您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 商业/管理/HR > 质量控制/管理 > 浅谈桥梁工程的耐久性二航局李鉴杨昌维摘要
浅谈桥梁工程的耐久性二航局李鉴杨昌维摘要:本文首先介绍了国内桥梁耐久性现状,从影响桥梁安全和耐久性不足进行分析,其主要原因有:工程设计标准过低和不合理,施工进度的盲目追求和缺乏使用过程中的正常检测与维修。从微观上分析钢筋锈蚀和混凝土开裂原因;并从施工的角度出发阐述了目前国内桥梁耐久性所存在的一些不足,以及怎样进行改善或者提高桥梁结构耐久性的几个途径;最后总结桥梁耐久性应从长远发展的角度来看待,必须从设计、施工、材料、检测、维修、加固整个过程来考虑,提高耐久性意识、转变落后观念,才能使桥梁达到预期使用寿命。关键词:桥梁耐久性设计规范钢筋锈蚀混凝土开裂使用寿命前言随着现代化建设的快速发展,桥梁建设作为国家重要的基础建设之一,是关系社会和经济协调发展的生命线工程。桥梁建设的快速发展,巨大的资金投入,在经济社会中的显赫地位,使得人们对桥梁的安全性、耐久性越来越重视。近年来,桥梁的安全控制和寿命预测已成为当前国际、国内桥梁界关注的热点。目前国内兴起了建设跨海大桥的热潮,现正在施工的大型桥梁工程有杭州湾跨海大桥、东海大桥以及世界主跨最大的苏通长江大桥。这些桥梁总长最大的在35.7km,最短的也在7~8km。业主与设计部门都很关心大桥设计,明确提出了如何保证大桥安全与提高大桥的耐久性问题,以及需要采取相应的技术措施保证大桥有100年的使用寿命。与此同时,我国的桥梁面临着与国际上众多国家的桥梁同样的问题,是有一大批桥梁已进入“老龄”阶段,一些桥早已出现各种“病害”,却带“病”运营,潜伏着巨大的安全隐患。此外,因当初的设计荷载标准与当今的实际荷载条件已不相称而带来的结构安全检测评估问题;新建的或正在建设中的大跨径桥梁,则面临着确保大桥结构安全运营所需要的健康监测问题。为此,各国桥梁工作者已经在桥梁结构检测、评估、加固和监测技术的研究与工程实践方面进行了大量工作,取得了许多理论与评估技术以及相关领域的最新研究与应用成果,推进桥梁结构检测评估理论与技术的发展,使桥梁安全地为社会服务。本文将从桥梁结构的耐久性现状、原理,以及防止的主要途径进行论述,供大家探讨。1、桥梁结构耐久性概述1.1我国桥梁现状2桥梁是处于露天环境下,其相比房屋建筑来说耐久性和病害状况则更为严重。目前我国混凝土桥梁约占桥梁总数的90%以上,在役的混凝土桥梁出现钢筋锈蚀、混凝土开裂的现象十分普遍,裂化的主要原因在于混凝土的密实性太差,钢筋的保护层太薄,北方地区混凝土不具备抗冻性能。尤其是使用除冰盐融化道路积雪,更使北方公路桥梁中的钢筋迅速锈蚀。另外,公路车辆超载也加剧了桥梁提前老化、破坏。随着经济的发展,交通量与日俱增,车辆载重不断提升,加上缺乏例行维修,多处于带病超负荷的工作状态,并因而进一步加快其损坏速度。截至2003年,我国已造各类公路桥梁31万座。在国际排名前10位的各类桥梁中,就有我国已建的和在建的梁桥5座、拱桥6座、斜拉桥8座、悬索桥4座。然而有近40%的桥梁已经超过25年的使用期,均属于“年事已高”桥梁。据有关专家介绍,我国公路桥梁每年实际需要维修费用38亿元,而实际到位仅8亿元,仅为五分之一,而且维护手段还相当落后。北方地区的立交桥受冻融循环和除冰盐腐蚀破损严重。国内最早建成的北京西直门立交桥使用期限尚不到19年就因此被迫拆除;天津中环路上的众多立交桥,在运行十余年以后,也因钢筋锈蚀和混凝土冻蚀陆续进行大修或部分更换。山东潍坊白浪河大桥按公路桥梁标准进行建造,因位于盐渍地和西北靠近内陆盐湖、盐田的盐渍地,但工程的设计标准仍依然套用一般地区的要求,结果许多桥梁建成后仅经过7~8年即糟强腐蚀破坏。天津滨海的三座混凝土桥使用8~10年后,墩柱钢筋遭严重锈蚀,柱体混凝土保护层普遍剥落。1.2桥梁结构不足的原因和差距1.2.1工程设计标准过低和不合理我国现行的混凝土结构设计规范与施工规范,主要考虑的是荷载作用下的结构安全性需要;对于结构长期使用过程中由于环境作用引起材料性能劣化的影响,则被置于比较次要和从属的地位。目前的规范对大气环境以及水体、土体环境中的有害物质对钢筋锈蚀和混凝土的腐蚀作用,主要依靠混凝土原材料和配合比选择、混凝土最低强度等级要求、混凝土最高水灰比(水胶比)限制以及规定钢筋的混凝土保护层最小厚度等构造措施进行控制。设计人员在结构设计中长期已习惯于不必单独考虑耐久性和具体使用年限的需要。而且在我国规范20世纪50年代起就采用的这种设计方法,从一开始就低估了干湿交替、冻融循环和盐类侵蚀等环境对钢筋与混凝土的腐蚀作用。远不能保证室外环境下结构的耐久性能。随着耐久性问题的日益暴露,国际上一些混凝土结构设计规范从上世纪60年代起均不断修改混凝土最低强度等级、最高水灰比和钢筋保护层最小厚度的规定并增添许多新的要求。目前,国际上对于配筋混凝土的最低强度等级一般都不低于相当于我国C25。在一般环境下,英国规范规定的配筋混凝土最低强度等级为C30;美国ACI规范规定的最低强度等级在考虑到强度验收条件后也相当于我国的C25;日本规范规定的更高,相当于我国的C35,对100年设计使用寿命为C45。而在上个世纪50年代初期,国际上常用的混凝土强度等级多为C15到C25左右。对于冻融和盐冻环境下的混凝土,美国ACI规范规定的3最大水胶比从过去的0.53降低到不高于0.5和0.45(1983年),最近又将盐冻下的混凝土水胶比降低到0.40。针对除冰盐的使用,美国AASHTO公路桥梁设计规范规定混凝土水胶比不得高于0.45,而北欧则更规定不得高于0.40,并且强制要求必须掺加粉煤灰或硅灰等掺合料。加拿大从上世纪50年代到80年代30年间对提高公路桥梁混凝土桥面板耐久性要求,将混凝土最低强度等级从C25提高C40,厚度从180mm增到225mm,而且保护层最小厚度从25mm增到70mm,还增添了防水、使用环氧涂层钢筋等防腐措施。我国混凝土结构设计规范对耐久性的要求普遍偏低。国内颁布的规范,在耐久性上的总体要求仍远低于国际标准。规范对不同使用环境类别及其作用程度的划分也规定得不够明确和具体。这对长期处于露天环境下的桥梁来说,很难达到防止钢筋锈蚀和混凝土冻融腐蚀的目的。美国ACI规范规定要求,桥梁构件不分梁或板至少为38mm(钢筋直径小于16mm时)和51mm。英国规范规定混凝土的最低强度等级为C40和相应的保护层最小厚度为40mm。还需要指出的是,美国ACI规范和英国规范中的保护层厚度是对最外层的钢筋而言的,一般情况下是主筋外侧的箍筋而不是内侧的主筋;所以对于保护层厚度的要求,我国规范与国际上的差距,比上述数字所对比的还要大,一般可差一倍,而钢筋开始发生锈蚀的年限至少与保护层厚度的平方成正比。我国桥梁混凝土结构的过早老化,除了使用期间缺乏必要保养维修外,设计标准上的不足也是主要的原因之一。过薄的混凝土保护层厚度和过低的混凝土强度等级,使混凝土中的钢筋过早锈蚀,而寒冷地区与雨水接触的混凝土又因没有引气的要求而过早损坏。结构过早老化还与规范在结构设计荷载上的低标准有关。我国结构设计规范确定的荷载设计值普遍低而不利于结构的安全性,其实它对结构的耐久性也一样带来负面影响,因为负重过大必然促使结构老化。我国的结构设计规范片面依靠过去的统计数据来确定活荷载的标准值,不考虑结构在建成后的长期使用过程中,由于生产和生活水平的发展与提高所带来的可能需要。尤其是桥梁方面的交通工程,在耐久性设计中本来就先天不足,现在又加上交通迅速发展带来的超载问题,就更是不堪重负了。例如黄石长江大桥对耐久性先天性考虑不够,再加上先期设计荷载偏小,长期超负荷使用,已经严重影响其使用寿命。重庆曾经辉煌一时的“优质工程”宜宾南门大桥2001年一断为三。除建造质量等问题之外,桥体过度疲劳、养护不力也是桥梁过早夭折的重要原因。据有关资料表明,宜宾大桥设计到2005年内日车流量仅为7760辆次,而实际到断裂前日车流量已达47000辆次。长年累月超负荷运营使得大桥缩短使用寿命,加上宜宾大桥维护不力,超负荷运营导致了使用寿命缩短到11年。1.2.2工程施工进度的盲目追求我国桥梁工程建设的一个突出问题就是往往缺乏必要的前期预研与论证。一旦决定建设就仓促动工,并有时不惜以牺牲工程质量为代价,盲目追求施工进度并压缩施工工期。这种工程施工方式常带来安全
本文标题:浅谈桥梁工程的耐久性二航局李鉴杨昌维摘要
链接地址:https://www.777doc.com/doc-2271446 .html