橋梁結(jié)構(gòu)是橋梁工程的基本，橋梁結(jié)構(gòu)也關(guān)系到橋梁的耐久性，決定著后續(xù)投入使用的安全性，本文對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

　　《橋梁建設(shè)》現(xiàn)由中國(guó)鐵路工程總公司主管，中鐵大橋局集團(tuán)有限公司主辦，中鐵大橋局集團(tuán)武漢橋梁科學(xué)研究院有限公司出版。《橋梁建設(shè)》主要報(bào)道和交流我國(guó)橋梁工作者在科技、設(shè)計(jì)、施工等方面的實(shí)踐成果和理論探討，重點(diǎn)突出橋梁工程領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)計(jì)、新設(shè)備、新材料及最新科研成果，為讀者提供相關(guān)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)信息。

　　目前關(guān)于耐久性的研究絕大多數(shù)都是從材料試驗(yàn)的角度進(jìn)行的，但對(duì)如何從設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的角度改善橋梁耐久性卻很少有人研究。許多設(shè)計(jì)人員往往只追求滿足規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算上的安全度需要，而忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)維護(hù)、結(jié)構(gòu)使用以及從設(shè)計(jì)、施工到使用全過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性。大量事實(shí)表明，橋梁結(jié)構(gòu)良好的構(gòu)造設(shè)計(jì)可以極大地提高橋梁的耐久性。因此，本文對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)耐久性構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

　　1.橋梁結(jié)構(gòu)一般構(gòu)造要求

　　1.1混凝土保護(hù)層厚度

　　鋼材腐蝕是造成結(jié)構(gòu)耐久性降低的最主要因素，而鋼筋開(kāi)始銹蝕的時(shí)間跟保護(hù)層厚度密切相關(guān)，且呈平方關(guān)系，因此混凝土保護(hù)層厚度是保證耐久性的重要因素。德國(guó)的有關(guān)規(guī)定認(rèn)為：為避免表面裂縫，應(yīng)當(dāng)設(shè)置足夠的預(yù)應(yīng)力筋管道和普通筋的保護(hù)層，且管道保護(hù)層不宜少于管道直徑1. 2倍;普通鋼筋(包括箍筋構(gòu)造筋)的保護(hù)層設(shè)計(jì)值不少于4cm (以保證施工后實(shí)際保護(hù)層不小于3cm),管道間凈距不少于5cm。與國(guó)外規(guī)定不同，我國(guó)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD62-2004)規(guī)定，預(yù)應(yīng)力管道至構(gòu)件頂面或側(cè)面邊緣的凈距不小于3. 5cm，而施工允許的誤差為±5mm，考慮到實(shí)際施工誤差更大，因此實(shí)際保護(hù)層厚度往往太小。

　　不同環(huán)境作用下鋼筋主筋、箍筋和分布筋，其混凝土保護(hù)層厚度應(yīng)滿足鋼筋防銹以及與混凝土之間粘結(jié)力傳遞的要求，且混凝土保護(hù)層厚度設(shè)計(jì)值不得小于鋼筋的公稱直徑。我國(guó)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004)規(guī)定的混凝土保護(hù)層厚度取值可以作為保證耐久性的最小限值。另外，具有連續(xù)密封套管的后張預(yù)應(yīng)力鋼筋，其混凝土保護(hù)層厚度可與普通鋼筋相同且不應(yīng)小于孔道直徑的1/2，否則應(yīng)比普通鋼筋增加10mm;先張法構(gòu)件中預(yù)應(yīng)力鋼筋在全預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的保護(hù)層厚度可與普通鋼筋相同，否則應(yīng)比普通鋼筋增加10mm;直徑大于16mm的熱軋預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層厚度可與普通鋼筋相同;工廠預(yù)制的混凝土構(gòu)件，其普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度可比現(xiàn)澆構(gòu)件減少5mm。

　　綜合考慮耐久性的需要和我國(guó)目前的施工控制水平，在構(gòu)件的極限承載能力滿足要求前提下，有必要采取一定措施將混凝土保護(hù)層增加廣2cm。而且根據(jù)相關(guān)研究，混凝土保護(hù)層的增加雖然會(huì)導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)表面裂縫寬度的增大，但不會(huì)明顯影響到開(kāi)裂處鋼筋的銹蝕。另外，混凝土保護(hù)層的增加對(duì)工程造價(jià)的影響非常小，卻可以給后期維護(hù)及耐久性帶來(lái)重大的效益。

　　1.2鋼筋的布置與防護(hù)

　　①鋼筋布置應(yīng)保證就位方便，且周圍混凝土應(yīng)能夠充分振搗。

　　②鋼筋應(yīng)牢固地固定在模板中以避免發(fā)生移位，鋼筋移位會(huì)阻礙混凝土的灌入和振搗，還可能減小保護(hù)層厚度，保護(hù)層厚度減少將可能提前鋼筋銹蝕的時(shí)間，鋼筋位置的變動(dòng)還可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力性能的下降，這是工程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，通過(guò)加強(qiáng)質(zhì)量控制可以解決。

　　③一般在預(yù)應(yīng)力鋼筋錨固區(qū)域布置有大量的構(gòu)造鋼筋，為保證混凝土澆筑、振搗的密實(shí)性，必須考慮優(yōu)化配合比及施工工藝。

　　④梁上部縱向鋼筋的間距應(yīng)有振搗棒能順利通過(guò)的空間;梁下部縱向鋼筋多于一層時(shí)，上面各層縱向鋼筋的間距應(yīng)保證振搗棒能順利通過(guò)仲至底層鋼筋。

　　⑤暴露在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件外的吊環(huán)、緊固件、連接件等金屬部件，表面應(yīng)采用可靠的防腐措施;后張法預(yù)應(yīng)力體系應(yīng)采取多重防護(hù)措施。

　　1.3構(gòu)件的形狀和構(gòu)造

　　公路混凝土橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的形狀和構(gòu)造應(yīng)有效地避免水、汽和有害物質(zhì)在混凝土表面的積聚，并應(yīng)采取以下構(gòu)造措施：

　　①受雨淋或可能積水的露天混凝土構(gòu)件頂面，做成斜面，并應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)撓度和預(yù)應(yīng)力反拱對(duì)排水的影響;

　　②受雨淋的室外懸挑構(gòu)件側(cè)邊下沿，應(yīng)做滴水槽或采取其他防止雨水流向構(gòu)件底面的構(gòu)造措施;

　　③橋面應(yīng)專門設(shè)置排水系統(tǒng)，且不得將水直接排向下部混凝土構(gòu)件的表面;

　　④橋面鋪裝應(yīng)設(shè)置可靠的防水層;

　　⑤當(dāng)環(huán)境作用等級(jí)為D、 E、 F級(jí)時(shí)，應(yīng)減少混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面的暴露面積，并應(yīng)避免表面的凹凸變化，構(gòu)件的棱角宜做成圓角;

　　⑥施工縫、伸縮縫等連接縫的設(shè)置宜避開(kāi)局部環(huán)境作用不利的部位，否則應(yīng)采取有效的防護(hù)措施。

　　2.橋梁防水構(gòu)造要求

　　水是導(dǎo)致鋼筋銹蝕的必備因素，除此之外，水也是誘發(fā)混凝土凍融破壞、堿-骨料反應(yīng)的主要因素。因此橋梁防水是橋梁耐久性和防腐的第一道"防線"。由于橋梁所處的特定環(huán)境和其特殊用途，橋梁防水的概念應(yīng)該具備整體性、系統(tǒng)化的特征。進(jìn)行橋梁防水設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要充分重視橋面部分，對(duì)伸縮縫、接縫等部位的防水要求也要多加考慮。水流往往是通過(guò)局部的防水缺陷侵入橋梁的其他部位，從而極大地影響整個(gè)防水體系功能的發(fā)揮。為保證水流被及時(shí)收集和排出橋梁范圍，橋梁本身的防水系統(tǒng)必須與路基排水等周圍其他的排水系統(tǒng)相協(xié)調(diào)。橋梁排水系統(tǒng)與其他構(gòu)件一樣必須經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)、修理，才能發(fā)揮其正常功能。除此之外，橋梁排水系統(tǒng)的使用壽命與橋梁的整體使用壽命相比一般較短，在橋梁使用過(guò)程中通常需要進(jìn)行更換，因此在防水體系的設(shè)計(jì)和構(gòu)造中，必須保證排水系統(tǒng)易于維護(hù)、清掃及更換。混凝土橋梁防水系統(tǒng)可采用以下措施：

　　2.1排水

　　確保水能夠被快速地集中并排出橋外。

　　2.2防水

　　對(duì)橋梁的防水保護(hù)主要是通過(guò)結(jié)構(gòu)表面處治、電化學(xué)設(shè)備或采取結(jié)構(gòu)措施的方法進(jìn)行。橋面防水層鋪裝料的選用，必須符合以下要求：良好的抗?jié)B性;良好的耐高、低溫性能;與水泥混凝土橋面和浙青面層有牢靠的粘結(jié)性;面層碾壓后，有良好的無(wú)破損性[3"];對(duì)橋面狀況的良好適應(yīng)性;對(duì)橋面裂縫的影響有較好抵御性;材料壽命應(yīng)不低于面層壽命;良好的邊緣密封性。

　　3.橋梁伸縮縫構(gòu)造要求

　　目前，公路橋梁伸縮縫一直是施工和維護(hù)中的難題。由于橋梁的伸縮縫長(zhǎng)期暴露在大氣中，工作環(huán)境惡劣，在橋梁結(jié)構(gòu)中是最易遭到破壞而又較難以修補(bǔ)的部位。橋梁仲縮縫的破壞，不僅造成行車狀況惡化，而且會(huì)降低橋梁使用壽命。對(duì)于橋梁伸縮縫在耐久性構(gòu)造方面的要求，從可更換、可維修的角度考慮應(yīng)滿足以下要求：

　　①在要求的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)保持適用性，便于檢査和維護(hù)[3'1;

　　②為避免橋梁結(jié)構(gòu)表面及其橋臺(tái)受到腐蝕，所有伸縮縫都應(yīng)提供排水系統(tǒng);

　　③在允許部分橋面通車的情況下可以進(jìn)行更換(其組成構(gòu)造的標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)是能夠在車輛通行條件下可以更換的);

　　④伸縮縫的設(shè)計(jì)使用壽命應(yīng)足夠長(zhǎng)，避免使用中的頻繁更換(歐洲規(guī)范規(guī)定至少為40年)。

　　4.橋梁支座構(gòu)造要求

　　①如若條件允許，在支座預(yù)期壽命小于結(jié)構(gòu)壽命情況下，應(yīng)在墩頂或蓋梁上預(yù)留有空間及通道，以方便支座運(yùn)送及放置千斤頂?shù)忍嵘�設(shè)備，并且盡量為工作人員留有操作平臺(tái)，盡可能降低后期維護(hù)的困難和費(fèi)用。

　　②在支座周圍應(yīng)該留有適當(dāng)空間，以便于支座的檢査和維修;在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮如何到達(dá)支座的方式。

　　③在支座的細(xì)部設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮如何排除可能堆積的塵土和水氣。對(duì)于為抵抗環(huán)境銹蝕所采用的保護(hù)、維修措施以及支座采所用材料都應(yīng)予以考慮。

　　④在蓋梁計(jì)算及配筋設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)忽視對(duì)放置千斤頂?shù)软斏�設(shè)備位置處產(chǎn)生的較大集中力的考慮。

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