混凝土结构桥梁的耐久性设计研究写完

混凝土结构桥梁的耐久性设计研究【摘要】目前在我国，混凝土结构桥梁已被普遍使用，并且在交通运输方面发挥着极为重要的作用。但是随着使用后期桥梁承受负荷的增加，桥梁的受损程度也日益严重，这对桥梁的正常使用造成了很大影响，在给人带来了很多不便的同时还存在有很大的安全隐患。这就对桥梁的耐久性能提出了较高的要求，本文就此针对桥梁的耐久性问题进行设计上的研究和讨论。【关键词】混凝土桥梁；耐久性；耐久性设计；引言对桥梁进行耐久性设计的关键在于在各个环节都要考虑到耐久性的因素，例如在桥梁材料、结构设计、施工方法和桥体维护等方面。混凝土结构作为建筑结构中的一种常见类型，在桥梁建筑中被广泛地应用。现今混凝土桥梁设计还不够完善，对桥梁的使用时间和安全性能方面都造成了很大影响，其耐久性能也不算优良，因而容易导致许多问题，对人们的安全造成威胁。因此，对桥梁耐久性进行研究设计势在必行。同时，应该明确的一点是，对耐久性的设计研究的重心应该是预防，而不是事故发生后的修补。1桥梁耐久性问题1.1桥梁耐久性问题的现状桥梁建设作为国家的基础建设之一，在经济发展、交通运输等方面都发挥着重要的作用。仅仅在长江中下游阶段的跨江大桥都有60多座。并且桥梁所在的环境都是相对腐蚀性很强的地域。因此，桥梁越来越多，它所起到的作用也越来越大。同时，安全性能的问题，变得尤为重要。桥梁要研究的主要问题，当然是与安全性息息相关的耐久性问题。1.2混凝土桥梁的破坏形式桥梁一般都是建立在河面或海面上（有些例外会健在两座山的峡谷上），环境对于混凝土的腐蚀性都比较大。桥梁所处的环境是影响桥梁耐久性的主要因素，也是一般桥梁破坏的主要形式。环境所引起的混凝土桥梁破坏的主要形式有：1、冻融破坏。环境温差过大，混凝土会发生冻融问题。混凝土冻融后，会产生混凝土的剥落，导致钢筋的锈蚀。2、盐湖、化学腐蚀破坏在2010年时，我国桥梁数量大约60万座，绝大多数都是在河流海面等有水面的环境。特别是盐湖和海面含有丰富化学物质的水域，更容易导致混凝土的腐蚀破坏。2混凝土耐久性的设计2.1混凝土耐久性计算的流程2.2冻融性试验本试验的主要目的是为了能确定混凝土的抗冻性能。现实中的试验方法一般是采用同等材料的混凝土试块来进行相关试验。本文中只叙述相关的数据的计算方法。混凝土试件的相对动弹性模量·假设设计标准确定条件全概率设计分项系数设计认定安全设计避免劣化破坏概率模型设计值暴露等级暴露等级极限状态设计设计方程设计规定设计规定设计、验证监察、检测设计方程设计规定100202ffPn式中：—P经N次冻融循环后试件的相对动弹性模量；N—fn次冻融循环后试件的横向基频（Hz）；f0—冻融试验的试件横向基频初始值（Hz）。混凝土试件冻融后的重量损失率应按下式计算：1000onnGGGW式中：△Wn—N次冻融循环后试件的重量损失率（%）；Go—冻融循环试验前的试件重量；Gn—N次冻融循环后的试件重量。混凝土耐久性系数应按下式计算：Kn=P×N/300式中：Kn—混凝土耐久性系数；N—冻融循环次数；P—经N次冻融循环后的相对动弹性模量。3桥梁的耐久性计算目前国内外相关学者就桥梁耐久性的问题提出了很多设计构思，这些设计构思总体上可以分为以下两个方面:其一就是要注重可持续发展，决不能为了桥梁建造而破坏当地的生态环境，要做到人与自然和谐相处。其二则是从桥梁自身的设计构造角度出发，选择合理有效的设计措施，从而提高桥梁的耐久性。下面就主要针对第二个方面进行耐久性问题的分析。国内关于混凝土耐久性的设计计算方法，主要是概率极限状态设计法。就是把混凝土放在能达到其极限状态的环境。来回反复，来确定混凝土的相关性能的数据。3.1桥梁的设计标准桥梁结构设计规范是对交通车辆荷载作用下的桥梁的安全性能、耐久性能等方面进行的规定。然而在有关耐久性问题制定的标准中，指标的要求过于死板，缺乏灵活性，此外，它对细节的量化考核也不够详尽，对实际施工建设的作用不大。基于这种情况，有关部门应该制定更为合理与人性化的设计标准，唯有如此，才能对提高桥梁的耐久性产生一定的指导作用。3.2概率极限设计计算混凝土结构耐久性的设计，目前应用最为广泛，精度相对最为准确的一个方法，就是概率极限状态设计法。这种方法时先建立数学模型，来描述混凝土耐久性的劣化过程。现在在描述混凝土的耐久性的时候，一般都是研究混凝土的碳化残量。也就是说用混凝土的碳化残量表示混凝土的耐久性。关于碳化残量的极限状态方程式如下：0)76.094.57)((g11011tfmkxcvfcnckckccc0)()()(g183.136.122ttkcvcvffcccr式中主要是根据时间的变化来计算。4影响耐久性的因素4.1混凝土的碳化混凝土碳化是指水泥石中的某些物质与空气中二氧化碳作用，从而生成碳酸钙或其它碳酸盐的过程。因为二氧化碳的加入改变了混凝土材料的酸碱度，使其酸度增加，与钢筋发生反应，造成钢筋的锈蚀。如果长时间不对其进行维护，很有可能会导致桥梁的坍塌。4.2氯离子的作用实际上，因为二氧化碳的作用使钢筋受到锈蚀的程度远没有氯离子与钢筋反应造成的锈蚀程度大。氯离子与钢筋作用后会导致桥梁结构锈胀开裂，破坏力极大。冬季为了防滑而向路面及桥梁撒的盐分就是氯离子的主要来源，另外，对于一些沿海地区来说，桥梁也极容易受到这种锈蚀作用。表一通过的电量与氯离子的渗透能力4.3碱—集料反应碱—集料反应也是影响混凝土耐久性的原因之一。这是一种混凝土中的某些活性矿物集料与碱性溶液之间发生的反应，具有很强的破坏性。这种反应造成的破坏一般不可修补，目前对这种反应也还只是属于研究阶段。4.4桥梁的日常维护合理科学的养护是延长桥梁使用寿命的重要举措，也可以提高桥梁的耐久性。桥梁在使用过程中很容易受到各种不利因素的影响，例如负重过多，还有自然环境等。因此，对桥梁进行维护是必不可少的，然而这种维护却常常被人们所忽略，结果导致桥梁在几年后就不能继续使用了，只好重新修建，浪费了大量的资金。从长远来看，对桥梁进行日常维护实际上是可以节约成本的，一举两得。5结语通过上文的分析研究，不难发现我国在桥梁建设方面还存在很多的问题，而耐久性的问题尤为突出。为了我国桥梁事业的进一步发展，桥梁设计者在设计桥梁的过程中就要不断加深对桥梁耐久性的认识，把有关耐久性的设计作为一个重点认真加以考虑，不仅如此，还要考虑桥梁完工后的维护问题，桥梁设计是一个整体性的工程，不能对建后的修缮工作置之不理，只有认识到这一点，才有可能实现桥梁功用的最大化，为我国社会经济事业的发展做出贡献。【参考文献】通过电量（库仑）氯离子渗透能力＞4000高2000~4000中等1000~2000低100~1000很低＜100可忽略[1]董承全.铁路桥梁混凝土结构裂缝控制与检测分析实例[J].大众科技.2011：21-22[2]苏毅.谈薄壁混凝土结构施工质量控制[J].科技风.2012:36-37[3]吴春雷.试论道路桥梁建设中的混凝土结构[J].黑龙江科技信息.2013:7-9[4]张子越,李方瑞.东营港扩建工程混凝土结构的耐久性技术研究[J].科技信息.2013:59-92