桥梁细部设计对耐久性的影响分析

鲍 春

(天津市市政工程设计研究院，天津 300450)

我国的桥梁建设技术在不断发展，各种桥梁建设技术也是不断更新。桥梁的建设要在提高桥梁施工工艺的同时，保证桥梁的质量和安全。桥梁细部设计对桥梁的耐久性有着直接影响，提高桥梁耐久性对桥梁结构的安全性有着重要影响。在桥梁设计过程中，只要设计人员对影响桥梁安全结构的细部设计提高重视，就能够解决桥梁耐久性不足的问题。本文结合作者实际工作经验，对影响桥梁结构耐久性的细部设计进行研究，并提出改善桥梁耐久性的细部设计措施。

1 桥梁结构耐久性不足的原因

改革开放后，我国的交通运输行业不断发展，桥梁施工建设也在不断发展提高，我国交通行业的飞速发展，在很大程度上为人们的日常出行带来了便利。在桥梁施工过程中，桥梁施工技术的发展有着决定性作用，尽管现今的桥梁建设的施工工艺和技术一步优化，但在实际的施工设计过程中桥梁工程的耐久性仍然存在一些问题。结合桥梁结构在设计和服役过程中存在的问题，桥梁耐久性不足的主要原因可以归结如下。

1.1 设计因素考虑不够全面

设计人员在进行桥梁设计工作时，相关设计规范是主要依据，但一些设计人员对影响桥梁结构耐久性因素的考虑不够全面，对耐久性设计的重视程度不够。

1.2 理论与实际存在差距

由于桥梁项目施工环境以及施工材料的徐变计算理论与实际存在一定的差距，即使设计人员在设计过程中对混凝土的收缩、温度应力等因素已经进行了全面的考虑，但理论计算与实际情况仍存在着一定的差距，这可能会导致桥梁结构在设计过程中对耐久性的考虑不足。

1.3 桥梁的负载问题

现如今的交通发展迅速，对于一些建成时间稍早的桥梁而言，设计人员在对交通量的增长和桥梁的负载能力评估不足，使得桥梁长期处于超载状态，降低桥梁的耐久性和服役年限。

1.4 桥梁结构与构造细节不够合理

桥梁在建筑过程中，必然会受到自然因素的影响，以及化学物质的侵蚀，同时车辆荷载、地震、降水等因素也会使桥梁结构的耐久性产生不利影响。例如在暴雨天气下，桥面很容易产生积水，这也从侧面反应了桥梁结构在构造细节设计和施工建设的不够好，导致桥梁耐久性不足的原因有很多:混凝土的配合比不合理、强度等级较低，钢筋保护层的厚度不足等，这些因素都会在一定程度上导致桥梁的耐久性降低［1］。

1.5 桥梁细部设计理念存在偏差

长期以来，桥梁设计人员在设计过程中依赖相关规范制度的标准要求，通常只注重于对桥梁结构的安全强度计算，往往会忽视了桥梁结构体系的设计以及材料、施工和后期维护工作方面存在的问题，在建筑过程中会出现一些人为的失误操作，从而导致桥梁耐久性不足。

2 提高桥梁耐久性的措施

在桥梁设计过程中，设计人员应当重视桥梁细部设计工作质量，重视耐久性设计。设计人员应当在如下几个方面改善桥梁细部设计工作。

2.1 在桥梁细部设计前期做好各项准备工作

设计人员应做好前期的准备工作，根据设计规范中的相关要求，对桥梁结构的设计年限和所处环境进行分类。在桥梁设计说明中，要有单独的耐久性设计章节，并在章节中对结构使用环境与环境作用等级、构件分类及其使用寿命、永久性结构的耐久性措施、非永久性构件耐久性设计提出要求。设计人员要对桥梁建设所需要的材料进行要求，确保材料的质量优良［2］。设计人员在进行桥梁细部设计时要对可能影响桥梁耐久性的因素进行全面的考虑，并在设计方案中要将相关细节进行明确标注，为后期的桥梁施工建设做好相应的准备。

2.2 桥梁主体结构混凝土的选择

在桥梁施工前，施工人员要根据桥梁施工的实际情况，选用合适的混凝土，要尽可能的选用含碱量较低，并且低水化热的水泥进行混凝土的拌制，混凝土的骨料要尽可能的选用坚固耐久的骨料，选用偏低的用水量，在最大程度上降低水泥材料中硅酸盐水泥的用量。由于高性能混凝土具有长期保持力学性能、韧性高、易于浇筑同时在恶劣环境下的使用年限依然较长，有较好的耐久性，因此，桥梁建设团队应当根据施工标准化的内容，在桥梁结构建造中采用高性能混凝土。在桥梁架构设计时，如果项目施工地区处于特殊环境，就需要根据实际地区情况选择混凝土的抗冻等级以及耐久性指数［2］。

2.3 构造设计中应当注意的问题

首先，在主梁方面:由于普通钢筋混凝土梁允许出现裂缝，而裂缝肯定会影响桥梁结构的耐久性，所以在主梁的结构类型选择上，应当优先选用耐久性较好的预应力混凝土结构，如果必须选择钢筋混凝土结构，那么设计人员应当注意桥梁的跨径不能超过20 m;混凝土的保护层厚度应当严格按照规章制度进行设计，要确保保护层厚度能够在不同环境下达到规定的最小数值;主梁的几何尺寸设计以及钢筋的布置设计不仅仅需要满足受力需要，同时也需要充分的考虑施工需要，为混凝土的浇筑以及振捣质量提供保障;主梁设计过程中也应当对钢筋避让问题进行重视，要在设计图中针对钢筋避让的先后顺序进行具体说明，尽可能的减少在施工中出现的操作失误现象;在主梁的构造设计过程中，应当加强主梁的排水构造设计，注意泄水孔的布置和细部设计;

其次，在桥面铺装以及桥面防水系统方面:在设计过程中，要对桥面混凝土铺装上的防水层施工提出明确的工艺和技术要求，确保沥青层能够与混凝土层的有效结合;在预制梁也要增加抗剪连接钢筋，保证桥面的铺装整体性，提高桥面的铺装层强度;在护栏下设计纵向的碎石盲沟以及泄水管道;

再次，在支座方面:由于支座部分在桥梁结构中是重要部分，同时也是受力十分集中的构件，当支座部位发生故障时，也会给后期的维护工作带来更多的麻烦。因此，在设计过程中要提高对支座部分的重视，设计人员应当对支座的变形特性进行仔细的分析研究，从而选择最合适的支座型号，为后期的养护工作降低施工难度;

最后，伸缩缝方面:设计人员在设计过程中要根据不同施工地区的气温条件以及施工桥梁所处的平纵线形条件对伸缩装置进行选择，在安装过程中要严格控制安装环境的温度以及安装的缝宽;将伸缩缝的两端做成翘头，尽可能的避免桥面的积水顺着伸缩缝下流，导致桥梁的支座、梁端等结构严重损坏［3］。

2.4 提高设计人员对耐久性的认识

经历较长时期的桥梁建设，桥梁设计从业人员应当充分认识到桥梁工程对现代交通的重要性。在进行桥梁细部设计时，要严格按照相关规范标准进行设计，要从桥梁耐久性的角度出发，确保桥梁能够在使用期间内充分发挥效用。

2.5 桥梁养护与管理

设计人员应在设计说明中对桥梁养护与管理提出要求，对主梁底部、墩台是否存在裂缝、外部环境对混凝土结构的腐蚀、水位变动区域的混凝土结构等应进行常规检测。此外，对于伸缩缝、支座等可更换构件应将其列为重点养护对象。

3 结语

随着建设“交通强国”的提出，桥梁建设工作也进入了一个全新的时期，桥梁建设在追求速度的同时更加重视质量。因此桥梁建设的安全性与耐久性也显得尤为重要，桥梁结构出现耐久性不足的原因不仅是由于施工质量和施工技术的影响，同时也与桥梁的细部设计工作有着紧密联系。在桥梁建设过程中，只有严格把控桥梁施工建设的细部设计工作以及施工质量，才能够在总体上保证桥梁建设的整体质量。