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桥梁工程中混凝土结构的耐久性设计

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2017/01/10 10:31
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       近些年来,随着我国现代化发展脚步的加快,我国桥梁工程建设也在日益壮大。桥梁工程的建设也不再是单纯地为交通事业服务,而是更多地促进了现代化的发展和普及。在桥梁工程不断发展的同时,其质量安全以及防护维修问题就成了人们关注的焦点。而混凝土结构的耐久性设计的质量就是决定我国桥梁安全与否的关键。下面,首先简单介绍我国桥梁工程中混凝土结构耐久性设计的内容,再着重从影响我国桥体混凝土结构耐久性的不利因素着手,分析桥体安全质量差及耐久性差的原因,同时,针对这些原因给出混凝土结构耐久性设计方面的改进措施。 
  1 耐久性设计内容 
  我国桥梁工程建设中混凝土结构耐久性设计的内容主要包括两方面,一是混凝土材料的选用,二是上、下部结构的细部设计。在材料选用方面,必须以确保桥体坚实、稳固、安全为前提,还要注意节能环保的问题,同时还要考虑工程造价的问题。而工程设计方面,则是一切工程展开的基础和核心。只有科学合理的设计才能保证工程建设的质量。其中,桥梁工程的上部结构细部设计主要包括桥面、桥面防水层、主梁以及伸缩缝,在这些设计中应当注意混凝土的铺装设计要严谨科学,每一个层次的疏忽都会导致桥体受到积水的侵蚀从而影响其安全性和耐久性。而桥梁工程的下部结构细部设计工作则主要包括分联墩盖梁和桩顶两方面的设计。这两部分结构有个共同点就是易受融化的除冰盐水的腐蚀,因此其设计应以免受盐水侵蚀和加厚保护层厚度两方面考虑,从而使桥梁的安全性和耐久性得到提高。 
  2 耐久性影响因素 
  2.1 工程设计方面 
  可以说工程设计的缺陷及不合理是导致工程质量不过关的关键问题。我国的桥梁工程设计存在许多不完善的地方,一是混凝土结构的耐久性设计并未受到应有的关注和重视。在桥梁工程建设中,耐久性设计的不完善和不细致导致工程整体设计存在安全隐患,影响桥梁工程质量。因此提高我国桥梁工程设计人员对此类结构细部设计的重视度对减少桥梁工程的安全隐患是十分重要的,为此,在进行工程设计工作时要求设计人员要从工程整体全局的角度出发,同时注重各结构体系的联系以及设计构造的角度,以便全面有效的提高耐久性设计的水平。二是我国桥梁工程设计人员的综合素质不强。我国大多数设计人员在展开设计工作时都存在思维定式的问题,思维具有一定的局限性。不懂得从工程整体角度出发,对于工程设计的考虑只在于图纸上和书本上,未能结合具体实际情况,包括桥体建设的自然环境,桥体投入使用的功能及条件。设计人员唯有从实际角度出发才能设计出符合实际的结构布局,才能设计出满足实际要求的体系构造。随着我国桥梁工程领域的不断发展,设计理论、操作技术以及施工材料也在不断推陈出新,这无疑对我国的工程设计人员提出了更高更严格的要求。工程设计人员务必要扎实自己的专业基础,并且不断地更新自己的专业知识,以便更好的投入设计工作中去,建造出安全可靠的桥梁工程。另外,许多设计人员往往只满足于结构强度计算上的安全度需要,而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性等方面加强结构安全性,同时在设计、施工以及使用的过程中也经常出现人为的错误缺乏结构安全性的保证。三是工程设计理论的匮乏和工程结构体系的缺陷。在桥梁设计领域里,桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多不完善的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案,其次是结构分析与构件和连接的设计,并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。 
  2.2 施工管理方面 
  虽然工程设计直接关系到工程质量,但是桥梁建筑工程体系庞大,其工程完成的质量水平也与施工管理密不可分。现如今,无论是国内还是国外的桥梁工程建设质量都存在很大的问题,有关于桥体坍塌造成国家和人民安全利益损失的报道屡见不鲜,因此,在确保桥梁工程设计科学合理的前提下,加强桥梁工程施工阶段的管理力度对于确保我国桥梁工程的安全性以及耐久性也是十分必要的。通过对现有的桥梁坍塌案例的分析,可以发现导致工程质量不合格、“豆腐渣工程”的主要原因就是施工过程中施工材料的强度、规格和用量不达标。项目承包方为谋取私人利益,偷工减料、以次充好、缩短工期,严重损害了桥梁工程的安全质量。同时施工规范也是影响工程质量的一个重要因素,施工过程必须严格按照工程设计执行,并且结合施工规范制度使施工操作更加规范,更加严谨。 
  3 提高耐久性措施 
  3.1 合理选择混凝土结构的组成材料 
  混凝土各组成材料及钢筋的选用应满足材料的耐久性质量要求,应按规范规定对进场原材料进行严格的质量检验。同时合理改善颗粒级配,提高混凝土的密实性,从而提高耐久性。 
  3.2 提高混凝土的密实性 
  控制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量,改善混凝土的施工工艺,搅拌均匀、充分振捣,加强养护,严格控制施工质量。除了选择及配良好的集料和精心施工保证混凝土充分捣实和水泥充分水化外,水灰比是影响混凝土密实性的最重要的条件,故《桥规》(JTG D62)中规定了各类环境条件下满足混凝土耐久性要求的最大水灰比和最小水泥用量值。同时适当掺用外加剂,如掺用减水剂或引气剂,可改善混凝土的孔隙结构,提高混凝土的密实性。 
  3.3 改进结构设计 
  结构的选型、布置和构造应有利于减轻环境因素对结构的作用。采用具有防腐保护的钢筋(例如,体外预应力筋,无粘结预应力筋,环氧涂层钢筋等);加强构造配筋,控制裂缝发展;加大混凝土保护层厚度等。《桥规》(JTG D62-2004)与旧《桥规》相比,构造钢筋用量增多,混凝土保护层加大,构造不合理的地方进行了调整。 
  3.4 采用高强混凝土以提高结构物的耐久性 
  高强度混凝土(50MPa以上)的配制特点就是低水灰比,加外加剂,掺用超细活性掺合料,它的研制和应用解决的核心问题之一就是保证耐久性。由于高强混凝土的密实性能好,抗渗、抗冻性能均优于普通混凝土,因此不但适用于高层和大跨度结构物,对于海洋和港口工程,其抗渗和耐腐蚀性能均大大优于普通混凝土。 
  同时,还应加强桥面排水和防水层设计,改善桥梁的环境作用条件。加强结构使用阶段的维护与检测,提高混凝土的耐久性。 
  4 结束语 
  我国桥梁工程混凝土结构耐久性设计是一项系统工程,为了全面提高桥梁工程的耐久性,不仅要从设计、选材与施工、维护各个环节着手,还要以体现设计为前提,改进我国桥梁防水、防腐结构设计。做好我国桥梁工程病害防治和处理工作,以延长其结构的使用寿命。 

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