■李小兵 ■四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 610081

我國(guó)西藏地區(qū)由于地勢(shì)特殊，晝夜溫差大，尤其是冬季的凍融問(wèn)題較突出，加上重載交通的增多，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)防腐和耐久性提出了較高要求。

1 該地區(qū)必須重視橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)

為確保工程結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用的壽命年限內(nèi)的安全和可正常使用需要采取高標(biāo)準(zhǔn)的防腐措施。在跨江河橋梁結(jié)構(gòu)物所處的特殊環(huán)境中，有對(duì)鋼筋發(fā)生腐蝕的氯鹽及其它腐蝕物，當(dāng)氯離子達(dá)到一定濃度后會(huì)破壞鋼筋鈍化膜，引起鋼筋銹蝕，削減其有效截面并降低其粘結(jié)強(qiáng)度等，使混凝土保護(hù)層順筋脹裂，影響了橋梁耐久性性。因此必須重視與橋梁結(jié)構(gòu)耐久性直接相關(guān)的鋼筋混凝土的腐蝕及腐蝕控制的研究。

西藏地區(qū)早期的橋梁，出現(xiàn)因材料選擇不當(dāng)以及設(shè)計(jì)防腐蝕措施不完善等在投入使用后不久，出現(xiàn)了嚴(yán)重?fù)p傷破壞。破壞部分主要為橋墩、主梁、蓋梁等。其形式有:鋼筋嚴(yán)重銹蝕，混凝土保護(hù)層開(kāi)裂剝落甚至成片剝落，粗骨料外露等;部分構(gòu)件長(zhǎng)期處于冰雪融化水的干濕作用，表層混凝土已被溶蝕掉。

因此，沿江河地區(qū)橋梁工程應(yīng)吸取國(guó)內(nèi)在防腐處理上的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及逐漸成熟的防腐措施，一定要重視防腐耐久性設(shè)計(jì)。

橋梁結(jié)構(gòu)耐久性差極容易引起諸多不良后果，比如:

(1)混凝土結(jié)構(gòu)容易發(fā)生開(kāi)裂、侵蝕、碳化、破碎、溶蝕、堿－骨料反應(yīng)、凍融循環(huán)破壞等;(2)混凝土與受力筋間粘結(jié)錨固作用削弱、注漿不密實(shí)等;(3)鋼結(jié)構(gòu)橋梁、鋼筋銹蝕、疲勞及預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力損失等;

2 引發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性差的因素

國(guó)內(nèi)外大量調(diào)查研究表明，外在各種環(huán)境影響、設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性變差。

(1)各種環(huán)境因素的影響

作為跨越各種障礙物的橋梁結(jié)構(gòu)始終處于各種復(fù)雜的環(huán)境中?；炷潦且环N以抗壓性能為主(抗拉性能為輔)的建筑材料，初期水化熱易造成強(qiáng)烈干縮應(yīng)變，再有溫度、濕度、各種不可預(yù)知的荷載等影響，極易導(dǎo)致主要由混凝土組成的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生眾多細(xì)小的裂縫。當(dāng)水分子、氯離子順著裂縫滲入結(jié)構(gòu)后，會(huì)造成鋼筋表面鈍化，引起其腐蝕，破壞二者間的膠結(jié)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)中的兩種主要建筑材料鋼筋與混凝土不能協(xié)調(diào)變形。因此混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度會(huì)不斷降低，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性變差直至最終破壞。

(2)設(shè)計(jì)理論與結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系還需要改進(jìn)

雖然我國(guó)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有明確的規(guī)定。但是在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，不少的工程設(shè)計(jì)人員往往忽略了應(yīng)該從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)、結(jié)構(gòu)耐久性、施工及使用全過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為因素等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性。從而引起有的橋梁結(jié)構(gòu)整體性和延性不足，冗余性變小;有的梁結(jié)構(gòu)配置過(guò)細(xì)的主筋、甚至是過(guò)小的構(gòu)件截面等。以上主觀意愿都會(huì)削弱結(jié)構(gòu)耐久性，進(jìn)而使結(jié)構(gòu)的安全性受到嚴(yán)重影響。曾經(jīng)有部分工程設(shè)計(jì)人員過(guò)分的追求混凝土構(gòu)件輕型化，在減小的構(gòu)件截面上配置十分密集受力鋼筋。導(dǎo)致其單位體積內(nèi)骨料和膠結(jié)材料偏少，同時(shí)在施工過(guò)程中振搗問(wèn)題十分的突出，容易產(chǎn)生蜂窩麻面、嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)空洞，因此無(wú)法完全保證鋼筋混凝土構(gòu)件具有可靠的密實(shí)度和強(qiáng)度。同時(shí)也無(wú)法保證其保護(hù)層厚度滿足最低要求，進(jìn)而引起其表面抗碳化年限減少，構(gòu)件內(nèi)的鋼筋過(guò)早的被銹蝕，影響了結(jié)構(gòu)耐久性和安全性。

(3)突出施工與管理水平問(wèn)題

橋梁結(jié)構(gòu)不可及時(shí)預(yù)見(jiàn)的突然倒塌與破壞必然造成重大的財(cái)產(chǎn)損失甚至?xí)＜叭藗儗氋F的生命，一旦發(fā)生會(huì)造成嚴(yán)重后果。因此工程相關(guān)參與者都應(yīng)嚴(yán)于侓己，切實(shí)重視橋梁的耐久性、安全性。但現(xiàn)階段我國(guó)施工行業(yè)中大面積存在施工和管理體制混亂，責(zé)任劃分不明確，無(wú)法從源頭上保證結(jié)構(gòu)擁有足夠的耐久性。不久前筆者作為設(shè)計(jì)方后期服務(wù)人員常駐施工現(xiàn)場(chǎng)親眼目睹了不少足以引起結(jié)構(gòu)耐久性不足的施工現(xiàn)象，雖然盡了自己最大努力，但受各種復(fù)雜因素的制約卻又無(wú)能完全讓責(zé)任方一一去改進(jìn)和加以彌補(bǔ)，其主要表現(xiàn)在以下諸多方面:①施工前沒(méi)有備足合格的原材料和施工工藝存在問(wèn)題等，導(dǎo)致工程質(zhì)量無(wú)法滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn);②施工現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有配備有效的計(jì)量設(shè)備，完全依靠施工人員的經(jīng)驗(yàn)配料，導(dǎo)致混凝土配合比計(jì)量嚴(yán)重不準(zhǔn)，變異性增大;③施工過(guò)程中存在無(wú)法完全杜絕個(gè)別橋梁存在諸如偷工減料、以次充好等嚴(yán)重的現(xiàn)象;④施工方因成本需要采用不少木質(zhì)模板，木質(zhì)模板高變異性致使混凝土保護(hù)層厚度厚薄不均;⑤鋼筋沒(méi)有作防銹處理，其間距不均勻，澆筑過(guò)程中粗、細(xì)骨料分布不均勻，混凝土振搗不密實(shí);⑥因工程所在地區(qū)特殊的氣候環(huán)境晝夜溫差很大，未及時(shí)對(duì)已經(jīng)澆筑完的橋梁結(jié)構(gòu)采取必要的保溫、降溫措施等。

(4)橋梁維護(hù)缺乏全面系統(tǒng)管理

在橋梁維護(hù)方面不能做到及時(shí)有效地對(duì)橋梁全壽命過(guò)程進(jìn)行管理，維修工程多發(fā)生在不得不修或者是出了事故后。沒(méi)有把整個(gè)區(qū)域的橋梁作為一個(gè)系統(tǒng)工程來(lái)研究，錯(cuò)過(guò)最佳維修時(shí)機(jī)，效果不理想。

3 提高橋梁耐久性的措施

在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著重注意以下幾點(diǎn):

(1)擬定橋梁方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程所在區(qū)域的各種環(huán)境因素首先采用能保證施工質(zhì)量的措施及方案來(lái)滿足橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的要求。

如采用高強(qiáng)度、高性能耐久性混凝土，在混凝土中摻加鋼筋阻銹劑，加大結(jié)構(gòu)邊緣保護(hù)層尺寸，對(duì)鋼筋及體外預(yù)應(yīng)力筋采取環(huán)氧涂層防腐措施處理等。

(2)重視橋梁結(jié)構(gòu)抗凍性問(wèn)題。因西藏地區(qū)特殊的地理環(huán)境以及特殊的氣候條件，一年四季甚至是在一天中，不同時(shí)間的溫差都可能相差特別巨大，橋梁結(jié)構(gòu)將會(huì)反復(fù)受到劇烈的凍融考驗(yàn)，同時(shí)施工過(guò)程的不規(guī)范也會(huì)不同程度的削弱橋梁結(jié)構(gòu)抗凍性。因此對(duì)該問(wèn)題工程設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該特別予以重視。

(3)橋梁病害分析是一個(gè)必要環(huán)節(jié)。在管理中對(duì)橋梁可能產(chǎn)生的病害進(jìn)行詳細(xì)分析研究后盡量消除橋梁病害，可能會(huì)有益于提高結(jié)構(gòu)耐久性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)能夠以最經(jīng)濟(jì)的、最合理情況下滿足相應(yīng)的功能要求，結(jié)構(gòu)遇到偶然事件時(shí)，能保持必要的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承載能力。

(4)重視橋梁超載問(wèn)題。橋梁超載現(xiàn)象在我國(guó)公路運(yùn)輸中十分普遍，近年來(lái)西藏地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快，重載交通日益增多，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員務(wù)必要引起重視。一方面超載車輛會(huì)使橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大、損傷加劇，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞事故。另一方面，由于超載造成橋梁內(nèi)部損傷無(wú)法恢復(fù)，導(dǎo)致構(gòu)件跨中開(kāi)裂彎距降低、剛度下降，進(jìn)而危及橋梁的安全性和耐久性。

在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中耐久性設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以下方面:

(1)設(shè)計(jì)環(huán)境類別要滿足結(jié)構(gòu)混凝土耐久性基本要求，混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相應(yīng)環(huán)境類別要求。(2)對(duì)耐久性要求較高的重要結(jié)構(gòu)物，宜選用結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)上限值。(3)江河環(huán)境橋梁應(yīng)優(yōu)先選用高性能混凝土(HPC)。對(duì)重要的水中下部結(jié)構(gòu)(如樁基、承臺(tái)、墩柱及帽梁)，條件滿足時(shí)建議采用高性能混凝土。(4)超載問(wèn)題。在西藏片區(qū)各種公路上，大型重載貨車較多，結(jié)合實(shí)際的重載交通、復(fù)雜地理及施工環(huán)境等因素，橋梁設(shè)計(jì)荷載可適當(dāng)留40%左右的富余度。(5)凍融問(wèn)題。對(duì)該地區(qū)的橋梁結(jié)構(gòu)一定要注意抗凍性設(shè)計(jì)，必要時(shí)應(yīng)提高一個(gè)等級(jí)。(6)橋梁造價(jià)允許的情況下，重力式橋臺(tái)盡量不要采用片(卵)石材料，宜直接采用素混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。(7)對(duì)重要的橋梁結(jié)構(gòu)，要重視耐久性監(jiān)控檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。

4 結(jié)語(yǔ)

西藏高寒地區(qū)晝夜溫差大、冬季凍融問(wèn)題嚴(yán)重，重載交通日益增多，必須重視橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)，本文對(duì)該地區(qū)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題進(jìn)行了淺析，以期為該地區(qū)橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)人員提供借鑒和參考，以達(dá)到有效延長(zhǎng)該地區(qū)橋梁的使用壽命。

［1］JTG D60－2004，公路橋涵通用設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］JTG/T B07－01－2004，公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］CCES01－2004，混凝土結(jié)構(gòu)耐久設(shè)計(jì)與施工指南［S］.

［4］吳海軍，彭作軍，陸萍.砼橋梁耐久性設(shè)計(jì)原則與構(gòu)造措施探討［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2006.1.