文档介绍：浅谈公路桥梁结构设计方法
刘忠伟
深圳高速工程顾问有限公司广东深圳 518000
摘要:结构的可靠性是指结构的安全性、适用性和耐久性的统称。为保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性,减少早期桥梁病害,本文结合多年的工作经验就公路桥梁的结构设计进行了探讨。
关键词:公路桥梁;结构设计;安全要求
前言:
桥梁结构设计的任务就是以最经济的途径来满足结构的功能要求,使桥梁结构在施工和使用期内能承受各种预期的荷载作用。桥梁在建造和使用过程中,一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀,并要承受车辆、风、地震、疲劳、人为因素等外来作用,同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化,从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。大量的病害实例也证明,除了施工和材料方面的原因,影响结构耐久性的决定性因素是设计上的缺陷。桥梁出现安全性和耐久性差的现象,既有施工方面的问题,同时在桥梁设计领域,特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案,其次是结构分析与构件和连接的设计,并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。
一、满足结构混凝土耐久性的基本要求
近些年来,不少桥梁发生倒塌的严重事故,造成很多不该有的人间悲剧。通过调查分析结果表明,很多事故是因为设计不规范或施工不注意质量控制造成的。施工中的偷工减料、工程***,设计中的态度不严谨,计算错误等等都是造成桥梁出现安全隐患的重要因素。目前,桥梁设计的耐久性设计,常常只是作为一个参考价值,而不是具体计算出其应有的安全使用年限,更不会对桥梁的耐久性进行一系列的实验研究。这种现象在一定程度上导致了桥梁事故发生频繁、结构使用性能差、耐久性差的严重后果,也背离了国际上对桥梁的结构的耐久性、安全性、适用性日益重视的发展趋势。
提高混凝土自身的耐久性是解决混凝土结构耐久性的前提和基础混凝土的耐久性主要取决于混凝土的材料组成,其中水灰比、水泥用量、强度等级均对耐久性有较大影响。《桥规JTGD62》明确规定了不同使用环境下,结构混凝土的基本要求,对影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低强度等级、最大***离子含量和碱含量做出了限制规定,这是《桥规JTGD62))对公路桥涵结构耐久性设计的基本要求,设计时应遵照执行。
二、加大钢筋的混凝土保护层厚度
钢筋混凝土是钢筋与混凝土构成的一种复合型建筑材料,由钢筋外边缘到混凝土表面的最小距离称为保护层厚度。钢筋保护层的主要作用是满足混凝土构件截面受力需要,保护钢筋不被锈蚀,保证结构的正常使用。一般情况而言,只有保护层混凝土碳化,钢筋表层钝化膜破坏,钢筋才有可能锈蚀。钢筋混凝土保护层厚度对结构使用的寿命、使用的安全性有着直接关系。国家现行规范对钢筋混凝土受力钢筋保护层厚度又提高了一级,这更说明受力钢筋保护层对结构使用的耐久性、安全性、抗腐性、抗碳化、抗火灾等有重要作用。钢筋混凝土的碳化深度与使用时间成正比。受碳化影响的混凝土表面强度、密实度降低,使水蒸汽或其他有害气体容易侵入混凝土。当保护层完全碳化,水蒸汽或其他有害气体就直接侵蚀到钢筋,钢筋就会锈蚀,保护层越薄碳化所需时间表越短。钢筋表面锈蚀而产生膨胀力(其膨胀力在混凝土体积中一般要增加2~4倍),锈蚀形成向外胀力,拱裂混凝土保护层,使气体直接渗入,