浅析混凝土结构桥梁的耐久性设计.doc

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浅析混凝土结构桥梁的耐久性设计
浅析混凝土结构桥梁的耐久性设计

摘要：随着社会经济的发展，城市桥梁和公路桥梁的负荷越来越重，造成混凝土结构桥梁的不同程度的损坏；严重影响了桥梁的使用寿命及人们的安全，本文从多方面对混凝土结构桥梁的耐久性设计进行分析和研究。

关键词：混凝土结构；桥梁；耐久性设计
中图分类号：TV331文献标识码：A文章编号：

引言
混凝土桥梁结构耐久性设计就是在桥梁设计中，对桥梁建设的材料质量、结构构造、结构计算、施工工艺和结构维护等每个环节全面地考虑耐久性影响因素，使结构在一定的环境中正常工作，在设计目标使用期内满足规范要求而不需要大修。
1.基于耐久性的桥梁结构设计
耐久性结构设计在工程设计实践中基本得到应用，在相关桥梁著述中都有论述，比如对于各种地形条件桥梁跨径的布置和结构形式的选择，各种地质构造条件下桥梁基础的布置和选用合适的基础形式，人的生产生活与桥梁的相互影响，以及远期各种环境条件的变化与桥梁的相互影响等等，这些都需要在桥梁设计中得到体现。
1.1一般来说，地质越差或下部结构投资越大，就越宜采用较大的跨度，以减少支撑结构的工程量，从而节省投资，减少可能的病害。
1.2同一区段内，桥梁的孔径与式样应力求统一；同一座桥梁，除通航或其他要求外，应尽量采用相同的结构。
1.3桥梁中线宜与天然河道洪水流向正交，避免水流在桥头相成水袋而产生三角回流，影响线路或桥梁安全。通航河流上，桥梁中线应与航线正交。当不能避免斜交时，应适当加大通航孔径。
1.4当桥梁较高、跨越河道的水深较大、河面较宽时，则在常常增大水中桥跨跨度（适应大跨的桥式有悬索桥、斜拉桥及拱桥等），尽可能将桥墩设在岸上、浅水区或礁石上，最大限度地减少深水桥墩基础，把深水基础问题转化为用增大跨度的方法来加以解决。由于降低了洪水对桥墩及基础施工的影响，有利于泄洪及水上交通，减少了船舶撞击桥墩的几率，因而往往是经济合理的。
1.5跨越宽浅河流的桥梁，宜采用等跨梁桥跨越主河槽。当线路跨越泥石流河流时，桥孔应尽量采用单孔或考虑采用多孔较大的跨度，以免被泥石流冲毁。当跨越V字峡谷时，桥梁主跨宜采用一跨跨过，并且优先考虑拱桥或反吊桥方案。
1.6由于不良地质的影响，墩台布置应遵循如下几点：
墩台基础不应设置在软硬不均匀的地基土上；墩台位置应避开断层、滑坡、挤压破碎带、石灰岩溶洞及溶沟、黄土陷穴与暗洞或局部软弱地基等不良地质处；陡峭山坡上修建墩台时应注意基础底下及侧面岩体的稳定性；靠近陡峭岩壁的河槽边墩基础，应避免穿经水下山坡落石堆积层；地质情况不良时应尽量避免修建对地基沉降敏感的桥梁形式，特别是应避免采用可以产生水平推力的拱桥。
1.7悬索桥分跨布置时，除了考虑桥塔处于良好的位置及其他要求外，不可忽视锚碇的位置，其对主案造价及大缆索股的稳定性有大的影响。
2．耐久性构造措施
桥梁结构构造设计研究虽然比较成熟，但应引起设计人员的足够的重视，避免桥梁建成后的先天性不足，在具体桥梁设计时应加强深入的分析和研究。主要包括以下几个方面的内容：
2.1合理的结构在荷载作用下，其传力路径较短的原则
对于拉（压）杆，其主应力迹线均平行于杆件轴线，因此，传力路径等于杆件的长度。而对于纯受弯杆件，任一横截面内均有拉应力及压应力，其主拉（压）应力迹线平行于杆件轴线，其传力路径等于杆件的长度。但梁常为弯剪耦合构件，梁内任意一点均处于二向受力状态。其主应力迹线呈曲线，可见，其传力路径复杂，此时可将梁比拟为“桁架”（拉压结构），其各构件传力路径之和可定义为梁的传力路径。对于弯剪扭耦合构件，可将其比拟为“空间桁架”。可见，拉（压）杆件传力路径较受弯杆件短得多，它是传力最简捷的构件。
2.2力线平滑，应力均匀流畅的原则
对于杆系结构，应力均匀流畅包括杆件横截面内应力均匀，沿杆件长度方向内力均匀及结点、边界处应力均匀，总之，要求结构应力处处均匀流畅。只有结构应力均匀，才能较好地发挥材料地强度，取得经济效益。
大跨度桥梁构造复杂，结构构造体系的合理与否直接影响结构受力性能和耐久性能。对于结构几何或力学不连续部位，如果中荷载作用点附近的区域、弯折部分、开口或缺口等不连续区域，应力分布复杂，钢筋位置和数量很难确定，是结构耐久性的薄弱部位，往往最容易产生病害。在结构设计时要保证力的传递路线明确、简洁、平滑，尽量避免冲突。传统的分析理论和手段还难以解决好，有必要采取国外证明有效的“压杆－拉杆－模型法”来进行应力流分析和钢筋的配置。
2.3整体性、连续性和冗余性原则
合理的结构整体性好，构件体形变化平顺。这不仅是美观的要求，而且构件体形变化平顺、结点处或边界处过渡平顺、结构整体性强是力流平顺的必要条件，同时，也可提高结构的承载能力和刚度。
整体性和冗余性可以保证桥梁在运营状