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82桥梁结构
城市道桥与防洪
013年3月第3期
混凝土桥梁结构耐久性设计
许静怡,于华
(大连市城市交通设计研究院,辽宁大连11603
摘要:该文介绍了大连市某立交桥的维修方案。在分析其破损原因的基础上,针对混凝土桥梁结构设计中与安全性、耐久性相
关的问题进行了探讨。阐述了有关混凝土桥梁结构耐久性及在恶劣环境下的桥梁设计中一些需要注意的问题,如设计理念、抵御
环境腐蚀的技术措施、优化传统的设计方法。同时提出桥梁使用过程中应加强检测和维护等管理方面的建议。
关键词:混凝土桥梁;耐久性设计;防腐蚀;大连市
中图分类号:U445.7*1、U442.5
文献标识码:B
文章编号:1009-7716(2013)03-0082-03
0前言
(2)简支梁桥段的后浇桥面板湿接头部位混凝
土破损,多处出现破碎、脱落,渗水漏水,桥面板出
由于交通量的快速增长、交通荷载的增大、混现漏洞、“露天”(见图1)。此前维修过几次,仅限于
凝土自身的一些特点和材料的老化,以及早期在对该局部的补漏。该后浇带与箱梁结构的连接仍
设计和施工及其他各方面的局限等,使城市立交较差,呈反复掉落。
桥在运营了若干年后的今天,病害、缺陷逐渐显
现,有的已涉及到结构问题。因耐久性不足而导致
桥梁使用性能差、健康寿命短,与设计使用寿命相
差甚远,尤其是北方寒冷地区和近海环境。大连市
某立交桥于上世纪80年代建成通车,目前已经出
现了各种程度不同的病害、破损、缺陷等。这些病
害已经对桥梁结构的安全形成了很大的潜在危
险,对桥上、桥下的交通安全构成了威胁,对其维
修已显迫切。
近几十年来所修建的桥梁健康使用寿命的短
期行为,当今已得到了桥梁界的广泛关注,桥梁结
构的耐久性问题也愈来愈得到重视。本文通过对
该立交桥所存在的病害、缺陷及对其维修方案的
设计,就桥梁结构设计中与安全性、耐久性相关的
问题进行分析探讨,并提出桥梁设计中一些供借
鉴和帮助的相关问题。
图1湿接头混凝土掉落、桥梁“露天”实景
1病害形式及原因分析
(3)箱梁底面存在着横向裂缝。
(4)箱梁底面、盖梁悬臂板底面混凝土表面碳
1.1病害形式
化、泛碱严重,梁底多处出现水锈、花白(见图2)。
该立交桥主桥上部结构为连续箱梁、简支箱混凝土出现保护层剥落,钢筋外露,且锈蚀严重,
梁等;下部结构为矩形截面独柱墩、圆截面双柱墩不少钢筋截面已呈非圆形。
等。设计荷载标准为汽-超20级,挂车-120。大连
(5)桥墩盖梁顶面不平整;墩柱四角主筋锈蚀、
为濒海环境。该桥目前主要病害有以下几个方面:混凝土表面泛黄、敲击呈空洞声
(1)桥面铺装:沥青混凝土出现网裂、拥包、挤
上述现象在伸缩缝附近尤其严重。主桥的伸
出。因经常性的小补,沥青混凝土桥面不平整、完缩装置的护角角钢已出现很多损坏,翘起。
整性差。其下面的水泥混凝土铺装层出现破碎,甚1.2有关设计方面的原因分析
至酥碎;钢筋网锈蚀。
引起桥梁结构耐久性不足的原因是多方面
的,包括设计理念、环境因素、材料因素,以及施
收稿日期:2013-01-18
作者简介:许静恰(198-),女,辽宁大连人,研究生,从事道
工、运营维护等诸多方面。病害的出现反映出以往
桥工程技术管理工作。
桥梁结构设计耐久性问题的缺失,而客观上,交通
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城市道桥与防洪
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计既有认知的不足,又显東手无策,因为受到了材
料技术性能的局限。
此外,还包括材料自身特点及施工、维护管理
等多方面因素,在此不再赘述
2维修方案介绍
本文工程实例中,采取根据主桥结构损坏的
程度实施修复,祛除引起结构劣化的因子,避免结
构进一步恶化;同时采取补强手段,增加梁高,提
高结构承载能力。
2.1主桥全线增加主梁高度,提高结构承載能力
将维修范围内的主桥沥青混凝土面层及其下
面已破碎的水泥混凝土铺装层凿除,综合利用梁
顶凿毛、涂刷粘结剂、“剪力健”和植筋等技术,新
铺筑纤维混凝土,使其成为主梁结构的一部分,从
图2混凝土破损、泛碱、裂缝实景
而使维修在不增加恒载的情况下,加大结构高度,
量的增加,车辆荷载的增大,又需要桥梁承载能力提高主梁的承载能力。而对于具有梁间湿接头的
的提高。
简支梁段,实行整体浇筑湿接头和桥面纤维混凝
1.2.1设计方面认知程度的局限
土,实现在増加梁高的同时提高结构的整体性,加
结构的安全性、耐久性与使用环境密切相关,强主梁的横向联系。
桥梁的病害、缺陷也往往源于其细节设计和附属2.2做好桥面防、排水措施
构造设计的局限。以往的桥梁,重视建设而不重视
在桥面板顶涂刷水泥基渗透结晶型防水涂
维护管理。设计中重视结构强度设计而不重视结料,并增设柔性防水层,以延缓、阻断桥面积水的
构耐久性的设计;重视承载能力极限状态而不重渗入。采用两道防水,增加了桥面抗渗能力,有利
视正常使用极限状态;重视结构分析而不重视结于提高结构的耐久性。
构构造方面的保障;注重工程主体设计而不重视
同时增设桥面泄水孔,特别是在零坡段和纵坡
细部构造及细节设计。设计中往往满足于規范对很小的桥段,加大泄水孔的密度,以及时排除降水。
结构强度计算上的安全度需要,而忽视从结构体2.3修补混凝士缺陷,封堵裂缝,阻断水与气的渗入
系、构造、材料以及工程建设全过程的安全保证,
对梁体及桥柱混凝土表面进行全面检查,视
忽视了不同环境对其混凝土的不同要求而需采取其破损程度,分别对周围完好的独立裂缝和混凝土
适宜的技术保证措施。同时,环境因素的复杂、功表面风蚀、破碎成片的情况,采用不同的处理方法。
能需求的不断提高和我国大规模桥梁建设起步较
(1)对周围完好的、独立的裂缝的处理
晚而经验不足等诸多方面原因,也使人们对以往
裂缝宽度不大于0.15mm的,进行涂抹水泥
的桥梁在设计构造方面往往不能满足耐久性的需基渗透结晶型系列产品的修补堵漏混合剂。利用其
求。这些结构设计理念和设计认知程度方面的问速凝、不收缩高粘结强度等特点,尤其是其遇水激活
题,也是设计人员需要不断提高的。
的特性,封闭裂缝、堵塞和修补混凝土缺陷。缝宽大于
1.2.2环境因素
0.15mm的,采取低压低速方式注入高强度、低粘
在引起桥梁结构耐久性不足诸多方面的因素滞性、高滲透力的树脂。
中,环境因素是不容忽视的。由于环境因素和混凝
(2)对已风蚀、破碎的混凝土表面,其处理的
土自身的材料特点,结构表面产生裂缝,在水与气一般程序为:
的作用下钢筋锈蚀,从而又导致了混凝土的胀裂、
凿除风蚀、破碎、松动及已变颜色的混凝土;
剥落。恶性循环,可以使混凝土和钢筋的有效面积将外露钢筋除锈,外露表面涂刷环氧树脂,防止进
逐渐减小,结构性能不断劣化,承载能力逐渐下一步锈蚀;涂刷水泥基渗透结晶型的防水涂料,以
降,耐久性降低。而这些与设计中采用了过薄的钢增加表面混凝土的密实度,同时增加粘结作用。
筋保护层厚度和水胶比过大的混凝土有很大的关
对于范围小、表面剥落、剥离、碳化深度浅、钢
系。以往面对恶劣的环境条件,工程技术人员的设筋未外露的,在完成凿除风蚀、破碎、