橋梁細部設計對耐久性的影響分析

鮑 春

(天津市市政工程設計研究院，天津 300450)

我國的橋梁建設技術在不斷發展，各種橋梁建設技術也是不斷更新。橋梁的建設要在提高橋梁施工工藝的同時，保證橋梁的質量和安全。橋梁細部設計對橋梁的耐久性有著直接影響，提高橋梁耐久性對橋梁結構的安全性有著重要影響。在橋梁設計過程中，只要設計人員對影響橋梁安全結構的細部設計提高重視，就能夠解決橋梁耐久性不足的問題。本文結合作者實際工作經驗，對影響橋梁結構耐久性的細部設計進行研究，并提出改善橋梁耐久性的細部設計措施。

1 橋梁結構耐久性不足的原因

改革開放后，我國的交通運輸行業不斷發展，橋梁施工建設也在不斷發展提高，我國交通行業的飛速發展，在很大程度上為人們的日常出行帶來了便利。在橋梁施工過程中，橋梁施工技術的發展有著決定性作用，盡管現今的橋梁建設的施工工藝和技術一步優化，但在實際的施工設計過程中橋梁工程的耐久性仍然存在一些問題。結合橋梁結構在設計和服役過程中存在的問題，橋梁耐久性不足的主要原因可以歸結如下。

1.1 設計因素考慮不夠全面

設計人員在進行橋梁設計工作時，相關設計規范是主要依據，但一些設計人員對影響橋梁結構耐久性因素的考慮不夠全面，對耐久性設計的重視程度不夠。

1.2 理論與實際存在差距

由于橋梁項目施工環境以及施工材料的徐變計算理論與實際存在一定的差距，即使設計人員在設計過程中對混凝土的收縮、溫度應力等因素已經進行了全面的考慮，但理論計算與實際情況仍存在著一定的差距，這可能會導致橋梁結構在設計過程中對耐久性的考慮不足。

1.3 橋梁的負載問題

現如今的交通發展迅速，對于一些建成時間稍早的橋梁而言，設計人員在對交通量的增長和橋梁的負載能力評估不足，使得橋梁長期處于超載狀態，降低橋梁的耐久性和服役年限。

1.4 橋梁結構與構造細節不夠合理

橋梁在建筑過程中，必然會受到自然因素的影響，以及化學物質的侵蝕，同時車輛荷載、地震、降水等因素也會使橋梁結構的耐久性產生不利影響。例如在暴雨天氣下，橋面很容易產生積水，這也從側面反應了橋梁結構在構造細節設計和施工建設的不夠好，導致橋梁耐久性不足的原因有很多:混凝土的配合比不合理、強度等級較低，鋼筋保護層的厚度不足等，這些因素都會在一定程度上導致橋梁的耐久性降低［1］。

1.5 橋梁細部設計理念存在偏差

長期以來，橋梁設計人員在設計過程中依賴相關規范制度的標準要求，通常只注重于對橋梁結構的安全強度計算，往往會忽視了橋梁結構體系的設計以及材料、施工和后期維護工作方面存在的問題，在建筑過程中會出現一些人為的失誤操作，從而導致橋梁耐久性不足。

2 提高橋梁耐久性的措施

在橋梁設計過程中，設計人員應當重視橋梁細部設計工作質量，重視耐久性設計。設計人員應當在如下幾個方面改善橋梁細部設計工作。

2.1 在橋梁細部設計前期做好各項準備工作

設計人員應做好前期的準備工作，根據設計規范中的相關要求，對橋梁結構的設計年限和所處環境進行分類。在橋梁設計說明中，要有單獨的耐久性設計章節，并在章節中對結構使用環境與環境作用等級、構件分類及其使用壽命、永久性結構的耐久性措施、非永久性構件耐久性設計提出要求。設計人員要對橋梁建設所需要的材料進行要求，確保材料的質量優良［2］。設計人員在進行橋梁細部設計時要對可能影響橋梁耐久性的因素進行全面的考慮，并在設計方案中要將相關細節進行明確標注，為后期的橋梁施工建設做好相應的準備。

2.2 橋梁主體結構混凝土的選擇

在橋梁施工前，施工人員要根據橋梁施工的實際情況，選用合適的混凝土，要盡可能的選用含堿量較低，并且低水化熱的水泥進行混凝土的拌制，混凝土的骨料要盡可能的選用堅固耐久的骨料，選用偏低的用水量，在最大程度上降低水泥材料中硅酸鹽水泥的用量。由于高性能混凝土具有長期保持力學性能、韌性高、易于澆筑同時在惡劣環境下的使用年限依然較長，有較好的耐久性，因此，橋梁建設團隊應當根據施工標準化的內容，在橋梁結構建造中采用高性能混凝土。在橋梁架構設計時，如果項目施工地區處于特殊環境，就需要根據實際地區情況選擇混凝土的抗凍等級以及耐久性指數［2］。

2.3 構造設計中應當注意的問題

首先，在主梁方面:由于普通鋼筋混凝土梁允許出現裂縫，而裂縫肯定會影響橋梁結構的耐久性，所以在主梁的結構類型選擇上，應當優先選用耐久性較好的預應力混凝土結構，如果必須選擇鋼筋混凝土結構，那么設計人員應當注意橋梁的跨徑不能超過20 m;混凝土的保護層厚度應當嚴格按照規章制度進行設計，要確保保護層厚度能夠在不同環境下達到規定的最小數值;主梁的幾何尺寸設計以及鋼筋的布置設計不僅僅需要滿足受力需要，同時也需要充分的考慮施工需要，為混凝土的澆筑以及振搗質量提供保障;主梁設計過程中也應當對鋼筋避讓問題進行重視，要在設計圖中針對鋼筋避讓的先后順序進行具體說明，盡可能的減少在施工中出現的操作失誤現象;在主梁的構造設計過程中，應當加強主梁的排水構造設計，注意泄水孔的布置和細部設計;

其次，在橋面鋪裝以及橋面防水系統方面:在設計過程中，要對橋面混凝土鋪裝上的防水層施工提出明確的工藝和技術要求，確保瀝青層能夠與混凝土層的有效結合;在預制梁也要增加抗剪連接鋼筋，保證橋面的鋪裝整體性，提高橋面的鋪裝層強度;在護欄下設計縱向的碎石盲溝以及泄水管道;

再次，在支座方面:由于支座部分在橋梁結構中是重要部分，同時也是受力十分集中的構件，當支座部位發生故障時，也會給后期的維護工作帶來更多的麻煩。因此，在設計過程中要提高對支座部分的重視，設計人員應當對支座的變形特性進行仔細的分析研究，從而選擇最合適的支座型號，為后期的養護工作降低施工難度;

最后，伸縮縫方面:設計人員在設計過程中要根據不同施工地區的氣溫條件以及施工橋梁所處的平縱線形條件對伸縮裝置進行選擇，在安裝過程中要嚴格控制安裝環境的溫度以及安裝的縫寬;將伸縮縫的兩端做成翹頭，盡可能的避免橋面的積水順著伸縮縫下流，導致橋梁的支座、梁端等結構嚴重損壞［3］。

2.4 提高設計人員對耐久性的認識

經歷較長時期的橋梁建設，橋梁設計從業人員應當充分認識到橋梁工程對現代交通的重要性。在進行橋梁細部設計時，要嚴格按照相關規范標準進行設計，要從橋梁耐久性的角度出發，確保橋梁能夠在使用期間內充分發揮效用。

2.5 橋梁養護與管理

設計人員應在設計說明中對橋梁養護與管理提出要求，對主梁底部、墩臺是否存在裂縫、外部環境對混凝土結構的腐蝕、水位變動區域的混凝土結構等應進行常規檢測。此外，對于伸縮縫、支座等可更換構件應將其列為重點養護對象。

3 結語

隨著建設“交通強國”的提出，橋梁建設工作也進入了一個全新的時期，橋梁建設在追求速度的同時更加重視質量。因此橋梁建設的安全性與耐久性也顯得尤為重要，橋梁結構出現耐久性不足的原因不僅是由于施工質量和施工技術的影響，同時也與橋梁的細部設計工作有著緊密聯系。在橋梁建設過程中，只有嚴格把控橋梁施工建設的細部設計工作以及施工質量，才能夠在總體上保證橋梁建設的整體質量。