鐵路跨海橋梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計

王神力

(中鐵上海設(shè)計院集團(tuán)有限公司 上海 200070)

1 引言

隨著鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，跨海橋梁的建設(shè)也逐漸增多。然而，跨海橋梁的服役環(huán)境極其惡劣，除了需要承受橋梁上部的列車荷載，還需對抗惡劣海洋環(huán)境下，海水、海風(fēng)等因素對橋梁結(jié)構(gòu)的侵蝕[1]。在環(huán)境和荷載的作用下，沿海、跨海橋梁在設(shè)計年限內(nèi)出現(xiàn)了不同程度的混凝土保護(hù)層剝落、鋼筋銹蝕等病害問題，其維修加固的難度極大，成本很高且效果差[2]。因此，在跨海橋梁的設(shè)計過程中，鋼筋混凝土的耐久性問題成為需要重點研究的內(nèi)容。

2 腐蝕機(jī)理及影響因素

2.1 海洋環(huán)境的特點

海洋環(huán)境相較內(nèi)陸環(huán)境相比，不僅具有潮濕、雨水多等特點，海水中還含有大量的 Cl－、Mg＋、Na＋、等離子。這些離子活性強(qiáng)，導(dǎo)電性好，易與鋼筋及混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致鋼筋混凝土材料發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，從而對橋梁結(jié)構(gòu)的安全產(chǎn)生威脅[3]。橋梁結(jié)構(gòu)不同位置所受的海洋環(huán)境的影響也是不一樣的，主要原因是由于海浪的沖擊力、鹽分及含氧量不同導(dǎo)致的，其中浪濺區(qū)和水位變動區(qū)受腐蝕影響最大[4]，位于此部位的混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命也常小于設(shè)計壽命[5]。

2.2 腐蝕機(jī)理

對于鋼筋或預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋(束)與混凝土可協(xié)調(diào)變形，具有較好的粘結(jié)作用。新建混凝土材料孔隙中含大量Ca(OH)2飽和液，pH值在12.5～13.0左右，結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋在其高堿性環(huán)境形成一層致密的鈍化膜，其表面免受銹蝕。但在海水侵蝕環(huán)境，Cl－由混凝土表面逐漸滲入，伴隨著其他鹽分的物理或化學(xué)反應(yīng)，混凝土的pH值急劇降低，當(dāng)鋼筋表面處混凝土飽和溶液的pH降到9.5以下時，鈍化膜消失，鋼筋開始腐蝕。……