水利工程中桥梁耐久性设计

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水利工程中桥梁耐久性设计

作者：段振东 虞凌超 倪宏伟

来源：《中国新技术新产品》2010年第09期

摘要:桥梁耐久性是一个近几十年以来人们普遍关注的问题,从工程实例和实验中认识到,结构在某些条件下会受到环境的物理和化学的强烈侵蚀作用。本文将对桥梁耐久性设计做简要分析

关键词:桥梁;耐久性;设计

经过近几十年的快速发展,中国桥梁的数量已十分庞大。其中不少桥梁暴露出缺陷,更有一些桥梁在远没有达到设计预期寿命时出现耐久性能严重退化的现象,甚至出现倒塌等毁灭性事故,造成非常严重经济损失。桥梁的耐久性能不足,已引起社会各界的高度关注。耐久性的提高将是21世纪桥梁技术进步的重要标志之一。2004 年新颁布的桥梁规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》((JTG D62-2004),在总则的1.0.7条增加了公路桥涵结构应根据所处的环境条件进行耐久性设计的内容,确立了各类环境类别,并明确规定了结构混凝土在最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土强度等级、最大氯离子含量和最大碱含量等方面的耐久性基本要求。在总则1.0.4条更增加了设计基准期为100a的内容。另外,2004年5月出版的中国土木工程学会标准混凝土结构耐久性设计与施工指南((CCES01-2004),进一步提出了混凝土结构及其构件的耐久性应根据不同的设计年限、相应的极限状态、不同的环境类别及其作用等级进行设计的概念,明确提出了环境作用下混凝土结构耐久性设计与施工的基本原则与要求。 1 耐久性研究现状

结构耐久性研究大致可以分为两个层次:①从材料机理上研究结构的老化损伤过程及主要因素;②从结构全局出发,以材料的耐久性研究为基础,研究耐久性设计、评估、维修决策与优化等一系列的应用问题。材料的耐久性研究主要集中在大气环境中混凝土的碳化和钢筋的锈蚀问题。在混凝土碳化深度计算模型、冻融循环作用下混凝土宏观损伤模型均取得一些研究成果。在钢筋锈蚀方面,研究主要集中在锈蚀钢筋的力学性能、钢筋锈蚀量的预测以及裂缝对钢筋锈蚀的影响等方面。目前混凝土结构耐久性研究的绝大多数成果是在材料学科方面取得的,这些研究总体可归结为两个方面:①对建筑材料的耐久性退化机理进行了大量研究;②对混凝土结构性能蜕化后的耐久抗力进行了一些研究。结构工程学科的研究主要是解决结构设计中的耐久性计算问题,主要分为抗力与荷载变化的研究。研究的目的主要在于解决新建结构的耐久性设计、计算和已建结构的耐久性评估问题。 总的来看,目前耐久性研究存在以下问题: