桥梁结构耐久性设计研究 李洋

发表时间:2021/6/8   来源:《基层建设》2021年第4期   作者:李洋
[导读] 摘要:桥梁结构设计中的耐久设计对于道路建设工程质量以及使用年限的提升发挥着重要作用,在实际开展的过程中需要对各个环节加以充分考虑,在设计阶段需要参与工作的人员具备良好的专业知识以及设计技能,并对耐久设计加以不断的创新,根据实际情况制定最为科学、合理的设计方案,对其中存在的问题加以充分的考虑,从而确保在实际的施工过程中以及道路建设完成后能够正常、安全使用。
        北京市市政工程设计研究总院有限公司(武汉分公司) 湖北武汉  430000
        摘要:桥梁结构设计中的耐久设计对于道路建设工程质量以及使用年限的提升发挥着重要作用,在实际开展的过程中需要对各个环节加以充分考虑,在设计阶段需要参与工作的人员具备良好的专业知识以及设计技能,并对耐久设计加以不断的创新,根据实际情况制定最为科学、合理的设计方案,对其中存在的问题加以充分的考虑,从而确保在实际的施工过程中以及道路建设完成后能够正常、安全使用。桥梁是国民经济发展中一项十分重要的建设内容,为保障桥梁在整个生命周期中发挥正常使用功能,保障人民群众的交通出行在桥梁结构设计中加强耐久性设计尤为重要。
        关键词:桥梁结构;耐久性设计;控制措施
        1导言
        桥梁工程和其他的建筑工程类型相比,整体施工程序和流程更加复杂,在设计过程中不但要考虑到桥梁的方案合理性,还需要考虑到整体施工环节的安全性,并且还需要对建设成本进行控制。但是目前我国桥梁结构设计及施工过程中仍然存在很多的问题,因此在桥梁结构设计中如何进行耐久性设计,怎样对其进行优化,是目前社会中相关方面十分重视并且值得思考的具体问题,基于此,文章针对桥梁结构耐久性设计要点内容进行了分析,以供参考。
        2桥梁结构耐久性研究中存在的问题
        首先,从桥梁整体结构来看,当前的耐久性研究存在的问题一方面体现在对于材料的破坏原因的采集,只能获取单一方面的因素,而在实际的运营中,则是由多种因素共同作用影响的,而且单因素作用的叠加不等同于多个因素的联合作用。因此,为了解决混凝土结构耐久性的问题不能只靠在某个单一因素作用影响下材料的破坏程度。
        另一方面,实验室的研究也有一定的局限性,只能模拟外界侵蚀对耐久性的影响,无法预测到实际工作中结构的运营状态和受力情况受到的影响。所以,结构实际的退化过程在快速试验的结果中并不能真实反映出来。
        其次,对于桥梁结构耐久性的研究,大部分都是从统计分析和材料的角度进行的,而很少有人是从设计及结构的角度研究如何提高桥梁结构耐久性。事实证明,大量的病害除了材料和施工方面的原因外,其结构体系和架构上的缺陷才是影响结构耐久性的决定因素。
        最后,现有的混凝土耐久性结构的设计、施工控制、结构剩余寿命的评估与实际的研究成果并没有紧扣主题,也就是桥梁结构层面的研究并未与材料层面的研究成果达成一致,因此使实践中对于解决结构耐久性的问题还缺乏技术性的指导。由于桥梁结构在承受荷载、结构体系特性、运营环境等方面都具有特殊之处,必须要进行专题性的研究,目前,对桥梁结构耐久性研究缺少专门性的研究,大部分也只是对房屋建筑结构进行的研究。总的来说,当前的研究成果只是解决了混凝土结构耐久性局部的问题,其中存在着最大的不足就是需要改变研究的方向。
        3桥梁结构耐久性设计控制措施
        3.1通过结构化设计对桥梁模型计算和分析
        在结构化设计的应用中,桥梁设计主要是包括模型化结构、离散化结构以及简化计算模型。具体来说,离散化结构就是将整体的桥梁结构进行划分,使之产生多个相对更加独立的结构,对这些结构进行受力分析,发现具体的施工以及设计方面都体现出一定的方便性特点,能够更好地满足施工设计人员的客观需求。其次是模型化的结构,大多数桥梁在实际设计中需要对其进行力学分析,总结设计中的结构以及规律,从而能够使相关人员在所设计的模型中更加方便地找出具体的矛盾,并对其进行深入分析,通过模型来将具体的形象进行展示,实现对于桥梁施工整体性的指导和优化。之后是荷载和材料的简化模型。通常在对桥梁结构进行设计的过程中,会假设所使用的材料具有理想的塑性及弹性,并且采取适当的参数对无限自由度荷载进行随机模拟。其中,有效参数具有较强的概率特性。结构化设计的过程中,通过结合荷载和材料的计算,来实现更好的施工结构设计。

总体来说,在进行桥梁设计的过程中,选取计算模型应当充分考虑到各种实际情况,并始终保持谨慎小心的态度完成对桥梁受力情况的准确计算,最终制定出更加合理化的计算模型。
        3.2强化责任意识与安全观念
        强化桥梁结构设计人员的责任意识和安全观念可以降低设计隐患的发生率,要积极组织设计人员学习相关法律法规,建立正确工作观念,进行桥梁结构设计专业课程培训提高责任意识,优化与完善设计工作。设计人员安全意识的建立有利于设计项目的实施,从根本上避免隐患的发生。建设方或者施工方可以建立相应的工作考察机制,定期或不定期抽查、考评工作,从思想、行为、施工操作等各方面进行跟踪考察记录,以此强化员工的工作态度,规范施工。
        3.3桥梁耐久性的优化设计
        3.3.1基于保证桥梁结构间连接性与整体性的优化设计
        当前在设计过程中为确保桥梁工程结构的整体性使桥梁工程的承重力提高,必须重视桥梁结构之间的连接性与整体性的设计水平。另外,桥梁结构耐久性设计还须重视结构保护层的设计,因为保护层的厚度与质量直接影响着保护层对桥梁结构的保护效果,同时也影响着桥梁结构的耐久性。除此之外,对于钢筋的耐久性设计也不能忽视。即钢筋外部构造的耐久性设计,比如外部防护、钢筋材料外部的防护设计与处理都须适当,只有使钢筋的耐久性得到较大限度的提高,才能使混凝土的质量得到提高。
        3.3.2增加混凝土保护层厚度的优化设计
        优化保护层设计可最大化地提高钢筋与混凝土的黏结力。保护层对混凝土与钢筋之间的黏结力起到了关键的作用。该保护层能使大量的有害物质被隔绝,无法进入混凝土中,降低对钢筋的腐蚀侵害。据有关统计结果说明,造成钢筋腐蚀的主要原因就是氯离子的存在,若是保护层的厚度较大,才能使氯离子长时间地扩散到钢筋表面,而且保护层的厚度还会影响二氧化碳的扩散速度。
        3.3.3基于提升结构构件选材谨慎性的优化设计
        在选择材料时,设计人员须做到心中有数,能辨别材料的性能及材料的质量、强度。通常,性能优良的钢筋材料所建造的桥梁,焊接性能、耐腐蚀的性能以及断裂韧性等都能较大限度地提高桥梁的耐久性。而对于桥梁结构耐腐蚀性的提高,有两种优化方式:一是通过选用性能优良的钢材来实现,二是通过使用有环氧涂层的钢绞线或钢筋来实现。另外,位于桥梁水下环境部分的材料与结构的选择,应依据其结构的抗渗效果来作为选择的条件。比如,桥墩的设计材料可以选择标号不低于42.5的硅酸盐水泥,且须保证其水泥含量不低于370kg/m3;桥梁桥面铺装施工材料的选择,可采用环氧沥青混凝土,目的是为了确保桥面的耐磨性与密实性的质量。另外,需要注意材料的设计不宜采用碱活性的集料,以防止石灰石混入混凝土的集料中。而且,对于解决桥梁结构中氯离子对钢筋的腐蚀的问题,为减少混凝土结构中的氯离子的含量,设计人员应严格控制水泥中氯盐的掺量。
        结束语
        总之,桥梁建设是城市规划中十分重要的内容,对于人们的安全出行,保证交通安全发挥着重要作用,因此需要加强对桥梁结构设计中的耐久设计重视,在设计前对现场实际情况加以充分的了解,结合相关标准对存在问题加以全面考虑,从而有效提升桥梁安全性、耐久性。
        参考文献:
        [1]柏猛.桥梁结构耐久性设计方法研究[J].企业技术开发,2018,37(10):88-90.
        [2]贺轶静.桥梁结构耐久性设计思路[J].交通世界,2020(32):108-109.
        [3]杨娜.桥梁结构耐久性设计探讨[J].江西建材,2014(08):124.
        [4]高颖.桥梁结构耐久性设计方法论述[J].科技创新与应用,2016(11):251.
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