混凝土结构桥梁的耐久性设计问题分析

混凝土结构桥梁的耐久性设计问题分析

周玉康

中设设计集团股份有限公司，江苏南京210014

摘要：设得以飞跃提升，越来越多复杂桥梁得以建设，但在国内我国经济在最近几十年得到了飞快的发展，基础建

的结构设计过程中，有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。实际上，目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果；也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背；也不符合结构动态和综合经济性的要求。关键词：建设；混凝土结构；耐久性设计；问题分析

1 混凝土结构桥梁耐久性不足的具体原因

1.1󰀁构负荷能力，一般情况下环境对耐久性的影响处于次要地位，在结构设计方面，桥梁的耐久性主要体现在桥梁自身的结桥梁设计对耐久性的要求标准较低

在设计标准方面却常常忽略了桥梁自身的结构设计，注重的反而是桥梁的外观和轻量化设计，对桥梁的耐久性缺少严格的设计标准，导致桥梁的建设结果也达不到理想要求。其次，在建设材料方面，也没有较高的要求，它不能综合考虑到混凝土的质量，性能，以及施工条件和环境条件等外部因素的影响，其设计标准做不到对实时因素的同步控制，设计规范常常保持一成不变的状态，缺乏创新。

1.2󰀁在桥梁施工过程中过于追求施工进度

性问题倍加关注。一般的看法认为当前的工程事故主要是野蛮内外多座桥梁的突然破坏与倒塌，已使工程界对桥梁安全施工和管理腐败所导致。对于短期内发生的诸如突然破坏与倒塌，多是由于施工质量没有达到规范和设计要求，典型的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等；也有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题，更是对桥梁安全造成致命的损害。

正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只使用了几年、甚而大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，出现了影响至刚建成不久就出现严重的耐久性不足的问题，这也与施工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不足及目前广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的危害。

1.3󰀁设计理论和结构构造体系不够完善

度需要，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而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、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，结构耐久性不足已成为最现实的一个安全问题，设计时要从构仅用了5～10年就因为耐久性出了问题影响结构安全。造、材料等角度采取措施加强结构耐久性。

提出不同的布局和构造等方面的要求。因此，合理可靠的结构不同的环境和使用条件、不同的设计对象都会对结构体系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 混凝土结构耐久性设计的主要内容

2.1󰀁混凝土是桥梁建设中使用的主要建筑材料，因此为了提高

混凝土的材料选择

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产 城

桥梁的耐久性必须要对混凝土做好质量选材工作，一般来说，混凝土在材料选取上要做到“三低”，它们分别为低水化热，含氯量低，含碱量低。此外，在骨料选择方面还要求骨料要具有洁净，坚固，耐久的基础特性，而对于粗骨料而言则应相对重视级配和粒形，为了控制好水泥的用量范围，在混凝土加工过程中可以加以合适的减水剂，从而使得低质量水泥中的硅酸盐含量降到最低，保证其混凝土应使用较为偏低的水量进行稀释，的质量。

2.2󰀁重视结构的耐久性问题

响结构耐久性的决定性因素是来自构造上的缺陷。国内从上世大量的病害实例也证明，除了施工和材料方面的原因，影纪果。这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的，对如何90年代开始重视了对结构耐久性的研究，也取得了不少成从结构和设计的角度及如何以设计和施工人员易于接受和操作的方式来改善桥梁耐久性却很少有人研究。而且，长期以来，人们一直偏重于结构计算方法的研究，却忽视了对总体构造和细节处理方面的关注。结构的耐久性设计与常规的结构设计有着本质的区别，目前需要努力将耐久性的研究从定性分析向定量分析发展。国外的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。

2.3󰀁重视对疲劳损伤的研究

构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结结构的累积疲劳损伤。

许多微小的缺陷，由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、不得到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的。

结构疲劳引起的钢材开裂案例较多，亦有不少因疲劳断裂引起疲劳损伤过去一直被认为是钢桥设计中的核心问题，由钢桥梁垮塌的例子。近结构，但对于使用期受腐蚀的钢筋混凝土构件的动态性能和疲20年来，疲劳损伤的研究已进入混凝土劳性能的研究还需加强。对疲劳损伤的研究不仅仅指对整个结构而言，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的失效，例如斜拉桥拉索锚固端的疲劳损害。

3 结束语

通过上文的一系列的叙述和讲解，

积极借鉴国外成功的经验和做法，除了加强施工质量管理外，桥梁安全性和耐久性不足已成为迫切需要解决的问题，要要从桥梁设计理念和结构体系和构造的角度做好耐久性的设计。同时需要研究疲劳和超载对于桥梁结构耐久性的影响。，作为桥梁设计的相关专业人员，必须着重意识到桥梁结构中存在的各种问题，然后再根据这些问题做好相应的设计措施，通过对细节问题的改善来提高桥梁的耐久性，保证了桥梁建设的质量成果。

[1]参考文献：

李渊.混凝土结构桥梁的耐久性设计问题分析[J].工程建设与设计，2020（01）：145-146+152.

[2]周嵬.基于耐久性混凝土桥梁结构设计研究[J].智能城市，2019，5（13）：34-35.

本科学历，工程师（职称），研究方向：桥梁设计与施工。

作者简介：周玉康，1985年9月，男，汉，江苏省南京人，