周海峰 上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司，上海 200092

交通荷載可隨著交通量的增加而增加，再加上混凝土老化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理及橋梁施工質(zhì)量等影響，混凝土橋梁容易出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，產(chǎn)生缺陷，甚至對(duì)橋梁整體結(jié)構(gòu)造成影響，降低結(jié)構(gòu)安全性?；炷聊途眯圆?，不僅會(huì)減少橋梁的使用壽命，還會(huì)降低橋梁使用性能，影響橋梁使用安全性，與橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則不符。某些橋梁，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不注重細(xì)節(jié)，不注重混凝土耐久性，從建成到使用僅僅過(guò)了二十多年，就已經(jīng)出現(xiàn)各種缺陷、破損及病害等現(xiàn)象，對(duì)橋梁的使用產(chǎn)生嚴(yán)重影響，威脅橋梁運(yùn)輸安全。如何設(shè)計(jì)合理的橋梁結(jié)構(gòu)，提高混凝土耐久性，防止橋梁缺陷，已成為橋梁建設(shè)界關(guān)注的熱點(diǎn)之一。只有重視混凝土耐久性，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的橋梁結(jié)構(gòu)，才能提高橋梁整體耐久性，提高橋梁質(zhì)量。以下我們就混凝土耐久性問(wèn)題及橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法展開(kāi)討論。

1 混凝土耐久性問(wèn)題

導(dǎo)致混凝土耐久性問(wèn)題產(chǎn)生的原因較多，如材料原因、環(huán)境原因、施工原因及設(shè)計(jì)原因等，橋梁維護(hù)也會(huì)對(duì)混凝土耐久性產(chǎn)生一定影響。一些橋梁由于混凝土耐久性較低，出現(xiàn)滲水、脫落及破損等現(xiàn)象，如圖1?；炷聊途眯詥?wèn)題是導(dǎo)致橋梁病害的主要原因，也是影響橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的因素。從客觀角度分析，交通壓力和橋梁荷載壓力也是影響混凝土耐久性的客觀因素，只有提高混凝土耐久性，才能提高橋梁承載力，防止橋梁缺陷。

圖1 混凝土脫落、破損現(xiàn)象

1.1 耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低

雖然說(shuō)混凝土耐久性與橋梁結(jié)構(gòu)安全性都會(huì)受到環(huán)境影響，但橋梁缺陷和病害等問(wèn)題主要是由于設(shè)計(jì)不合理造成。很多橋梁投入使用后，不重視維護(hù)，橋梁管理也不到位。在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于混凝土耐久性問(wèn)題沒(méi)有進(jìn)行充分考慮，偏向考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載能力，只重視主體設(shè)計(jì)，不重視細(xì)節(jié)方面的設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致混凝土耐久性偏低［1］。橋梁設(shè)計(jì)通常比較注重結(jié)構(gòu)安全性和強(qiáng)度問(wèn)題，對(duì)于結(jié)構(gòu)材料的選擇及構(gòu)造設(shè)計(jì)不夠重視，沒(méi)有根據(jù)建設(shè)環(huán)境，制定混凝土耐久性標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)措施不到位。再加上環(huán)境的影響，導(dǎo)致橋梁耐久性不足。

1.2 受到環(huán)境因素的影響

環(huán)境是影響混凝土耐久性的重要原因，也是最主要的原因之一。混凝土材料特性和環(huán)境原因影響，會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫現(xiàn)象，使鋼筋受到銹蝕，致使混凝土脫落、損壞等現(xiàn)象出現(xiàn)。長(zhǎng)期以往循環(huán)，可導(dǎo)致鋼筋及混凝土面積逐漸縮小，降低結(jié)構(gòu)性能，使結(jié)構(gòu)承載力降低，結(jié)構(gòu)耐久性不足。這些問(wèn)題的出現(xiàn)，與設(shè)計(jì)也有一定關(guān)系，如果橋梁設(shè)計(jì)采用的鋼筋保護(hù)層較薄，厚度達(dá)不到要求，或混凝土水膠比過(guò)大，都會(huì)導(dǎo)致混凝土破損問(wèn)題。

2 橋梁耐久性設(shè)計(jì)方法

在橋梁建設(shè)規(guī)定中，提出了關(guān)于橋梁耐久性的設(shè)計(jì)要求，制定了相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，表明混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)建設(shè)環(huán)境、極限狀態(tài)及設(shè)計(jì)年限等，制定耐久性設(shè)計(jì)要求?？偟膩?lái)說(shuō)，橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)主要注意以下幾點(diǎn)。

2.1 混凝土性能及強(qiáng)度應(yīng)符合橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了要重視混凝土性能和強(qiáng)度外，還要重視混凝土的耐久性，確保橋梁在環(huán)境影響下，仍然具有較好的抗腐蝕、抗碳化作用，及較高的抗凍融性和抗?jié)B性。因此，在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以結(jié)構(gòu)所處環(huán)境、使用性能等，制定混凝土要求標(biāo)準(zhǔn)，選擇耐久性合適的混凝土，在添加劑方面，一定要合理應(yīng)用，確?；炷量蛊茡p能力，提高其密實(shí)度［2］。如果橋梁建在一些靠海區(qū)域，可采用耐久性較高的混凝土進(jìn)行橋梁底部建設(shè)。應(yīng)嚴(yán)格按照混凝土的配比，以及相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確?；炷林械膲A含量及氯離子含量符合設(shè)計(jì)要求，強(qiáng)度等級(jí)可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求，水膠比符合限制標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制水泥用量，采用質(zhì)量合格的原材料，只有這樣，才能保證混凝的土耐久性標(biāo)準(zhǔn)。如果橋梁受到惡劣環(huán)境影響，決定橋梁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的是混凝土耐久性，而不是橋梁承載力。例如，一些北方地區(qū)，鄰近海邊，環(huán)境因素較復(fù)雜，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的影響較大，如果混凝土耐久性差，就會(huì)降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。如果橋梁結(jié)構(gòu)所處環(huán)境變化較大，應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足不同環(huán)境下，橋梁對(duì)于混凝土耐久性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。如果構(gòu)件經(jīng)常處于潮濕環(huán)境，接觸水源，應(yīng)按照凍融環(huán)境要求，來(lái)設(shè)計(jì)伸縮縫，確保其墩帽頂面耐久性;如果橋梁是跨海橋梁，長(zhǎng)期受到氯鹽侵蝕，預(yù)應(yīng)力及鋼筋混凝土的水泥，應(yīng)盡量選擇低氯離子水泥，并采用引氣劑進(jìn)行墩柱建設(shè)，除此之外，還要制定防腐防侵蝕相關(guān)措施，提高局部強(qiáng)度。

2.2 注意細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，防止裂縫出現(xiàn)

如果橋梁所處環(huán)境較為復(fù)雜，應(yīng)盡量設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔的混凝土構(gòu)件外形，避免過(guò)多暴露混凝土的棱角和表面，混凝土棱角盡量采用圓角代替。結(jié)構(gòu)在布置方面和形狀設(shè)計(jì)方面，應(yīng)注意通風(fēng)問(wèn)題，以便混凝土養(yǎng)護(hù)和振搗。根據(jù)排水要求設(shè)計(jì)混凝土表面形狀，結(jié)構(gòu)縫應(yīng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，尤其是構(gòu)造設(shè)計(jì)，避免由于荷載增加，應(yīng)力聚集，導(dǎo)致變形現(xiàn)象。一些水位變動(dòng)較大、干濕交替部位，以及受到氯鹽侵蝕的部位，應(yīng)及時(shí)采取防護(hù)措施，避免構(gòu)件受到侵蝕?？蛇M(jìn)行憎水處理和防水處理，或通過(guò)表明涂層措施防止腐蝕。

2.3 確?；炷帘Ｗo(hù)層的設(shè)計(jì)符合要求，增加其厚度

采用厚度適宜的保護(hù)層，不僅可以降低混凝土碳化速度，還可以避免氯離子擴(kuò)散，有效提高混凝土耐久性。因此，為了防止鋼筋出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，應(yīng)盡量采用厚度較大的保護(hù)層。

2.4 做好橋面的防水設(shè)計(jì)和排水設(shè)計(jì)

在進(jìn)行高架立交橋及主橋的橋面縱坡設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮橫坡及縱坡斜度，設(shè)計(jì)排水設(shè)施，如泄水孔，確保橋梁交通安全，解決橋面積水，確保排水系統(tǒng)的有效性。橋面應(yīng)設(shè)計(jì)防水層，如柔性防水層、剛性防水層等，如果條件允許，也可以同時(shí)設(shè)計(jì)兩種防水層，提高橋梁的防水效果［3］。

2.5 在附屬構(gòu)造及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，應(yīng)注重細(xì)節(jié)

很多橋梁在上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用縱橫濕接頭與預(yù)制簡(jiǎn)支梁進(jìn)行連接，對(duì)于后期混凝土的耐久性沒(méi)有過(guò)多要求，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低。這樣的設(shè)計(jì)容易導(dǎo)致混凝土收縮，出現(xiàn)裂縫，甚至導(dǎo)致滲水漏水現(xiàn)象，腐蝕混凝土，造成混凝土損壞。因此，在進(jìn)行附屬構(gòu)造或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免這種設(shè)計(jì)方式，如果必須采用這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，那么應(yīng)做好防護(hù)措施，將膨脹劑添加在后澆帶部分混凝土中，避免混凝土出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，以此提高混凝土耐久性［4］。主梁與伸縮縫之間的連接處，容易出現(xiàn)破損，混凝土耐久性要求較高，因此，應(yīng)采用耐久性較好的混凝土進(jìn)行施工，并在混凝土中添加適量纖維增韌材料或膨脹劑，同時(shí)，合理設(shè)計(jì)構(gòu)造鋼筋及伸縮裝置，使兩者合理連接。構(gòu)件部分與后澆部分應(yīng)選用等級(jí)相同的混凝土，以達(dá)到金屬錨具封閉效果，避免預(yù)應(yīng)力改變。

2.6 強(qiáng)化鋼筋構(gòu)造，避免混凝土裂縫出現(xiàn)

混凝土一旦出現(xiàn)裂縫，就會(huì)導(dǎo)致水滲入及氣滲入，腐蝕鋼筋混凝土，降低混凝土耐久性。因此，應(yīng)重視裂縫控制，盡量提高混凝土耐久性。設(shè)計(jì)橋梁混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為主，增加抗裂設(shè)計(jì)，合理布置鋼筋構(gòu)造，避免構(gòu)造間距或直徑過(guò)大，產(chǎn)生裂縫。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，混凝土耐久性關(guān)系到橋梁整體承載力、實(shí)用性及安全性，應(yīng)盡量通過(guò)科學(xué)、合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)，提高混凝土耐久性，更新設(shè)計(jì)理念，注重細(xì)節(jié)方面的設(shè)計(jì)，避免混凝土出現(xiàn)裂縫、脫落、損壞等現(xiàn)象，提高橋梁強(qiáng)度，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。

［1］費(fèi)學(xué)海.淺析混凝土結(jié)構(gòu)橋梁的耐久性設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)城市經(jīng)濟(jì)，2011，10(15):162-163.

［2］向容，張斯涵，曾宏.淺談我國(guó)橋梁建設(shè)發(fā)展與影響耐久性的因素［J］.科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2014，04(02):238-239.

［3］宋云祥，田莉，李光輝.高性能混凝土耐久性技術(shù)指標(biāo)在鄭州黃河公鐵兩用橋中的應(yīng)用［J］.公路，2011，16(03):174-175.

［4］周錚，陳強(qiáng)，孫楊勇.新型快速修補(bǔ)材料MRK 在某橋梁病害修復(fù)項(xiàng)目中的應(yīng)用［J］.廣東土木與建筑，2014，02(09):212-213.