| 對橋梁耐久性問題的幾點思考 邵容光賴國麟 【東南大學交通學院南京210018】 摘要：隨著我國公路橋梁建設的蓬勃開展，橋梁結構的耐久性等問題應予以研究和解決。本文從橋梁的耐久性設計、保護層厚度、扁波紋管的灌漿問題、現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁的負彎矩鋼筋問題、橋面防水材料、錨頭封堵和孔道灌漿、橋梁養(yǎng)護等方面闡述了自己的觀點，應引起公路橋梁設計、施工、維護等方面的重視。? 關鍵詞：橋梁耐久性思考 隨著我國交通建設事業(yè)的迅速發(fā)展，對于橋梁耐久性問題應有未雨綢繆的思考，因而對其進行研究和采取相應的措施就應格外予以重視。其本質是在注意到“量”的同時，必須注意結構物“質”的飛躍和發(fā)展。如果在現(xiàn)在的大規(guī)模建設中，不認真考慮結構耐久性問題，勢必給將來帶來不良的苦果。現(xiàn)就近年來經(jīng)常接觸到的一些工程現(xiàn)象提出幾點看法，以供同仁們共同關注和探討。 1耐久性設計 關于部頒“公路橋涵設計通用規(guī)范”(JTJ021-85)第一章第一節(jié)第1.1.2條“……按照適用、經(jīng)濟、安全和美觀的原則進行設計……”。如從廣義而言，也可以認為以上條文中已包含有“耐久性”的要求內(nèi)涵，但為了強調“耐久性”的重要性，故建議今后在修訂規(guī)范時，能將“耐久性”的內(nèi)容列入該條中。? 2保護層厚度 關于《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》JTJ023-85(以下簡稱《公橋規(guī)》)中混凝土結構的保護層厚度規(guī)定為： 板：C≥1.5cm? R.C.梁：C=3～5cm，C′≥2.5cm(側面)，C″≥1.5(箍筋或防裂筋)。 人所共知，混凝土保護層的主要作用是使梁內(nèi)鋼筋免遭誘蝕，尤其應注意與周圍環(huán)境相聯(lián)系，與混凝土的操作工藝相聯(lián)系，以保證結構在應有的使用壽命期內(nèi)，其功能完好。? 1982年FIP實用設計建議規(guī)定的保護層基本值，輕度暴露時為1.5cm；正常暴露時為2.5cm，嚴重暴露時為3.5cm。 1977年美國ACI規(guī)定的最小保護層為：外露于土地或露天的混凝土，其主筋的保護層厚度為5.1cm，箍筋、系筋和螺旋筋的保護層厚度為3.8cm；在腐蝕性或海洋性環(huán)境中，或在其他嚴重的外露條件下，混凝土保護層的厚度應適當增加。? 單位：mm表1 現(xiàn)澆混凝土預制混凝土 地面以上 主筋 箍筋、系筋、螺旋筋 40 30 25 25 地面以下 主筋 箍筋、系筋、螺旋筋 50 40 35 25 橋面板 --頂面 --板底d①≤300 ?d＞300? 50 30 40? 25 25 30 預制梁/25 防撞墻，胸墻5030 混凝土貼在土上時75/ 注：①“d”為橋面板的厚度。 1982年我國《港口工程技術規(guī)范》(JTJ220-82)規(guī)定：水上、淡水區(qū)3.0cm，海水區(qū)5.0cm；水下、淡水區(qū)2.5cm，海水區(qū)3.0cm。 1983年“加拿大安大略省橋規(guī)”規(guī)定的最小保護層厚度以及美國和歐洲混凝土協(xié)會對混凝土橋梁耐久性的規(guī)定見表1～表2。 表2 規(guī)定標準 項目 AASHTO(1977年)(美國各州公路與運輸工作者協(xié)會)ACI343R(1997年) (美國混凝土協(xié)會)CEB-FIPCODE(1978年)?(歐洲混凝土委員會與 國際預應力混凝土協(xié)會) 拌和用水不能使用含有氯離子濃度1000ppm以上的水作拌和水拌和水要潔凈，不能使用含有一定數(shù)量以上有害雜質的水作為拌和水不能使用含有一定數(shù)量、能促使鋼筋銹蝕的有害雜質的水作為拌和用水 外加劑減水劑里不能含有CaCl2；不摻加氣劑時，用減水劑拌制的混凝土的含氣量控制在3%以下(橋面板除外)橋面板不可用加氣劑，預應力構件、橋面板、橋墩頂部等處不能摻用含有CaCl2的外加劑，即使采用，CaCl2量必須限制在水泥重量的1%以下不能采用含有促使鋼筋銹蝕成分的外加劑(特別是氯化物) 最小單位水泥用量(kg/m3)混凝土抗壓強度為28.0MPa時：363kg/m3?混凝土抗壓強度為31.5MPa時：393kg/m3用于橋面板時：335kg/m3普通混凝土構件：240kg/m3以上；預應力混凝土構件：270kg/m3以上 保護層的最小厚度(mm)預應力鋼材同主筋：38；橋面板面層鋼筋：38；?橋面板下層鋼筋：25； 但在海水中或受海水影響的構造物，其保護層應加厚 主筋：51 箍筋：38 混凝土橋面板面層鋼筋：51混凝土橋面板下層鋼筋：25但在海水中或易受腐蝕的環(huán)境時，其保護層應加厚，且要求混凝土要密實、不透水，并采取一定的防腐措施對特別易受銹蝕的鋼材應進行熱處理；在處于有輕微銹蝕環(huán)境時：25；有中等程度銹蝕環(huán)境時：25～35；有嚴重程度銹蝕環(huán)境時：35～45；采用不容易引起銹蝕的鋼材時，其保護層厚度可根據(jù)上值減少10mm 值得注意的是，我國《公橋規(guī)》的取值普遍地較歐美規(guī)范值偏小，目前國際的總趨勢宜使保護層適當加厚，以增加可碳化深度的數(shù)量，從而使結構物的耐久性得到增加。? 目前我國在高速公路橋上大量采用的薄壁箱梁結構，其側邊緣的凈保護層甚至只有1.5cm，導致了混凝土澆筑和振搗上的很大困難，其結構耐久性究竟如何，尚有待時間的考驗。尤其在毗鄰大海的局部區(qū)域內(nèi)，鹽霧的腐蝕性也是應予重視的問題。 3扁波紋管的灌漿問題 目前在高等級公路上廣泛采用先簡支后連續(xù)的結構體系，這無論對橋面平整度方面，或是對橋梁抗震性能方面都具有很多優(yōu)點。但作為后連續(xù)的主要力筋采用扁波紋管穿束張拉，對其灌漿后的耐久性方面卻令人憂慮。 在《公橋規(guī)》第6.2.26條中提出：“管道的內(nèi)徑應比預應力鋼筋的外徑至少大1cm”。但目前很多橋梁中所采用的扁波紋管的規(guī)格均不能滿足《公橋規(guī)》的這一要求，以M15-4為例，其相應的扁波紋管內(nèi)徑為70×19mm，其高度為19mm，而預應力鋼絞線的直徑為Φ15.24mm，也即意味著可灌漿的間隙為3.76mm《10.00mm；寬度方向：70-4×15.24=9.04mm＜10mm，其平均間隙為(70-4×15.24)/(4+1)=1.8mm就更小。因此，很難保證灌漿的飽滿度、握裹度，更難保證在施工過程中扁波紋管的可能壓扁變形。因而，這種處于橋面頂層的負彎矩束，能否確保其應有的耐久性，是十分令人憂慮的一種構造。 4現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁的負彎矩鋼筋問題 目前我國大量地修建L=16～25m的多跨現(xiàn)澆連續(xù)R.C.箱梁結構。由于普通鋼筋混凝土結構是一種必然地帶裂縫工作的結構，因而在負彎矩區(qū)總會出現(xiàn)負彎矩裂縫，其配筋量設計常由大裂縫寬度的限值進行控制，這顯然在結構的合理性方面隱存有缺陷的。鑒于負彎矩裂縫是一種向上開口的“V”形裂縫，橋面水容易滲入，遭受長期浸蝕后，負彎矩鋼筋的銹蝕問題是應予重視的問題。? 近年來，由國外引進的環(huán)氧樹脂涂層鋼筋(FBECR)已在國內(nèi)生產(chǎn)。因而，建議在高等級公路橋中可先行試用，然后再推廣應用于一般R.C.負彎矩區(qū)的主筋中，這對保證結構的耐久性，無疑是可以得到相應回報的事情。 5橋面防水材料 50年代全盤學習蘇聯(lián)，采用三油二氈式防水構造，60年代以后即全面取消了上述防水構造，而改用防水混凝土構造，但鑒于防水混凝土歸屬于剛性防水的范疇，故其實際防水效果如何，是令人擔憂的。近年來由于高速公路蓬勃興起，目前廣泛地采用FYT-Ⅰ型(屬柔性防水范疇)和M1500型(屬剛性防水范疇)防水構造，但其實際效果如何，尚有待接受時間的考驗。? 總之，橋面滲水的排除和防滲漏問題，都將涉及到橋梁耐久性的問題，應引起格外重視。 6錨頭封堵和孔道灌漿 英、美等國的調查均發(fā)現(xiàn)錨頭區(qū)有鋼絲銹蝕的問題，甚至發(fā)生過橋梁倒塌事故，因而建議張拉結束后應立即用環(huán)氧砂漿封堵錨頭防銹。 孔道灌漿的不飽滿問題，1992年曾使英國運輸部頒發(fā)了“后張法”禁用的通知(注：1996年又恢復使用，但對懸拼結構仍持不宜采用的態(tài)度)。也即灌漿工藝對結構的耐久性方面影響很大，應予重視，特別是采用懸拼結構時，對其接縫的防水處理尤應注意。? 7橋梁養(yǎng)護 我國長期以來一直存在著“養(yǎng)路不養(yǎng)橋”的現(xiàn)象，這既有實際問題(主要是資金問題)也有思想認識問題。? 橋面積水的排除、泄水管的疏通、橋面坑洞的修補等，對橋梁的使用壽命都是密切相關的事情，例如廣州市的海珠橋，在鋼梁弦桿中長期堆積圬垢垃圾，近期修復發(fā)現(xiàn)鋼梁腐蝕十分嚴重。 8其他 耐久性方面的問題，絕不僅是以上幾個方面，如斜拉索的防腐問題、伸縮縫的防漏問題、支座的防塵問題等等不再贅說。? 9結束語 “新建橋梁”、“舊橋維修加固”、“延長結構物的使用壽命”等都應同時加以重視。目前對新建較重視是必要的，但應同時強調注意結構的耐久性問題，從而達到延長結構的使用壽命，以使節(jié)省資金，減小舊橋維修加固的投資。而且，耐久性的問題應貫穿到設計、施工、維修保養(yǎng)的整個過程中來考慮，如果一座橋梁先天不足，僅靠維修養(yǎng)護是很難延長其壽命的，但先天好，后天不養(yǎng)也是難以保證其應有的使用壽命的。目前，正處在大規(guī)模建設新橋之際，如何在設計、施工、養(yǎng)護中更多地考慮結構耐久性問題，應屬更為突出的問題。 |
