预应力桥梁的结构耐久性浅析

马英

【摘 要】目前，桥梁的施工技术、材料技术和材料机构理论都得到了长足的发展，作为预应力混凝土结构为主体的桥梁结构的研究也被提上议事日程，技术的发展使得桥梁的构件越来越单薄，但先进的施工技术和精确的计算反而更加延长了桥梁的寿命。需要注意的是，目前关于桥梁结构失效问题研究还不够重视，国内的起步还较晚，本文主要针对这一重要课题展开研究，希望能给相关专业人员提供参考。

【关键词】预应力；桥梁；结构；耐久性

一、预应力桥梁的结构耐久性概念的提出

笔者通过查阅资料得知，由于桥梁结构耐久性病害而造成的灾难和损失是十分巨大的，外国的文献显示，南半球的澳大利亚，欧州、北美和日本等许多国家均意识到这个问题，针对道路桥梁结构的耐久性问题，均在进行深入研究和投入经费，对于现存的桥梁结构都进行了检测、更新或修复，这些投入的经费往往是造价的数倍，总额甚至达到数千亿美元。在我国这样的情况也举不胜举：北京西直门立交桥因为结构耐久性不好，仅仅使用20年不到就过早报废，主要表现为严重的钢筋锈蚀和剥蚀，已于1999年重建。据铁路部门不完全统计：我国目前共有结构耐久性病害桥梁共六千多座，占全国总数的将近20%，这其中主要为预应力混凝土桥梁，这个数据时触目惊心的，尽管相关部门投入了很多资金进行维修，但情况不够乐观，治理的速度甚至赶不上结构耐久性病害生成的速度，严重制约了交通，制约了国民经济的发展。所以，如何有效地改善预应力桥梁结构的耐久性是当前一个非常迫切和重要的现实问题。

二、预应力桥梁结构耐久性病害的主要原因

我国目前的预应力桥梁大多数是混凝土桥梁，所以研究预应力桥梁结构其实就是研究混凝土的结构耐久性，混凝土结构耐久性病害主要指随着时间退役，混凝土发生劣化的现象。我们分析一个事物，无非外因和内因，作为混凝土的内因主要包含自身的一些缺点：其中存在空隙、气泡、含碱量、硫酸盐侵蚀、温湿度变化、表面磨损、盐类结晶等等，这些要从供货渠道、产品质量等方面加以解决，这里着重分析造成预应力桥梁结构耐久性病害的外部因素。

（一）设计方面的因素。

桥梁的结构设计人员在设计桥梁时，对于安全系数、稳定性指标往往是比较重视的，都要按照规范进行强度的测试和计算，但是对于桥梁机构的材料、构造、耐久性的考虑是严重不够的，有的材料受力路线不清晰，局部过小或过大，有的材料延展性不够；有的材料钢筋配比不足，这些都是降低材料耐久性的主要原因，有些桥梁虽然在强度上通过计算是符合要求的，在刚开始运行几年也是显现不出来的，但随着时间的推移，以上问题就会越来越凸显。

（二）不科学的施工

主要体现为施工现场的管理不严格，混凝土的振捣不充分，配比不合理、养护的缺乏和预应力施加不合理等问题，出现的突出问题就是：胀模、构件开裂、刚度不够、钢筋保护不够，这些问题也许在短时间不会影响正常使用，但却会对结构的耐久性产生十分严重的危害。此外，还要高度关注桥梁中钢筋的锈蚀问题，据笔者统计分析，锈蚀的主要原因是孔道灌浆不密引起的，根子原因还是施工中混合料配比不好的问题，不能达到预定的设计要求。

（三）桥梁筋的应力腐蚀

通常桥梁在预应力作用下，对应力腐蚀十分的敏感，有时并不会产生表面锈斑，保护层剥落、层裂等现象，会发生突然的脆性断裂，对于高强度的钢丝来说，及时发生轻微的腐蚀，其损失也是较大的。如果浆液中的如果压浆膨胀剂含有铝粉，接触水泥而反应出氢气，就会出现氢脆断。

（四）桥梁的超载也是需要关注的因素

超载现象在我国是比较严重的，这种现象会导致桥梁疲劳应力加大，发生构件开裂、荷载降低和刚度下降，最终导致病害加剧，同时这些损伤并不能自行恢复，导致正常状态下，桥梁的状态发生了变化，安全性和耐久性会发生变化。一些超载导致的结构破坏事故就是这样发生的，例如盘锦市的一座桥梁发生超载，梁体的断裂就造成三辆汽车坠河。

三、提高预应力桥梁结构耐久性的举措

针对以上分析出的问题，笔者认为要解决好预应力桥梁结构耐久性失效的问题，必须从施工、设计、养护三个方面采取针对性举措。

（一）要注重提高施工质量，加强现场施工管理

从以上分析不难看出，桥梁混凝土结构的裂缝、密实性和钢筋保养都是与施工管理分不开的，作为施工管理方必须要加强一线现场的管理，要控制好施工的程序和工序，选择合适的施工方式方法。具体来说：一是对梁段混凝土新旧的结合面要严格检查，特别是凿毛和接缝，对混凝土的配比要进行严格监管；特别注重锚具下齿板处的混凝土振捣，确保均匀；要事先对桥梁张拉设备进行标定，操控要准确，使构件细部强度、桥梁张拉满足设计要求。二是要严格控制氯的含量，采取的措施就是在混凝土中加入硅粉等抗腐蚀剂，其耐久度必定大大增加。三是要提高波纹管的质量和接头处的密闭性。四是选择预应力桥梁筋，要选那些对腐蚀不敏感的，要加强锚具和桥梁筋的防腐处理。如果所处的环境属于侵蚀性环境，一定要优先采取环氧涂层钢筋或者采取阴极保护措施。五是要采取后张法来提高预应力桥梁结构的密实性。六是要注重桥面的防水排水，设置好柔性的防水层，确保防水层施工的质量。七是对于保护层厚度的偏差要严格控制，确保施工质量。八是保证底模板的支撑和刚度的可靠，避免在初步凝固时发生扰动，加强混凝土养护。

（二）设计上要强化耐久性观念

观念是行动的先导，以上所说的接头跳车、线形不平顺、变形过大等问题固然与施工质量有关，但归根到底还是人员的思想认识没有提高上来，再设计理念上，要充分考虑到目前的施工管理水平和工艺水平，从而采取更加适当的设计方法来确保桥梁使用性能，注重要对细微部的特殊处理，这一点在国外已经得到足够的重视。比如可以根据具体环选用合适的裂缝控制等级，加厚保护层以达到4cm为宜，使用高性能混凝土等等。

（三）加强运维护管理

可以采取以下举措：选用外涂防护层或外镀的预应力钢筋；二是可以考虑加入阻锈剂；三是可以考虑在外表面设置防腐防渗材料；四是采取阴极保护；五是用防渗不锈蚀的聚乙烯波纹管，提高接头处的密闭性。

四、结束语

预应力桥梁结构是当前被广泛使用的桥梁结构，影响其耐久性和使用寿命的因素有很多，这里面既有其材料自身的因素，更多的还是外部因素，这是一个涉及到多目标、多学科的系统工程，涉及结构、材料、化学、数学及力学等多个学科，涉及问题比较复杂，所以有必要对桥梁的耐久性展开针对性分析，提出应对策略，促进道路桥梁的健康发展。

参考文献：

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