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《土木工程概论》结课论文

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浅谈桥梁耐久性

中国现代桥梁历史

20世纪30年代,预应力混凝土和高强度钢材相继出现,材料塑性理论和极限理论的研究,桥梁振动的研究和空气动力学的研究,以及土力学的研究等获得了重大进展。从而,为节约桥梁建筑材料,减轻桥重,预计基础下沉深度和确定其承载力提供了科学的依据。现代桥梁按建桥材料可分为预应力钢筋混凝土桥、钢筋混凝土桥和钢桥。

钢筋混凝土桥二次世界大战以后,世界上修建了多座较大跨径的钢筋混凝土拱桥,如1963年通车的葡亚拉达拱桥,跨径为270米,矢高50米;1964年完工的澳大利亚悉尼港的格莱兹维尔桥,跨径305米。

中国1964年创造钢筋混凝土双曲拱桥。桥由拱肋和拱波组成,纵向和横向均有曲度,横向也用拱波形式。拱肋和拱波分段预制,因此可用轻型吊装设施安装。这样,在缺乏重型运输工具和重型吊装机具下,也可以修建较大跨径拱桥。第一座试验双曲拱桥,建于中国江苏无锡,跨径为9米。此后,1972年建成湖南长沙湘江大桥,是一座16孔双曲拱桥,大孔跨径为60米,小孔跨径为50米,总长1250米。

摘要:随着城市化的步伐慢慢加快,以及人民的生活水平的不断提高,城市范围慢慢扩大,人们的代步工具也由自行车、电动车、摩托车慢慢向小型家庭汽车转变。城市桥梁和公路桥梁的负荷越来越重,致使混凝土结构桥梁的不同程度的损坏;并且在设计和施工过程中不注重细部结构的设计也是造成桥梁耐久性的一个很重要的因素,多数建造商只注重桥梁的美观性,忽略了它本身的实用价值,致使桥梁使用寿命减少。

关键词:桥梁负荷;使用寿命;混凝土结构;耐久性设计;桥梁细部构造

一、桥梁耐久性不足的主要原因

1、工程设计的耐久性标准低结构设计规范主要考虑荷载作用下的结构安全性,环境作用下的耐久性设计处于次要的地位,有很多指标都是定性的规定,在一些细部构造设计方面存在一定的漏洞。规范中没有设计寿命和耐久性设计的明确要求。规范在耐久性设计方面不能随着今年来水泥的性能、施工条件、环境条件的巨大转变而与时俱进。

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、混凝土结构耐久性

1 、桥上部结构

①桥面铺装是桥梁与车辆直接接触的部件。桥面铺装承受着汽车的冲击碾压剪切作用,经常出现早期损坏,进而破坏桥面其他部位,导致钢筋的暴露,最终致使钢筋受到腐蚀,从而影响桥梁的总体性能,影响了整个结构的安全性和耐久性。

主梁是全桥的主要承力构件,在实际运营当中,箱梁的箱体内经常会出现长期大量积水的现象极大地损伤了主梁里的各种钢筋,使得主梁安全性大大下降。究其原因,很大程度上是主梁细节设计的不到位,主梁排水构造设置不够完善,桥面积水在长时间不能排出桥外时便通过梁顶裂隙进入箱体,进而在箱体内不断积累,最终形成箱体内积水。

②伸缩缝是桥面的重要组成部分,直接影响着桥梁的伸缩性能。由于对主梁收缩膨胀额度考虑不足,梁端或在最高温度时挤压损坏,或在最低温度时拉坏梁体。伸缩缝在保证梁体纵向伸缩的同时,也应重视防水设计。在最大限度上,保证整体结构的安全性能。

1)桥梁伸缩缝质量好坏会引起桥梁的后遗症及其相应的解决方法。由于气温的变化,混凝土的收缩与徐变、各种荷载所引起的桥梁

挠度、桥面纵坡及行车制动力等因素的影响,桥梁伸缩缝会产生早期破坏、缝体脱落和现浇混凝土表面局部剥落,甚至破损等病害。这不仅会造成车辆行驶时颠簸不止,造成桥梁整体的服务水平降低,而且还会影响到桥梁的安全。伸缩缝产生损坏后,会导致渗水现象的出现,渗水不但侵蚀梁体,而且也会使支座锈蚀,影响梁体的正常收缩,从而使得梁体的有关结构承受的应力比设计应力大得多,影响桥梁的整体结构安全。针对这样可能发生的情况,主要就是要控制好伸缩缝的施工质量,保证其密实度。可以将原来在上层细混合料铺筑后才振捣,改为分层振捣,也即底层混合料摊铺后应各振捣一次,以解决混合料降温后,由于黏度过大难以压实的问题;同时针对梁端与填料连接处界面易出现裂缝这一最常见的问题,可以利用喷灯对梁端界面进行分段预热,预热后在梁端界面上涂一层底油,来解决这类问题。

2)桥梁伸缩缝施工质量控制的方法。正因为桥梁伸缩缝质量对于桥梁整体结构会产生较大的影响,因此,在桥梁伸缩缝施工过程中必须加强管理,保证桥梁伸缩缝的质量。

⑴在材料选择上要合理选择伸缩缝装置。刚度和质量是伸缩缝装置选择首要考虑的因素。此外,还应考虑以下几种因素:能够满足上部结构梁与梁之间和梁与台之间的位移;能够保证车辆行驶平稳、舒畅;能够防止雨水和垃圾渗入;能够抵抗机械磨损和碰撞,经久耐用。

(2)加强伸缩缝施工过程控制。在桥梁施工中,应注意与伸缩缝安装有关的预埋、预留,做到安装准确,焊接牢固;安装最好选择在气温偏低时进行;安装前要彻底清理桥端缝隙中的杂物,槽口清理

尺寸要够,冲洗要干净。要注意焊接顺序,焊接长度应满足规范要求;应采用快凝高强膨胀混凝土,可以抵消锚固混凝土形成强度过程中产生的收缩裂缝,提高混凝土抗振抗渗的密实度;混凝土浇筑应连续进行,小功率振捣密实,混凝土浇筑后覆盖洒水养护7d达到强度后再开放交通。

(3)考虑选择新型伸缩缝。针对以往伸缩缝的种种不足,一些新型的伸缩缝如BEJ弹性混凝土伸缩缝、GTF无缝伸缩缝等陆续出现在市场上,这些新兴伸缩缝在对以往伸缩缝缺点都会有一定的改进,但也会有一定的适用范围和条件。在施工时可以根据各自不同的条件,考虑选择新的改进的伸缩缝,提高工程的质量。

2、下部结构(桥墩)

桥梁墩部安全直接决定着桥梁的整体安全,是桥梁设计的重中之重。桥梁墩部受地面水、地下水、桥面排下的含除冰盐的冰水、地面土(尤其像盐渍土、土中有机质)等因素中的一种或几种的影响,经常处于干湿交替和腐蚀性环境,对于桥梁墩部的钢筋混凝土耐久性产生较大的不利作用。因此,桥梁墩部的设计必须要根据外部水位情况、土质情况合理判定环境等级,选择相应的耐久性设计标准,最终确定保护层厚度。

四、小结

一些细小的结构在常规设计中容易被忽视,但其在一定程度上影响了桥梁的整体性能。只要我们在设计之中能够有足够的重视,采取一些必要的措施,完全可以把这些细节问题通过代价并不高的方式加

以解决。由于影响混凝土结构耐久性的因素很多,在工程实践中要不断进行总结,吸取经验教训,作为设计工作者应结合已有的设计经验和当地工程建设实践认真进行结构的耐久性设计。

参考文献:

[1]孟春明.桥梁伸缩缝病害的预防措施[J].山西建筑,2002,28(11):115-116.

[2]JTG D62-204 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社.

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