橋梁結構設計中的耐久性設計

張振華

摘要：隨著城市規模的不斷擴大，城市布局錯綜復雜，為了是人們的出行更方便，城市中的橋梁建設越來越多，橋梁負荷越來越重，這就使得混凝土結構橋梁的耐久性大大降低。在目前的混凝土結構橋梁設計中還存在不少問題，這些嚴重影響了橋梁的使用壽命。因此，對混凝土結構橋梁耐久性設計進行研究，就顯得十分有必要了。本文對橋梁結構設計中的耐久性設計進行了探討。

關鍵詞：橋梁結構設計；耐久性設計；措施

耐久性是橋梁工程結構設計的重要內容之一，其會受到設計問題和超載問題等因素影響。所以要保證橋梁工程結構設計整體質量，就應在優選結構設計材料的基礎上，重視結構冗余設計和橋梁構造設計，確保可以增強其耐久性。

1橋梁結構耐久性的概念與重要作用

橋梁結構設計過程中必須考慮其結構耐久性，為了更有助于相關設計人員采用有效合理的設計方案來保證橋梁的耐久性要求，首先有必要對結構耐久性加以充分仔細的了解，完全掌握領會其含義要求，所謂結構耐久性，是指結構所具備的在有限的使用壽命和維護措施的前提下，針對外界荷載、環境變化以及材料等因素可能受到的各種力的作用，能夠有效抵御惡劣影響的能力，而這種能力，無論對于提升橋梁的安全運行效率、經濟營收效益，還是促進社會交通秩序發展、百姓日常出行的便利都具有著無比重要的作用，這不再是某個人或某個企業為追求經濟利潤所做出的工程業績，而是國家的公共交通基礎設施建設的巨大需要，所以其作用意義是深遠的。

2影響橋梁耐久性的因素

2.1結構構造與設計體系存在缺陷

橋梁結構的耐久性設計是橋梁設計領域急需解決的一個重要問題。在實際操作過程中，橋梁工程設計人員很容易只重視橋梁結構強度，用結構強度滿足工程安全性的需求，而忽視溺寸過程和施工過程中的人為錯誤，因為人為錯誤極易使結構耐久性降低。當橋梁工程計算標準不明確、設計標準較低、混凝土強度較低時，會給結構的耐久性帶來一定的影響。與此同時，按照工程的使用條件和使用環境的不同，對體系的設計要求也有所不同。要保證橋梁結構具有較強的可靠性，設計過程中一定要嚴格依據設計規范進御蜀十，確保設計人員深刻了解橋梁結構的本性，仔細判斷設計結構是否真正科學合理日。

2.2設計規范存有不足

橋梁工程要保證其具有良好的質量，必須有相關規定或規范進行指導。橋梁工程的建設過程中，一切工作都要按照相關規定開展，不能隨意更改任何規范或標準，如果必須修改，一定要有明確的規定。和其他國家橋梁規程不同，我國很多橋梁工程的規范和規定都具有強制性的特點，且具有一定的法律效益。但建筑部門在管理過程中并沒有讓這些規范規程發揮應有的作用，一些跨海大橋工程，常常缺少對應的規范做指導，導致橋梁工程質量難以保證。

3橋梁結構設計中耐久性設計的措施

3.1施工材料的選擇

在選擇施工材料時，混凝土要選用低水化熱、低C3A含量、偏低含堿量的水泥。混凝土的骨料宜選用堅固耐久的潔凈骨料，重視粗骨料級配及粒形，可以將適量引起作為常規手段，宜采用偏低的用水量并限制單方混凝土中水泥材料最低和最高用量，盡可能降低水泥材料中的硅酸鹽水泥用量。

3.2橋梁上部結構細部設計

（1）橋面鋪裝的設計

在進行橋梁工程施工設計時，橋面鋪裝是橋梁與車輛直接接觸的部件，也是橋面排水的第一道防線。橋面鋪裝一方面承受著汽車的沖擊碾壓剪切作用，另一方面又承受著主梁傳遞的反復應力和撓變，經常出現早期損壞，進而破壞橋面防水系統，最終導致主梁受橋面水影響而腐蝕主筋，鋪裝混凝土逐漸與主梁剝離，削弱了主梁的受力性能，影響了整個結構的安全性和耐久性。

（2）橋面防水層的設計

在進行橋梁工程施工設計時，橋面鋪裝與主梁之間的防水層是防止橋面水滲入主梁的第二道防線。不少設計中僅單一采用防水混凝土進行防水。由于防水混凝土屬于剛性防水層，一旦開裂后防水性能便大為下降。

（3）主梁的設計

在進行橋梁工程施工設計時，主梁是全橋的主要承力構件，一般在設計當中均要進行整體分析和局部分析，重視程度很高，從理論計算角度均能滿足規范要求。可是在實際運營當中，主梁（主要是箱梁）箱體內長期大量積水的現象時有發生，甚至積水灌滿箱體的情況也有發生，極大地損傷了主梁的預應力鋼筋和普通鋼筋，使得主梁安全性大大下降。究其原因，很大程度上是對于主梁細節設計的不到位，主梁排水構造設置不夠完善，橋面積水在長時間不能排出橋外時便通過梁頂裂隙進入箱體，進而在箱體內不斷積累，最終形成箱體內積水。

（4）伸縮縫的設計

在進行橋梁工程施工設計時，伸縮縫是橋面的重要組成部分，直接影響著橋梁的伸縮性、舒適性。由于對主梁收縮徐變考慮不足，經常出現的問題是型號選擇不當，導致梁端或在最高溫度時擠壓損壞，或在最低溫度時拉壞梁體。伸縮縫在保證梁體縱向伸縮的同時，也應重視防水設計。在很多設計中，采用直線式伸縮縫，這樣做固然設計比較方便，但在橋梁兩端的護欄處成為主要的漏水區域。因此，建議選用橫向兩端有翹頭的伸縮縫，使得整個伸縮縫形成一個閉合良好的U型槽，可以有效避免橋面積水沿伸縮縫這個排水薄弱環節下泄到分聯梁端及分聯墩蓋梁上。

3.3下部結構的細部設計

（1）分聯墩蓋梁的設計

在進行橋梁工程施工設計時，分聯墩處由于上部結構設置伸縮縫，橋面水經常通過伸縮縫薄弱環節泄漏到分聯墩蓋梁上，尤其是采用除冰鹽的地區，分聯墩蓋梁長期承受著腐蝕性除冰鹽水的腐蝕。因此，分聯墩蓋梁頂面應該設置橫坡以便排走橋面流下的水，并且要在蓋梁保護層厚度方面重點考慮防腐蝕要求。另外，為了防止腐蝕性鹽水順墩身流下，避免對墩身和樁基產生不利的影響，設計中可在蓋梁挑檐上設置滴水槽。

（2）樁頂的設計

在進行橋梁工程施工設計時，橋梁樁基安全直接決定著橋梁的整體安全，是橋梁設計的重中之重。樁基頂部與承臺或墩身相連，受截面突變的影響，屬于應力集中的部位。橋梁樁頂一般設計于地面線附近，受地面水、地下水、橋面排下的含除冰鹽的冰水、地面土（尤其像鹽漬土、土中有機質）等因素中的一種或幾種的影響，經常處于干濕交替和腐蝕性環境，對于樁基頂部的鋼筋混凝土耐久性產生較大的不利作用。因此，樁基尤其是樁頂的設計中必須要根據樁頂處的水位情況、土質情況合理判定環境等級，選擇相應的耐久性設計標準，最終確定保護層厚度。

3.4重視結構冗余設計

在橋梁工程結構耐久性設計的過程中，需要高度重視冗余設計的重要性，這里所指的冗余設計實際上就是要適當地放大設計標準和限制，盡可能地將車輛超載等問題以及結構耐久性隨時間衰退問題等考慮在內，提升橋梁工程結構耐久性設計的整體質量。比如，在橋梁工程結構進行設計的過程中，需要做好軸載譜調查工作，結合軸重核查橋梁設計荷載、車輛構成等實際情況，對車輛超載現象進行充分考慮，設計期間需要適當地增加橋梁結構的安全儲備，使其可以承受未來更大荷載的可能性，這樣可以更好地提升橋梁結構設計的耐久性，防范因為車輛超載等所造成的結構耐久性失衡問題。

綜上所述，保證橋梁設計結構耐久性和安全性是關系國計民生的大事，在構建社會主義和諧社會的今天，我們只有從實際出發，借鑒國外成功的經驗和做法，從橋梁構造的角度、結構體系和設計理念做好耐久性設計。

參考文獻

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（作者單位：遼寧省公路勘測設計公司）