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摘要:随着我国桥梁建设的蓬勃开展,桥梁结构的耐久性等问题应予以研究和解决。国内现行规范对桥梁设计提出的要求是适用、经济、安全、美观,这些要求基本上包含了人们关心的所有重要问题。
关键词:桥梁耐久性;原则与理念; 原因
中图分类号:K928.78文献标识码:A文章编号:
前言:
桥梁设计有鉴于耐久性不足导致的严重损失,近年来十分重视提高结构物的耐久性并将其作为重要的设计原则,统一考虑合理的结构布局和构造细节,强调使结构易于检查、维修,以保证桥梁的安全使用、尽可能地减少维修费用,取得了较好的综合经济效益。实际上,国内外的研究和实践都表明,结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。
1.桥梁的设计原则与理念
1.1桥梁设计原则
小至独木桥,大至海峡两岸交往的桥梁,它们的设计和制作都需要符合三个原则,安全、耐久、美观。桥梁是架设在江河湖海上,使车辆行人等能顺利通行的重要手段,确保桥梁的质量是首要任务。桥梁除了稳固,还要耐久,这些都涉及都选材和设计方面的内容。近年来,发生了几起桥梁坍塌事件,这引起了人民对桥梁是否能正常使用,耐久性强弱的关注。桥梁建设涉及到人民生活是否得到保障,计者、建设者及国家都应该加大对桥梁建设的监管力度,保证桥梁顺利完成并正常使用。
1.2桥梁设计理念存在的问题
当今桥梁设计日趋成熟,体现在更多的桥梁安全通行,促进了各地的交流。但是依然存在着一些问题,过于追求美观,而忽视了桥梁的整体实用性。当今桥梁设计成为建筑界的一个难题,也是一个重要的课题。设计新颖能让人民眼前一亮,近几年来,吊索桥,悬空横跨大桥等不仅美观,同时建设难度也不断加大。只在乎外在而忽视了桥梁的实用性是不可取的,同时也会出现安全隐患。节省材料,造成建筑问题。混凝土是建筑桥梁的主要材料之一,由于材料不足,或质量有问题,使桥梁的整体质量和安全性较低,一方面是节省了不少费用,但是日后的修复和保养费用远远超过预期。考虑到桥梁的强度而忽视了耐久性,考虑到桥梁最大承受力的极限而忽视了使用极限。一座桥梁不仅仅要考虑到可通行车间的多少,也要考虑到此桥能通车多久,如果一座桥梁建设后不到一年则出现了问题,即使它的损伤是具有可修复性,也会对人民带来不便,一开始不注意耐久性的设计,桥梁完成后,再进行设计修改是非常艰难的,浪费了人力物力,也体现一个国家的建筑知识与能力还未成熟。重视建设过程而不注重后期的修复与维护,不注意后期的修复与调整,使事故变成不可预知性,加大了事故的发生概率。
2.桥梁耐久性差的原因
2.1混凝土不密实或有裂缝
这往往是造成钢筋锈蚀的主要原因。尤其当水泥用量不当和浇捣不良,或者在混凝土浇注中产生漏筋、蜂窝、麻面等缺陷,或者造成干缩或温差开裂、受到过载开裂、意外冲撞破损等等,使钢筋直接暴露在环境中,失去了混凝土的保护,都给水(汽)、氧和其他侵蚀介质的渗透创造了有利条件,多种侵蚀介质容易达到钢筋表面,从而加速钢筋的锈蚀。
2.2设计理论和结构构造体系不够完善
在承认施工存在问题的同时,也不可否认,在桥梁设计领域,特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案,其次是结构分析与构件和连接的设计,并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。
许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要,而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不足,冗余性小;有的计算图式和受力路线不明确,造成局部受力过大;有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄;这些都削弱了结构耐久性,会严重影响结构的安全性。不少桥梁、虽然满足了设计规范的强度要求,仅用了5~10年就因为耐久性出了问题影响结构安全。结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题,设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性。
不同的环境和使用条件、不同的设计对象都会对结构体系提出不同的布局和构造等方面的要求。规范再详细也不能包罗本应由设计人员解决的各种问题、规范更新得再快也适应不了新认识、新技术、新材料快速发展对结构提出的各种新的要求。因此,合理可靠的结构设计除了满足规范的要求外,还要求设计人员具有对结构本性的正确认识、丰富的经验和准确的判断。
3.提高桥梁耐久性对策
3.1提高混凝土密实度,采取措施,控制混凝土有害裂缝
提高混凝土密实度。模板质量要好,支撑牢固,混凝土不跑浆;混凝土振捣要到位,避免出现蜂窝、孔洞;掺入优质粉煤灰,改变混凝土内部孔隙结构,提高混凝土密实度,同时增加对氯离子扩散的阻力。采取措施,控制混凝土有害裂缝。一是防止混凝土碱集料反应引起混凝土裂缝,比如选择含碱量低的水泥(≯0.6%),不使用碱活性的集料,不使用含碱或含碱量低的化学外加剂等;二是防止集料膨胀反应引起的混凝土开裂,对集料生产、运输、堆放及搅拌等工序进行科学管理,防止将含氧化镁或硫酸盐的膨胀集料或生石灰碎块混入集料中;三是防止因温度变化引起混凝土开裂,合理设置、安装桥梁伸缩缝与支座,加强桥梁养护,及时清理伸缩缝中杂物;四是尽量采用预应力结构;五是应用设计允许的最小水泥用量和能满足和易性要求的最小用水量,不要用过大的坍落度,均匀浇筑混凝土,并及时对混凝土进行养护,施工现场的材料堆放要合理,避免施工超载。
3.2混凝土的设计应考虑耐久的要求
混凝土配比的设计配合比设计在满足混凝土强度,工作性的同时应考虑尽量减少水泥用量和用水量,降低水化热,减少收缩裂缝,提高密实度,采用合理的减水剂和引气剂,改善混凝土内部结构,掺入足量的混合料,提高混凝土耐久性能。
结构构件应按其使用环境设计相应的混凝土保护层厚度,预防外界介质渗入内部腐蚀钢筋.结构的节点构造设计也应考虑构件受局部损坏后的整体耐久能力.结构设计尚应控制混凝土的裂缝的开裂宽度。
3.3混凝土工程施工应考虑结构耐久性
混凝土的拌制尽量采用二次搅拌法,裹砂法,裹砂石法等工艺,提高混凝土拌合料的和易性,保水性,提高混凝土强度,减少用水量;大体积混凝土的浇筑振捣应控制混凝土的温度裂缝,收缩裂缝,施工裂缝,建立混凝土的浇筑振捣制度,提高混凝土密实度和抗渗性,重视混凝土振捣后的表面工序,并加强养护,以减少混凝土裂缝.混凝土的施工过程对控制构件外观裂缝,施工裂縫至关重要,应加强施工质量管理,特殊季节施工的混凝土结构,尚应采取特殊措施。
4.结语
桥梁安全性和耐久性不足是当代桥梁建设面临的主要问题,要积极借鉴国外及历史建设中成功的经验和做法,一方面对做好桥梁建设的监管,另一方面要提高设计者的能力,做好耐久性的设计。在专注于桥梁建设的强度与美观之外,也要关注桥梁的耐久性,确保桥梁的安全性。根据国家当前的发展路线,已经坚持环保节能,提高桥梁的建设价值,坚持可持续发展道路,深刻领会加强混凝土结构耐久性的重要意义。
参考文献:
[1]李芳.现代桥梁建设的耐久性分析与设计[J]北京出版社.2011.9.
[2]桥梁病害诊断与改造加固设计.张树仁、王宗林.人民交通出版社.2006.
[3]混凝土技术.刘秉京.人民交通出版社.2004.
关键词:桥梁耐久性;原则与理念; 原因
中图分类号:K928.78文献标识码:A文章编号:
前言:
桥梁设计有鉴于耐久性不足导致的严重损失,近年来十分重视提高结构物的耐久性并将其作为重要的设计原则,统一考虑合理的结构布局和构造细节,强调使结构易于检查、维修,以保证桥梁的安全使用、尽可能地减少维修费用,取得了较好的综合经济效益。实际上,国内外的研究和实践都表明,结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。
1.桥梁的设计原则与理念
1.1桥梁设计原则
小至独木桥,大至海峡两岸交往的桥梁,它们的设计和制作都需要符合三个原则,安全、耐久、美观。桥梁是架设在江河湖海上,使车辆行人等能顺利通行的重要手段,确保桥梁的质量是首要任务。桥梁除了稳固,还要耐久,这些都涉及都选材和设计方面的内容。近年来,发生了几起桥梁坍塌事件,这引起了人民对桥梁是否能正常使用,耐久性强弱的关注。桥梁建设涉及到人民生活是否得到保障,计者、建设者及国家都应该加大对桥梁建设的监管力度,保证桥梁顺利完成并正常使用。
1.2桥梁设计理念存在的问题
当今桥梁设计日趋成熟,体现在更多的桥梁安全通行,促进了各地的交流。但是依然存在着一些问题,过于追求美观,而忽视了桥梁的整体实用性。当今桥梁设计成为建筑界的一个难题,也是一个重要的课题。设计新颖能让人民眼前一亮,近几年来,吊索桥,悬空横跨大桥等不仅美观,同时建设难度也不断加大。只在乎外在而忽视了桥梁的实用性是不可取的,同时也会出现安全隐患。节省材料,造成建筑问题。混凝土是建筑桥梁的主要材料之一,由于材料不足,或质量有问题,使桥梁的整体质量和安全性较低,一方面是节省了不少费用,但是日后的修复和保养费用远远超过预期。考虑到桥梁的强度而忽视了耐久性,考虑到桥梁最大承受力的极限而忽视了使用极限。一座桥梁不仅仅要考虑到可通行车间的多少,也要考虑到此桥能通车多久,如果一座桥梁建设后不到一年则出现了问题,即使它的损伤是具有可修复性,也会对人民带来不便,一开始不注意耐久性的设计,桥梁完成后,再进行设计修改是非常艰难的,浪费了人力物力,也体现一个国家的建筑知识与能力还未成熟。重视建设过程而不注重后期的修复与维护,不注意后期的修复与调整,使事故变成不可预知性,加大了事故的发生概率。
2.桥梁耐久性差的原因
2.1混凝土不密实或有裂缝
这往往是造成钢筋锈蚀的主要原因。尤其当水泥用量不当和浇捣不良,或者在混凝土浇注中产生漏筋、蜂窝、麻面等缺陷,或者造成干缩或温差开裂、受到过载开裂、意外冲撞破损等等,使钢筋直接暴露在环境中,失去了混凝土的保护,都给水(汽)、氧和其他侵蚀介质的渗透创造了有利条件,多种侵蚀介质容易达到钢筋表面,从而加速钢筋的锈蚀。
2.2设计理论和结构构造体系不够完善
在承认施工存在问题的同时,也不可否认,在桥梁设计领域,特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案,其次是结构分析与构件和连接的设计,并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。
许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要,而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的安全性。有的结构整体性和延性不足,冗余性小;有的计算图式和受力路线不明确,造成局部受力过大;有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄;这些都削弱了结构耐久性,会严重影响结构的安全性。不少桥梁、虽然满足了设计规范的强度要求,仅用了5~10年就因为耐久性出了问题影响结构安全。结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题,设计时要从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性。
不同的环境和使用条件、不同的设计对象都会对结构体系提出不同的布局和构造等方面的要求。规范再详细也不能包罗本应由设计人员解决的各种问题、规范更新得再快也适应不了新认识、新技术、新材料快速发展对结构提出的各种新的要求。因此,合理可靠的结构设计除了满足规范的要求外,还要求设计人员具有对结构本性的正确认识、丰富的经验和准确的判断。
3.提高桥梁耐久性对策
3.1提高混凝土密实度,采取措施,控制混凝土有害裂缝
提高混凝土密实度。模板质量要好,支撑牢固,混凝土不跑浆;混凝土振捣要到位,避免出现蜂窝、孔洞;掺入优质粉煤灰,改变混凝土内部孔隙结构,提高混凝土密实度,同时增加对氯离子扩散的阻力。采取措施,控制混凝土有害裂缝。一是防止混凝土碱集料反应引起混凝土裂缝,比如选择含碱量低的水泥(≯0.6%),不使用碱活性的集料,不使用含碱或含碱量低的化学外加剂等;二是防止集料膨胀反应引起的混凝土开裂,对集料生产、运输、堆放及搅拌等工序进行科学管理,防止将含氧化镁或硫酸盐的膨胀集料或生石灰碎块混入集料中;三是防止因温度变化引起混凝土开裂,合理设置、安装桥梁伸缩缝与支座,加强桥梁养护,及时清理伸缩缝中杂物;四是尽量采用预应力结构;五是应用设计允许的最小水泥用量和能满足和易性要求的最小用水量,不要用过大的坍落度,均匀浇筑混凝土,并及时对混凝土进行养护,施工现场的材料堆放要合理,避免施工超载。
3.2混凝土的设计应考虑耐久的要求
混凝土配比的设计配合比设计在满足混凝土强度,工作性的同时应考虑尽量减少水泥用量和用水量,降低水化热,减少收缩裂缝,提高密实度,采用合理的减水剂和引气剂,改善混凝土内部结构,掺入足量的混合料,提高混凝土耐久性能。
结构构件应按其使用环境设计相应的混凝土保护层厚度,预防外界介质渗入内部腐蚀钢筋.结构的节点构造设计也应考虑构件受局部损坏后的整体耐久能力.结构设计尚应控制混凝土的裂缝的开裂宽度。
3.3混凝土工程施工应考虑结构耐久性
混凝土的拌制尽量采用二次搅拌法,裹砂法,裹砂石法等工艺,提高混凝土拌合料的和易性,保水性,提高混凝土强度,减少用水量;大体积混凝土的浇筑振捣应控制混凝土的温度裂缝,收缩裂缝,施工裂缝,建立混凝土的浇筑振捣制度,提高混凝土密实度和抗渗性,重视混凝土振捣后的表面工序,并加强养护,以减少混凝土裂缝.混凝土的施工过程对控制构件外观裂缝,施工裂縫至关重要,应加强施工质量管理,特殊季节施工的混凝土结构,尚应采取特殊措施。
4.结语
桥梁安全性和耐久性不足是当代桥梁建设面临的主要问题,要积极借鉴国外及历史建设中成功的经验和做法,一方面对做好桥梁建设的监管,另一方面要提高设计者的能力,做好耐久性的设计。在专注于桥梁建设的强度与美观之外,也要关注桥梁的耐久性,确保桥梁的安全性。根据国家当前的发展路线,已经坚持环保节能,提高桥梁的建设价值,坚持可持续发展道路,深刻领会加强混凝土结构耐久性的重要意义。
参考文献:
[1]李芳.现代桥梁建设的耐久性分析与设计[J]北京出版社.2011.9.
[2]桥梁病害诊断与改造加固设计.张树仁、王宗林.人民交通出版社.2006.
[3]混凝土技术.刘秉京.人民交通出版社.2004.