xiàn)澆混凝土和預(yù)制拼裝施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)橋梁的耐久性都有很大的影響。其中對(duì)于現(xiàn)澆混凝土，其主體由混凝土、支撐和固定模板組成一體。如果及早的拆除模板的話，其混凝土強(qiáng)度就不能達(dá)到其設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。同時(shí)，加上實(shí)際的受力情況與設(shè)計(jì)存在一定的偏差，這也會(huì)導(dǎo)致混凝土橋梁的耐久性受到很大的影響。因此在實(shí)際的施工過(guò)程中，一定要等混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后才能拆除模板和支撐。

3 橋梁耐久性設(shè)計(jì)方法探究

3.1 鋼纖維混凝土補(bǔ)強(qiáng)法

3.2 鋼筋網(wǎng)混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固法

舊路橋面如果在長(zhǎng)期的重型汽車壓迫下會(huì)發(fā)生很嚴(yán)重的破裂，這時(shí)候?qū)︿佈b層就要進(jìn)行全面的改治。通常可以采取更換鋪裝層并利用鋼筋網(wǎng)混凝土澆筑修補(bǔ)的方法。首先將舊橋面鋪裝層全部鑿開(kāi)。并在舊橋面板上挖出深淺相同的凹槽，然后將鋼筋網(wǎng)埋設(shè)在其中，待澆筑混凝土達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度即可[4]。但是這種方法如果沒(méi)有特殊要求的話一般不推薦使用，因?yàn)槠涑杀颈绕渌椒ㄒ摺?/p>

3.3 混凝土粘結(jié)劑修補(bǔ)法

混凝土粘結(jié)劑修補(bǔ)法的主要原理是增加鋪裝層和橋面板的粘結(jié)力，使得它們相互之間受力更加均勻。破壞較輕的橋面可以采用表面封涂修補(bǔ)，而破壞比較嚴(yán)重的橋面可以采用澆筑涂層修補(bǔ)法。其操作步驟和裂縫鑿槽嵌補(bǔ)法大同小異，都要經(jīng)歷挖槽、灌漿等環(huán)節(jié)。該方法目前使用得比較普遍。

3.4 裂縫鑿槽嵌補(bǔ)法

鑿槽嵌補(bǔ)法是一種對(duì)裂縫局部修理最好的方法。其原理是沿裂縫兩邊對(duì)稱挖槽，然后在槽內(nèi)嵌補(bǔ)各種粘結(jié)材料和補(bǔ)強(qiáng)外加劑。修復(fù)之前先將表面清除干凈，然后再在缺陷表面鑿出大小不一的毛孔，并將凸?fàn)钗锖图鉅钗锶壳宄ｈ徝纳疃纫_(dá)到使骨料露出的深度要求，最后再用粘結(jié)材料和補(bǔ)強(qiáng)外加劑等進(jìn)行修補(bǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

在橋梁耐久性設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)先對(duì)橋梁主要構(gòu)件的實(shí)際工作環(huán)境、使用壽命等性能進(jìn)行全面了解，對(duì)各種混凝土耐久性病害進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)，探究其產(chǎn)生裂縫導(dǎo)致耐久性下降的原因，記錄主要工作性能數(shù)據(jù)，整理并建立一套完備的資料數(shù)據(jù)系統(tǒng)。理論結(jié)合試驗(yàn),才能探究出橋梁耐久性設(shè)計(jì)的最佳方法。

[1] 李海峰，徐 珂，董澤強(qiáng)，等.橋面鋪裝與伸縮縫病害及其防治[J].河南建材,2012(1):24-27.

[2] 金偉良，趙羽習(xí).結(jié)構(gòu)耐久性[M].北京:科學(xué)出版社,2012：88-90.

[3] 鐘萬(wàn)金.改善橋梁耐久性的措施研究[J].中國(guó)科技財(cái)富,2009(4):36.

[4] 蔡二龍.既有鋼筋混凝士橋梁耐久性綜合評(píng)估新方法的研究[D].天津:天津大學(xué),2012.

On bridge durability design methods

Zeng Zhi

(ChongqingAirlineCommunicationsEngineeringCo.,Ltd,Chongqing404100,China)

According to the common diseases types in bridge structures and damage mechanism, the paper points out the construction controlling points from the concrete maintenance, grouting, and model demolition, and illustrates the design methods for the bridge durability, so as to prolong the life span of the bridges.

bridge, durability, concrete, manage mechanism

1009-6825(2016)26-0177-03

2016-07-04

曾 智(1978- )，男，工程師

U442

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