混凝土桥梁结构耐久性设计探析.pdf
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1、7 6 桥梁结构 城 市道桥 与防洪 2 0 1 4年 8 月第 8 期 混凝士桥梁结构耐久性设计探析 李翌程 , 朱 自立 ( 湖南省农林工业勘察设计研究总院 , 湖南长沙 4 1 0 007 ) 摘 要: 在建设桥梁的过程中, 只有确保混凝土的持久耐用性 , 才能够为桥梁工程的安全提供保障。针对多种影响混凝土结构耐 久性的因素进行了探讨, 提出了提高混凝土结构耐久性的措施 , 有关经验可供相关专业人员参考。 关键词: 混凝土桥梁结构 ; 耐久性 ; 设计 中图分类号: u 4 4 1 文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 4 ) 0 8 0 0 7
2、6 0 3 0 前言 在运行桥梁工程建筑时, 工程安全受外界很多 因素影响。此时, 混凝土表现出来的抵抗能力被称 为耐久性 ,这也是对桥体使用寿命的一个衡量指 标 。随着社会 的发展和经济水平 的提高 , 交通量在 逐步增大 , 致使桥梁所要承受的荷载量逐渐变大。 此时,混凝土以及所使用的材料因为时间过长而 老化, 再加上设计或者是施工过程中存在不足, 都 导致桥梁的耐用性降低,呈现出越来越多的病害 与缺陷, 更严重的是对结构的安全性造成威胁。在 进行现行公路设计时,一般会重点突出桥梁的承 载能力 ,却忽视了因为环境的变化而引发的材料 劣化 , 导致结构的耐久性降低。这样 , 因为对耐久 性缺
3、乏足够 的重视 , 而极 易引发工程安全 事故 , 从 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 4 0 8 作者简介: 李翌程( 1 9 7 9 一 ) , 男 , 河南商丘人 , 工程师, 从事路 桥设 计与管 理工作 。 而增大修理费用, 而且会降低结构的使用寿命 , 造 成资源的严重浪费。可见, 在进行混凝土桥梁结构 设计时 ,必须针对这些问题,对设计技术进行优 化, 尽可能提高桥梁的使用寿命。 1 混凝土耐久性设计的内涵 1 1 混凝土耐久性设计的 内容 对混凝土结构的耐久性设计主要有 以下两方 面 : 首先是选取合适的混凝土材料 , 其次是要合理 控制裂缝宽度并且对结构的构件进行 优化
4、。在选 用材料时 , 必 须根据实 际情况 而定 , 按照环境 的作 用和类别等级以及设计的基准期等因素,选取不 同的材料。与此同时,还必须尽可能降低工程造 价 ,并秉承节能环保 的理 念。关 于结构 细部 的优 化 ,主要是指对构件进行 防水 、排水和防腐蚀处 理 。在这个过程中, 必须本着严谨 的科学态度来进 行。 如果桥体被水或者是化学物质腐蚀 , 必然会严 重降低其安全性 , 缩短其使用寿命。对于一项工程 而言 , 安全工作 占据核心地位 , 而且必须确保设计 3 结语 图 1 4 中横梁 +小纵梁 o) ( ) ( 应力图 ( 1 ) 本文利用有 限元分析软件 Mi d a s F
5、E A对下 承式钢拱桥的拱脚支承节点、桥面板进行空间有 限元分析 , 通过局部计算分析结果可看出, 除局部 区域的应力水平较高外 ,绝大部分区域的应力水 平均较低 。拱脚节点、 桥面板的最大应力及局部刚 度均未超 出规范的规定 。 ( 2 ) 该桥 的拱脚支承节点 、 桥 面板构造是 合理 的, 可为类似工程提供参考。 参 考文献 【 1 】 林元培 桥梁设计工程师手册【 M 北京 : 人民交通出版社, 2 0 0 7 【 2 】 于刚 九堡大桥设计过程复杂节点局部分析 J 】 _ 城市道桥与防 洪 , 2 0 1 1 ( 1 2 ) : 3 O 一 3 3 3 3 张琳, 曾天宝 艾溪湖大桥
6、局部受力分析 J J 城市道桥与防洪, 2 0 1 2 ( 1 2) : 7 9 8 1 , 1 1 3 【 4 J T G D 6 0 2 0 0 4 , 公路桥涵设计通用规范 s 】 【 5 删0 2 5 1 9 8 6 , 公路桥涵钢结构及木结构设计规范【 s 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4 年 8 月第 8 期 城 市道桥 与防洪 桥梁结构7 7 的合理性才能够保证工程质量的可靠性。 对于我国的现行规范而言, 虽然会考虑到环境 因素的常见影 响 ,但是并没有考虑到结构受力时 , 混凝土结构会受到什么影响。这样就会导致混凝土 的耐久性受到影
7、响时 , 混凝土保护层受到损坏 , 桥面 铺装不坚固。可见, 完善现行的规范以及相关规定, 有助于提高桥梁结构的质量 ,然而这还有很长的路 要走 , 需要经过很长时间的摸索来完善现行规范。 1 2 混凝土结构耐久性设计原 则 在优化设计来提高混凝土结构耐久性的时 候, 需要设计人员具备加强的业务能力。首先, 设 计人员必须对提高混凝土结构的耐久性这一 目标 给予足够的重视,即做好桥梁预期设计使用年限 的评估工作 。此外 , 还必须掌握混凝土结构耐久性 该通过怎样 的标准来判断是否失效。当前 , 针对使 用年限的问题, 已经有了相当确切的规定 , 并将使 用寿命总结为 3种 。但是 , 对于上述
8、提及 的失效标 准并 没有统一 的规定与看法 。相对 于普通 的混凝 土结构来说,关于耐久性是否失效可以从以下两 种方式来判断: 第一 , 如果耐久性退化将导致结构 发生变形 , 导致其正常使用功能受阻。这种失效主 要是通过钢筋锈蚀开裂作为判定标准的。第二 , 混 凝 土结构性能降低 , 承载能力也是大 大折扣 , 严重 影响其正 常使用 。 2 桥梁耐久性差的主要原因 2 1 桥梁设计规范方面的不足 桥梁 结构建 设必须 确保 工 程质量 的可 靠性 , 这需要一定 的规范 与规定来 指导工程 的开展 。在 进行建设工作时,所有工作的开展必须参照这些 规定来执行 , 而且不可以任意更改。 或
9、者是说即使 修改也要做出明文规定。 需要指出的是 , 我国很多 参 考性规则一般具有强制性 , 而且具备法律效 益 , 这是 区别 于国外规程 的一个典型特征 。我们对 它 的管理却没有与工程科学的发展脚步保持一致 。 例如 , 对于很多跨海大桥而言 , 缺乏适 当的规 范作 为指导 , 导致其质量安全成为一个隐患。 2 2 设计和结构构造体 系的缺 陷 对于桥梁设计领域而言 ,结构耐久性引起了 业内人士足够的重视,而且这是一个亟待解决的 现实问题。在进行实际操作的过程中, 设计人员往 往过多地偏重于结构强度计算,以此来满足安全 需求 , 但是却忽略了在整个过程( 包括设计、 施工 以及投入使
10、用 ) 中的人为错误 , 因为这些人为错误 也极有可能降低结构耐久性。如果某工程的整体 性不高、 计算图式不明确 、 混凝土强度不够等都可 能降低结构耐久性。除此之外, 根据环境以及使用 条件的不同,设计者对结构体系设计提出了各种 要求。为了确保结构的合理性和可靠性 , 在进行设 计时必须按照一定的规范来进行。与此 同时 , 还必 须保证设计人员能够 正确认识结构 本性 ,根据 自 身多年工作经验来准确判断结构是否合理。 2 3 桥梁施工和管理方面的问题 目前 , 我 国桥梁建设 呈现 出了明显 的趋势 , 主 要包 括 : 工期相 对 比较 紧张 、 任务 相对比较 繁重 , 如果某些施工过
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