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摘要：作为桥梁设计人员,桥梁的耐久度问题在设计中必须加以重视,工作中应积极借鉴国外成功的经验和做法,从桥梁构造、结构体系和设计理念的角度将耐久安全性的设计研究工作做好。本文探讨了我国桥梁耐久性设计中存在的问题及对策。
关键词：桥梁；耐久性；设计；问题；对策
中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：
桥梁在建造和使用过程中, 一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀, 并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用, 同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化, 从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。在大跨桥梁领域, 国内从20 世纪80 年代以来, 修建了大量的斜拉桥; 虽然迄今为止出现倒塌或严重损害的例子很少, 但已经有多座桥梁因为拉索的耐久性问题而不得不提前换索, 既影响了使用又增大了经济损失。很多这类问题与没有进行合理的耐久性设计有关, 这也促使人们重新认识桥梁的耐久性问题。
一、桥梁耐久性差的主要原因
1、设计理论和结构构造体系的缺陷
在桥梁设计领域，结构耐久性不足已成为一个最现实的重要问题。而实际操作中，许多设计人员往往只满足于对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构设计、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耐久性。比如结构整体性和延性不足、计算图式和受力路线不明确、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，等等。这些都无形中削弱了结构耐久性。此外，环境和使用条件不同，设计者对结构体系设计的要求。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。
2、工程施工过程中片面的追求施工进度
由于混凝土强度等级的提高和施工进度的加快，实际耐久性质量大幅度下降。在一些桥梁的混凝土施工中添加的早强剂，使其内部结构和后期强度发展不良，易开裂，耐久性降低。养护不良使表层混凝土的抗渗性成倍降低，使钢筋开始锈蚀的年限成倍缩小。
3、在桥梁运营过程中缺少正常的检测和维修
结构耐久性需要有正确使用和正常检测与维修相配合。重新建、轻维修是桥梁建设管理工作中重大缺陷，对于基础设施工程，应在设计中进行结构全寿命经济分析与评价，只有适当加大初始投资费用，强化结构耐久性，才是最经济有效的途径。
二、桥梁结构耐久性设计的方法措施
1、满足结构混凝土耐久性的基本要求
提高混凝土自身的耐久性是解决混凝土结构耐久性的前提和基础。混凝土的耐久性主要取决于混凝土的材料组成，其中水灰比、水泥用量、强度等级均对耐久性有较大影响。《桥规JTG1362》明确规定了不同使用环境下，结构混凝土的基本要求，对影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量和碱含量做出了限制规定，这是《桥规JTG D62》对公路桥涵结构耐久性设计的基本要求，设计时应遵照执行。
2、加大钢筋的混凝土保护层厚度
加大保护层厚度，减轻和延缓混凝土碳化及氯离子由混凝土表面向内扩散，以尽可能保护钢筋钝化膜，从而减轻钢筋的锈蚀，增加混凝土的耐久性。这一点，新规范有明确的要求。
3、 重视结构构造设计，控制裂缝
（1）在复杂环境下，混凝土外形应力求简洁，尽量减少暴露的表面积和棱角，棱角宜做成圆角。结构的形状和布置应有利于通风，便于施工时混凝土的振捣、养护。表面形状应有利于排水。选择适宜的各种结构缝位置，并做好其构造设计，减少荷载作用下或发生变形时的应力集中。
（2）对于可能遭受氯盐侵蚀或处于干湿交替、水位变动等部位，采取特殊的防腐措施，如混凝土表面防水处理、表面涂层或憎水处理等。同时各种结构缝也应尽可能避开最不利部位。
4、重视结构细节及附属构造设计
（1）在桥梁上部结构中，太多采用预制简支梁和纵横湿接头连接，而后期混凝土往往是结构的薄弱环节。后浇带混凝土收缩使两期混凝土之间产生缝隙，形成渗水以至漏水，使混凝土不断地被腐蚀，进而破坏。工程实例中的“露天”正是这种情况。因此设计中，要避免采用此类结构。如果采用这种结构时，应采取技术保证措施，如在后浇带混凝土中添加适量的膨胀剂，以减小收缩，使两期混凝土的耐久性同步。
（2）桥梁伸缩缝两端与主梁连接的部位，此处也是极易破损之处，设计中可采用高耐久性混凝土，添加膨胀剂及纤维增韧材料，并做好伸缩装置与构造钢筋的连接。
（3）为封闭预应力筋金属锚具，后浇混凝土的强度等级应与构件本体混凝土强度等级相同。
5、 加强重视疲劳损伤的研究
桥梁结构所承受外力大部分是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力及应变，引起结构的累积疲劳损伤。桥梁所采用的材料本身就不是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷逐渐发展扩大形成损伤。如在运营时得不到有效控制， 会引起材料结构的脆性断裂，带来和后果往往是灾难性的。对疲劳损伤的研究不仅仅对整个结构而言，事实上桥梁结构常常由于某些关键部位的局部疲劳失效而导致整个结构失效。近年来，疲劳损伤的研究虽然进入混凝土结构，但对于使用后期受腐蚀的钢筋构件中的动态性能和疲劳性的研究还需要加强。
6、在结构局部使用防腐材料
目前我国大量地修建16～25m 的多跨现浇连续钢筋混凝土箱梁结构的桥梁，由于普通钢筋混凝土结构是一种必然地带裂缝工作的结构，因而在负弯矩区总会出现负弯矩裂缝，鉴于负弯矩区裂缝是一种向上开口的“V”形裂缝，桥面水容易渗入，遭受长期浸蚀后，负弯矩钢筋的锈蚀问题是应予以重视的问题。近年来，由国外引进的环氧树脂涂层钢筋已在国内生产，应用于一般钢筋混凝土负弯矩区的钢筋中，这对保证结构的耐久性无疑是很好的事情。再如，英、美等国的调查均发现锚头区有钢丝锈蚀问题，甚至发生过桥梁倒塌事故，因而张拉结束后立即用环氧树脂砂浆封堵锚头可有效防锈。
7、积极借鉴国外的经验和成果
国内桥梁设计存在的主要问题是结构正常使用性能差（指与设计期望相比，可归结为适用性能差，包括桥梁的过大振动、线形不平顺、接头跳车、结构开裂和过大的变形等）、耐久性和安全性差（包括使用寿命短、維护费用高、安全事故较频繁等）。这些问题的产生固然与目前国内施工质量和管理水平较低有关，但既然这种现状不能在短期内得到解决，那么作为工程设计人员就应该在正视这一问题的前提，充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材料工艺水平，采用适当的安全度、适当的设计方法来保证桥梁使用性能的达到，这才是更为主动和有效的方法。特别是桥梁存在的耐久性和安全性问题很多与结构体系或使用材料选择不合理及结构细节处理不当有关。
综上所述，在对桥梁耐久性进行研究和采取相应措施予以加强、改进的过程中，我们要广泛借鉴、吸收、学习国外成功的做法和经验，在结合我国各地具体情况的基础上，严格依据规范要求，从桥梁设计理念、结构体系、构造角度、疲劳损伤、现场施工、交通管理等方面进行不断的改进。
参考文献：
[1] 吴定略. 浅谈混凝土桥梁的耐久性及控制措施[J]. 山西建筑, 2007,(33) .
[2] 程芸. 试论土建结构工程的耐久性与安全性[J]. 山西建筑, 2008,(11) .
[3] 鲁彩凤，耿欧，蒋建华. 基于钢筋锈蚀混凝土耐久性使用寿命预计的评述[J].四川建筑科学研究，2010（3）.
关键词：桥梁；耐久性；设计；问题；对策
中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：
桥梁在建造和使用过程中, 一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀, 并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用, 同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化, 从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。在大跨桥梁领域, 国内从20 世纪80 年代以来, 修建了大量的斜拉桥; 虽然迄今为止出现倒塌或严重损害的例子很少, 但已经有多座桥梁因为拉索的耐久性问题而不得不提前换索, 既影响了使用又增大了经济损失。很多这类问题与没有进行合理的耐久性设计有关, 这也促使人们重新认识桥梁的耐久性问题。
一、桥梁耐久性差的主要原因
1、设计理论和结构构造体系的缺陷
在桥梁设计领域，结构耐久性不足已成为一个最现实的重要问题。而实际操作中，许多设计人员往往只满足于对结构强度计算上的安全度需要，而忽视从结构设计、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耐久性。比如结构整体性和延性不足、计算图式和受力路线不明确、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，等等。这些都无形中削弱了结构耐久性。此外，环境和使用条件不同，设计者对结构体系设计的要求。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。
2、工程施工过程中片面的追求施工进度
由于混凝土强度等级的提高和施工进度的加快，实际耐久性质量大幅度下降。在一些桥梁的混凝土施工中添加的早强剂，使其内部结构和后期强度发展不良，易开裂，耐久性降低。养护不良使表层混凝土的抗渗性成倍降低，使钢筋开始锈蚀的年限成倍缩小。
3、在桥梁运营过程中缺少正常的检测和维修
结构耐久性需要有正确使用和正常检测与维修相配合。重新建、轻维修是桥梁建设管理工作中重大缺陷，对于基础设施工程，应在设计中进行结构全寿命经济分析与评价，只有适当加大初始投资费用，强化结构耐久性，才是最经济有效的途径。
二、桥梁结构耐久性设计的方法措施
1、满足结构混凝土耐久性的基本要求
提高混凝土自身的耐久性是解决混凝土结构耐久性的前提和基础。混凝土的耐久性主要取决于混凝土的材料组成，其中水灰比、水泥用量、强度等级均对耐久性有较大影响。《桥规JTG1362》明确规定了不同使用环境下，结构混凝土的基本要求，对影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量和碱含量做出了限制规定，这是《桥规JTG D62》对公路桥涵结构耐久性设计的基本要求，设计时应遵照执行。
2、加大钢筋的混凝土保护层厚度
加大保护层厚度，减轻和延缓混凝土碳化及氯离子由混凝土表面向内扩散，以尽可能保护钢筋钝化膜，从而减轻钢筋的锈蚀，增加混凝土的耐久性。这一点，新规范有明确的要求。
3、 重视结构构造设计，控制裂缝
（1）在复杂环境下，混凝土外形应力求简洁，尽量减少暴露的表面积和棱角，棱角宜做成圆角。结构的形状和布置应有利于通风，便于施工时混凝土的振捣、养护。表面形状应有利于排水。选择适宜的各种结构缝位置，并做好其构造设计，减少荷载作用下或发生变形时的应力集中。
（2）对于可能遭受氯盐侵蚀或处于干湿交替、水位变动等部位，采取特殊的防腐措施，如混凝土表面防水处理、表面涂层或憎水处理等。同时各种结构缝也应尽可能避开最不利部位。
4、重视结构细节及附属构造设计
（1）在桥梁上部结构中，太多采用预制简支梁和纵横湿接头连接，而后期混凝土往往是结构的薄弱环节。后浇带混凝土收缩使两期混凝土之间产生缝隙，形成渗水以至漏水，使混凝土不断地被腐蚀，进而破坏。工程实例中的“露天”正是这种情况。因此设计中，要避免采用此类结构。如果采用这种结构时，应采取技术保证措施，如在后浇带混凝土中添加适量的膨胀剂，以减小收缩，使两期混凝土的耐久性同步。
（2）桥梁伸缩缝两端与主梁连接的部位，此处也是极易破损之处，设计中可采用高耐久性混凝土，添加膨胀剂及纤维增韧材料，并做好伸缩装置与构造钢筋的连接。
（3）为封闭预应力筋金属锚具，后浇混凝土的强度等级应与构件本体混凝土强度等级相同。
5、 加强重视疲劳损伤的研究
桥梁结构所承受外力大部分是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力及应变，引起结构的累积疲劳损伤。桥梁所采用的材料本身就不是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷逐渐发展扩大形成损伤。如在运营时得不到有效控制， 会引起材料结构的脆性断裂，带来和后果往往是灾难性的。对疲劳损伤的研究不仅仅对整个结构而言，事实上桥梁结构常常由于某些关键部位的局部疲劳失效而导致整个结构失效。近年来，疲劳损伤的研究虽然进入混凝土结构，但对于使用后期受腐蚀的钢筋构件中的动态性能和疲劳性的研究还需要加强。
6、在结构局部使用防腐材料
目前我国大量地修建16～25m 的多跨现浇连续钢筋混凝土箱梁结构的桥梁，由于普通钢筋混凝土结构是一种必然地带裂缝工作的结构，因而在负弯矩区总会出现负弯矩裂缝，鉴于负弯矩区裂缝是一种向上开口的“V”形裂缝，桥面水容易渗入，遭受长期浸蚀后，负弯矩钢筋的锈蚀问题是应予以重视的问题。近年来，由国外引进的环氧树脂涂层钢筋已在国内生产，应用于一般钢筋混凝土负弯矩区的钢筋中，这对保证结构的耐久性无疑是很好的事情。再如，英、美等国的调查均发现锚头区有钢丝锈蚀问题，甚至发生过桥梁倒塌事故，因而张拉结束后立即用环氧树脂砂浆封堵锚头可有效防锈。
7、积极借鉴国外的经验和成果
国内桥梁设计存在的主要问题是结构正常使用性能差（指与设计期望相比，可归结为适用性能差，包括桥梁的过大振动、线形不平顺、接头跳车、结构开裂和过大的变形等）、耐久性和安全性差（包括使用寿命短、維护费用高、安全事故较频繁等）。这些问题的产生固然与目前国内施工质量和管理水平较低有关，但既然这种现状不能在短期内得到解决，那么作为工程设计人员就应该在正视这一问题的前提，充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材料工艺水平，采用适当的安全度、适当的设计方法来保证桥梁使用性能的达到，这才是更为主动和有效的方法。特别是桥梁存在的耐久性和安全性问题很多与结构体系或使用材料选择不合理及结构细节处理不当有关。
综上所述，在对桥梁耐久性进行研究和采取相应措施予以加强、改进的过程中，我们要广泛借鉴、吸收、学习国外成功的做法和经验，在结合我国各地具体情况的基础上，严格依据规范要求，从桥梁设计理念、结构体系、构造角度、疲劳损伤、现场施工、交通管理等方面进行不断的改进。
参考文献：
[1] 吴定略. 浅谈混凝土桥梁的耐久性及控制措施[J]. 山西建筑, 2007,(33) .
[2] 程芸. 试论土建结构工程的耐久性与安全性[J]. 山西建筑, 2008,(11) .
[3] 鲁彩凤，耿欧，蒋建华. 基于钢筋锈蚀混凝土耐久性使用寿命预计的评述[J].四川建筑科学研究，2010（3）.