浅谈钢筋混凝土桥梁的耐久性
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浅谈钢筋混凝土桥梁耐久性的影响因素及改善措施摘要:在现代公路建设中,混凝土桥梁占有十分重要的地位。
影响桥梁耐久性因素及改进措施不容我们忽视。
本文就对影响钢筋混凝土桥梁耐久性的因素及改进措施进行讨论。
关键词:钢筋混凝土桥粱;耐久性;改善措施随着社会的发展和交通建设步伐的加快,钢筋混凝土以其在性能、施工、经济等方面的显著优点而广泛地应用于桥梁施工。
在桥梁工程中,混凝土作为主要的建筑材料而被广泛使用,它一直被认为是非常耐久的材料。
混凝土的应用过程中暴露出许多问题,其中尤为突出的是耐久性问题。
国内外统计资料表明,耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用环境状态下失效的最主要原因之一。
由于我国钢筋混凝土桥梁结构数量众多,其耐久性问题已经成为我们当前急需采取措施及面对的重大问题。
一、影响混凝土桥粱耐久性的因素(一)施工过程中产生的问题施工过程中混凝土质量问题是影响钢筋混凝土桥梁耐久性的一个重要原因。
例如,混凝土质量本身不合格、钢筋保护层厚度不足等;或者材料使用不当,而在混凝土中发生碱一骨料反应,这些都有可能导致钢筋提前锈蚀,降低其耐久性的要求。
混凝土施工完毕后养护不及时或不到位等;(二)桥梁在使用过程中没有得到合理及有效的管理。
在钢筋混凝土桥梁的正常使用过程中,缺乏合理的维护和管理也会严重降低其耐久性,如汽车等对其的碰撞、磨损以及使用环境的劣化,如不加以合理维护和管理,都会使该结构因耐久性不足而无法达到其预定的使用年限。
(三)交通量及荷载超过原有设计因素。
随着社会的发展,交通量不断增大,汽车荷载吨位不断提高,重载、超载现象特别严重,这些都会影响到桥梁的耐久性,导致缩短其使用寿命。
(四)外界环境因素混凝土是一种碱性产物,由于空气中废气、酸雨等腐蚀性有害物质不断增多。
导致混凝土的使用寿命下降。
二、改善耐久性的措施混凝土结构要取得良好的耐久性,确保足够的使用寿命,关键在防患于未然,从设计到施工完成的整个建造过程中,都要针对耐久性的基本要求采取有效措施。
试论钢筋混凝土桥梁的耐久性分析【摘要】本文根据大量的己建钢筋混凝土桥梁的运营状况,分析研究了影响钢筋混凝土桥梁结构耐久性的主要因素,如混凝土的碳化、混凝土的冻融循环、混凝土的碱集料反应等;针对影响钢筋混凝土结构耐久性的因素提出了提高钢筋混凝土结构耐久性的措施。
【关键词】钢筋混凝土桥梁;耐久性;混凝土碳化如今,我国大力发展公路交通工程,基础设施建设规模异常宏大,每年投资20000亿元来兴建桥梁、公路等。
桥梁作为现代交通重要组成部分,在促进社会发展、经济建设中起重要的作用。
有专家估计,我国“大干”基础设施工程建设的高潮还可延续20年,但是由于对耐久性忽视,我国不久会有“大修”几十年的高潮,其耗费将大大高于当初这些工程施工建设时的投资,可见,耐久性问题不仅带来安全问题,还带来经济性和可持续性等问题。
试想如果仍然不关注桥梁结构耐久性,随着桥梁服役时间的增长,在本世纪10-30年代,我国也将有越来越多的桥梁进入到维修期,届时所需的维修费或重建费会给我国带来沉重的经济负担。
由此可见,加强钢筋混凝土桥梁的耐久性研究极其重要,不但能提高工程技术人员和决策者以及对结构耐久性更深的认识,而且带来的经济效益和社会效益也将是巨大的。
1.耐久性的概念至今为止,耐久性的定义还未得到统一的认识。
通常认为,材料的耐久性是在使用过程中经受(抵抗)各种破坏因素的作用(破坏力)而能保持其使用功能的能力。
清华大学研究人员认为材料的耐久性是指材料与环境相互作用过程中的行为特征及其在时间上的反映。
也就是寿命。
如果一种材料在使用环境中能够满足设计和使用要求,那么它就是耐久的。
从上面的定义可以看出,影响材料耐久性的因素有三个:材料、环境和其相互作用的途径,三者缺一不可。
要想提高材料的耐久性,只要改变三要素中的一个就可以了。
2.影响钢筋混凝土桥梁耐久性的主要因素钢筋混凝土桥梁的建设受到诸多因素的影响,而建成后桥梁所处的环境又是非常复杂而且是多变的。
混凝土桥梁的耐久性一、概述本文主要从材料的耐久性问题、不同使用环境对桥梁耐久性的影响、桥梁耐久性的设计以及寿命预测等方面,对2020 年国内外学者在相关内容上所取得的进展进行梳理。
二、桥梁耐久性设计在桥梁结构中,不同的混凝土构件所受到的荷载以及所处环境的不同会导致桥梁混凝土结构耐久性能差异的现象,针对这一现象,陈琳等[2]对混凝土构件的耐久性设计方法进行了研究,提出了混凝土结构的分层模块化划分方法。
林政园[3]对全寿命周期的桥梁设计流程进行了系统的介绍(图 1) ,分析对比了该方法与传统设计方法的区别,并且以日喀则地区某市政桥梁设计为例,开展了桥梁全寿命周期设计。
王崇交等[4]通过考虑桥梁使用周期内的荷载、环境和灾害作用,结合桥梁与周围环境、经济的相互关系,采用时变可靠度分析方法,建立桥梁结构时变可靠指标,并以成本效益为最优目标提出了基于可靠度的桥梁全寿命设计方法。
殷鹏程[5]以湄洲湾跨海大桥为工程背景,考虑桥梁使用环境中具有的侵蚀性离子和结晶破坏等特点,对该桥梁开展了结构耐久性设计,主要手段是高性能混凝土的应用、混凝土保护层厚度的增加以及结构表面的防腐措施的应用。
图1 全寿命周期设计流程示意图[3]秦向杰等[6]对南京长江大桥加固方案进行了比选,为了满足文物保护要求而采用了不同的填料材料来提高结构性能,分别采用了薄层自密实混凝土、轻质泡沫混凝土填料等来提高桥梁结构的承载力以及耐久性能。
黄海新等[7]为实现钢筋混凝土 T 梁桥结构的优化设计,以桥梁设计规范为基础,采用模块化的思想构建了能进一步考虑耐久性和可靠性的优化设计模型,并采用 VB 和MATLAB 平台开发了优化程序。
通过上述研究可以发现,在桥梁结构的设计和桥梁构件层面提出了更为细化的设计方法,并且桥梁全周期设计方法也得到了进一步的提升。
三、桥梁混凝土材料耐久性问题的研究混凝土桥梁中混凝土材料的耐久性问题体现为材料本身的劣化问题,主要包括碱骨料反应、硫酸盐侵蚀和冻融循环等对混凝土的损伤和破坏,典型情况如图 2 所示。
浅谈钢筋混凝土桥梁耐久性、腐蚀病害及对策摘要:通过对桥梁耐久性影响因素分析,认为钢筋腐蚀对桥梁耐久性影响最大。
通过对钢筋腐蚀影响因数和腐蚀机理分析,提出预防钢筋腐蚀对策。
关键词:钢筋混凝土;桥梁;耐久性;腐蚀;病害;对策中图分类号:u444 文献标识码:a 文章编号:1001-828x(2012)07-0-01一、桥梁耐久性与影响因素所谓耐久性,本人有两种理解,一是理论耐久性,二是实际耐久性。
理论耐久性按《公路工程混凝土结构防腐技术规范》解释是指“结构在预期作用和预定的维护条件,能在规定期限内维持其设计性能要求的能力”;实际耐久性是指结构对气候作用、化学侵蚀、物理作用或任何破坏过程的抵抗能力。
一般来讲,在正常设计(满足强度、刚度、稳定性和使用功能等要求)、正常施工(严格依照规范和设计进行)、正常使用(规定荷载等)和正常养护(不使用化冰盐)的条件下,桥梁理论耐久性是有保障的。
然而暴露在野外环境的桥梁,受到各种水侵腐蚀、冻融破坏、正常和非正常荷载的作用,加之设计、施工的不当,其生存时间很难同我们想象的设计寿命挂钩,其实际耐久性远远小于理论耐久性。
影响桥梁耐久性的因素十分复杂,不考虑洪水、地震、超载及船舶的撞击,主要取决于以下四方面因素:(1)混凝土材料、钢材的自身特性;(2)桥梁结构的设计与施工质量;(3)桥梁结构所处的环境;(4)桥梁结构的使用条件与防护措施。
其中混凝土材料、钢材的自身特性和钢筋混凝土桥梁的设计与施工质量是决定桥梁耐久性的内因。
混凝土是由水泥、水、粗集料和某些外加剂,经过搅拌、浇注、振捣和养护硬化等过程而形成的人工复合材料。
混凝土的材料组成,如水灰比、水泥品种和用量、集料的种类与级配等都直接影响桥梁的耐久性。
混凝土的缺陷(例如裂缝、气泡、孔穴等)都会造成水分和侵蚀性物质渗入混凝土内部,与混凝土发生物理化学作用,腐蚀结构的钢筋,影响桥梁的耐久性。
二、钢筋腐蚀病害成因混凝土对钢筋的保护体现在两个方面:即物理保护和化学保护。
浅谈钢筋混凝土桥梁的耐久性
摘要:在进行桥梁结构设计初期,就需要结合桥梁所处地理位置、周围环境及
实际运行环境对桥梁结构的耐久性进行合理设计。
对于建设施工过程中可能影响
桥梁耐久性的隐患因素采取合理的预防措施,力求在设计初期就能考虑到所有可
能出现的问题。
并采取有效的预防措施,以提高钢筋混凝土桥梁的耐久性。
关键词:钢筋混凝土;桥梁;耐久性
1钢筋混凝土桥梁结构的耐久性分析及其重要性
随着科学技术的发展,钢筋、混凝土材料也得到了快速发展。
钢筋混凝土结
构的建筑发展历史远低于木质结构和钢制结构的建筑。
19世纪中期,随着钢筋和混凝土材料的发展,钢筋混凝土结构也迅速发展起来;到了19世纪下半叶,法
国设计建筑了第一座钢筋混凝土结构桥梁,随之越来越多的钢筋混凝土结构桥梁
逐渐问世,呈现在人们的视野范围内。
据科学数据调研发现,截止到2007年底
世界上钢筋混凝土桥梁总数超过57万座,桥梁建设已慢慢演变为基础设施工程
建设的重要环节。
由美国土木工程师学会2003年底发布的混凝土桥梁相关研究
报告可以发现,世界上有1/4的钢筋混凝土桥梁耐久性不达标,严重影响了桥梁
的后期运营寿命[1]。
国内外相关工程研究人员对不同桥梁的耐久性进行比较分析
发现,桥梁结构的构件损坏均由桥梁耐久性差引起。
通过对近些年钢筋混凝土桥
梁事故原因分析,钢筋腐蚀、结构机械磨损、桥梁冻融循环及混凝土碳化均是导
致桥梁事故的主要原因,而引起这些桥梁故障的最终因素是桥梁耐久性差。
2影响桥梁耐久性的因素分析
影响桥梁耐久性的因素十分复杂,不考虑洪水、地震、超载及船舶的撞击,
主要取决于以下三方面因素:一,混凝土材料、钢材的自身特性;若想保证桥梁
的耐久性好一些,首先,一定要保证混凝土材料以及钢材的质量是绝对高的,然
而就目前我国桥梁事业的施工现状来看,很多建设单位存在以次充好的现象,进
而导致材料的质量不是很高,严重影响了桥梁的耐久性;二,桥梁结构所处的环境;我们都知道,任何物体都符合热胀冷缩的原理,针对于桥梁也是一样,而在
桥梁发生热胀冷缩的过程中,桥梁的结构会发生改变,结构改变了,桥梁的耐久
性自然就会降低,尤其是在北方地区,北方的天气冬夏温差比较大,冬天问题特
别低,桥梁发生缩变,而夏天天气比较炎热,桥梁开始胀裂,这也是为什么桥面
很容易存在裂缝的原因;三,桥梁结构的使用条件与防护措施。
部分地区由于建
筑行业比较发达,因此每天都会有大量的货车从桥梁上经过,长时间下来,桥梁
的耐力自然就会降低很多,加上部分地区针对于桥梁的保护缺乏一定的意识,进
而导致桥梁只被使用却不被保护的现象,久而久之,问题自然也就应运而生了。
3钢筋混凝土桥梁耐久性改善措施
3.1确保混凝土灌注的密实性
提升混凝土灌注的密实性是提升钢筋混凝土桥梁耐久性的重要措施之一,可
以从水灰比、骨料及振捣工艺三方面入手,如精确把控水灰比,认真检查骨料质
量以及严格按照规范进行混凝土振捣等,提升混凝土密实度。
3.2提升混凝土和钢筋间的黏附力
为保证混凝土各项性能指标满足施工需求,避免坍塌程度太大,需严格按照
设计规范进行钢筋布设,混凝土振捣要充分,尽可能降低混凝土和钢筋间的缝隙。
3.3保证碱一集料反应工艺满足建设需求
为保障碱一集料反应工艺满足工程设计需求,需从以下方面入手:当混凝土
施工过程中含钾、钠离子较多的混凝土添加剂在使用前需进行试验,以保证不影
响混凝土施工质量;对于预应力混凝土原材料不得含有海砂,若必不可少时需先
进行海砂淡化处理,降低氯离子含量不超过万分之二;实际施工中,水泥中碱含
量不得超过0.6%。
3.4做好钢筋防锈蚀工作
为防止钢筋表面锈蚀,可从几方面入手:适当增设钢筋保护层厚度,钢筋材
料可选取非金属材质,涂刷防护层于钢筋表面位置,采用阴极保护措施等。
3.5采取保护措施以及修复措施
当地应该结合地区的实际情况采取因地制宜的措施,针对于不同的地区的桥
梁采用不同的保护方法,例如,针对于那些建筑行业比较发达,桥梁使用比较频
繁且大都呈现超负荷现象的地区来说,可以适当地增加混凝土的厚度以及钢筋的
数量;而针对于北方地区这种冷热变化比较大的地区,则是要改善桥梁的结构以
及密度,进而实现耐久性的提升;针对于那些已经产生的桥梁问题,要及时进行
修复,以保证问题不会恶化或者是深化,全面改善桥梁问题;
3.6提高桥梁防水功能
无论是钢筋的腐蚀还是混凝土的钝化,究其原因,都是因为水的进入,因此,若想改善桥梁的病害问题,最有效的方法就是实现防水功能的提升。
例如,在设
计上,相关的设计人员可以实现技术要求的控制以及提升,要采取一定的措施,
加强铰缝连接,避免单板受力,从而保证桥面防水层整体性不被破坏,提升桥面
的防水功能,改善桥梁的病害问题。
3.7采取合理措施对梁体裂纹进行维护和保养
桥梁建设完成后,要定期对桥梁结构梁体开展检查维护,一经发现问题马上
采取措施进行处理。
此外,还需要定期检测桥梁排水情况,确保排水通畅,杜绝
长时间积水引起桥梁结构损坏。
3.8关注行车环境及天气等环境因素对桥梁造成影响
在进行桥梁结构线路设计时需关注行车环境和天气情况,确保桥梁正常桥上
线路设计,也应该将行车环境和天气条件对梁体产生影响考虑在内;要确保桥梁
的正常运营期间来往行车不受影响;同时,桥梁的长期运行情况受天气条件影响
很严重。
此外,需实地开展桥体结构的检查,避免桥身损坏出现裂缝,影响运行。
结束语
近几年来,随着我国交通事业的不断发展,桥梁建设力度逐渐加大,城市桥
梁和公路桥梁的负荷也越来越重,造成混凝土结构桥梁的不同程度的损坏,桥梁
的耐久性降低,并且衍生了很多腐蚀病害问题。
倘若这些问题不能够有效地解决
以及改善,将严重影响我国交通运输行业的发展,同时也会给人们的日常生活带
来一定的安全隐患。
由此可见,探讨我国钢琴混凝土桥梁耐久性、腐蚀病害以及
对策的重要意义。
参考文献
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安建筑科技大学,2017.
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[4]张铎.基于耐久性能的混凝土桥梁标准化施工技术研究[D].郑州大学,2017.。