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公路橋梁結構設計六要點(diǎn)
公路與橋梁的設計要有一定的合理性,以下是小編整理的公路橋梁結構設計六要點(diǎn),歡迎參考!
滿(mǎn)足結構混凝土耐久性的基本要求
近些年來(lái),不少橋梁發(fā)生倒塌的嚴重事故,造成很多不該有的人間悲劇。通過(guò)調查分析結果表明,很多事故是因為設計不規范或施工不注意質(zhì)量控制造成的。施工中的偷工減料、工程吃,設計中的態(tài)度不嚴謹,計算錯誤等等都是造成橋梁出現安全隱患的重要因素。目前,橋梁設計的耐久性設計,常常只是作為一個(gè)參考價(jià)值,而不是具體計算出其應有的安全使用年限,更不會(huì )對橋梁的耐久性進(jìn)行一系列的實(shí)驗研究。這種現象在一定程度上導致了橋梁事故發(fā)生頻繁、結構使用性能差、耐久性差的嚴重后果,也背離了國際上對橋梁的結構的耐久性、安全性、適用性日益重視的發(fā)展趨勢。
提高混凝土自身的耐久性是解決混凝土結構耐久性的前提和基礎混凝土的耐久性主要取決于混凝土的材料組成,其中水灰比、水泥用量、強度等級均對耐久性有較大影響?!稑蛞嶫TGD62》明確規定了不同使用環(huán)境下,結構混凝土的基本要求,對影響混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低強度等級、最大氯離子含量和堿含量做出了限制規定,這是《橋規JTGD62))對公路橋涵結構耐久性設計的基本要求,設計時(shí)應遵照執行。
加大鋼筋的混凝土保護層厚度
鋼筋混凝土是鋼筋與混凝土構成的一種復合型建筑材料,由鋼筋外邊緣到混凝土表面的最小距離稱(chēng)為保護層厚度。鋼筋保護層的主要作用是滿(mǎn)足混凝土構件截面受力需要,保護鋼筋不被銹蝕,保證結構的正常使用。一般情況而言,只有保護層混凝土碳化,鋼筋表層鈍化膜破壞,鋼筋才有可能銹蝕。鋼筋混凝土保護層厚度對結構使用的壽命、使用的安全性有著(zhù)直接關(guān)系。
國家現行規范對鋼筋混凝土受力鋼筋保護層厚度又提高了一級,這更說(shuō)明受力鋼筋保護層對結構使用的耐久性、安全性、抗腐性、抗碳化、抗火災等有重要作用。鋼筋混凝土的碳化深度與使用時(shí)間成正比。受碳化影響的混凝土表面強度、密實(shí)度降低,使水蒸汽或其他有害氣體容易侵入混凝土。當保護層完全碳化,水蒸汽或其他有害氣體就直接侵蝕到鋼筋,鋼筋就會(huì )銹蝕,保護層越薄碳化所需時(shí)間表越短。鋼筋表面銹蝕而產(chǎn)生膨脹力(其膨脹力在混凝土體積中一般要增加2~4倍),銹蝕形成向外脹力,拱裂混凝土保護層,使氣體直接滲入,侵蝕受力鋼筋,影響結構安全和使用壽命。
因此,加大鋼筋的混凝土保護層厚度,是保護鋼筋免于銹蝕,提高混凝土結構耐久性的最重要的措施之一。鑒于此,《橋規JTGD62》給出了鋼筋最小混凝土保護層厚度,但其與國際上較為通用的設計規范相比,還是有點(diǎn)差距。設計時(shí)適當加大鋼筋的混凝土保護層厚度對提高混凝土結構耐久性是非常有益的。
加強構造配筋
混凝土結構的任何損傷與破壞,一般都是首先在混凝土中出現裂縫,裂縫是反映混凝土結構病害的晴雨表,反過(guò)來(lái),裂縫的存在會(huì )增加混凝土滲透性,提供了使侵蝕破壞作用逐步升級,混凝土耐久性不斷下降的渠道。當混凝土開(kāi)裂后,侵蝕速度將大大加快,形成導致混凝土結構耐久性的進(jìn)一步退化的惡性循環(huán)。因此,防止和控制混凝土的裂縫,對提高混凝土結構的耐久性是十分重要的。
控制混凝土的裂縫,除按規范要求控制正常使用極限狀態(tài)的工作裂縫以外,更重要的是要采取構造措施,控制混凝土施工及使用過(guò)程大量出現的非工作裂縫?!稑蛞嶫TGD62》突出強調了加強水平防縮鋼筋和箍筋在控制裂縫中的作用,提高了水平防收縮鋼筋的配筋率和箍筋間距的規定,其指標都比老橋規有所提高,這是防止和控制收縮裂縫的重要構造措施。
提高后張法預應力鋼筋管道壓漿質(zhì)量
后張法預應力鋼筋管道壓漿質(zhì)量是影響預應力混凝土粱耐久性的關(guān)鍵因素之一?!稑蛞嶫TGD62》規定,預應力鋼筋管道壓漿用水泥漿的抗壓強度不應低于30MPa,其水灰比為0.4~0.5,為減少收縮,還可通過(guò)試驗摻入適量膨脹劑《混凝土結構耐久性設計與施工指南》CCESO1—2004認為,預應力鋼筋的銹蝕會(huì )導致結構的突然破壞,事先不易發(fā)現,在耐久性設計中必須特別重視,并采用多重的防護手段。對此,對于可能遭受氯鹽侵蝕的預應力混凝土結構,預應力筋、錨具、連接器等鋼材組件應采用環(huán)氧涂層或涂鋅,后張預應力體系的管道必須具有密封性能,不使用金屬的螺旋管,宜采用有良好密封性能的高密度塑料波形管。同時(shí),管道灌漿材料和灌漿方法要事先通過(guò)試驗驗證,盡可能降低漿體硬化后形成的氣孔,并采用真空灌,必要時(shí)還可以在灌漿材料中摻入適量的阻銹劑。
在結構局部使用防腐材料
目前,我國大量地修建L=l6~25m的多跨現澆連續鋼筋混凝土箱梁結構的橋梁,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,因而在負彎矩區總會(huì )出現負彎矩裂縫,鑒于負彎矩區裂縫是一種向上開(kāi)口的“v”。形裂縫,橋面水容易滲入,遭受長(cháng)期浸蝕后,負彎矩鋼筋的銹蝕問(wèn)題是應予以重視的問(wèn)題。近年來(lái),由國外引進(jìn)的環(huán)氧樹(shù)脂涂層鋼筋已在國內生產(chǎn),應用于一般鋼筋混凝土負彎矩區的鋼筋中,這對保證結構的耐久性無(wú)疑是很好的`事情。再如,英、美等國的調查均發(fā)現錨頭區有鋼絲銹蝕問(wèn)題,甚至發(fā)生過(guò)橋梁倒塌事故,因而張拉結束后立用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿封堵錨頭可有效防銹。
加強橋面鋪裝層的防水設計
橋面滲水的排除和防滲漏問(wèn)題,都將涉及到橋梁的耐久性問(wèn)題,應引起格外的重視。橋面鋪裝防水層對橋面的防護有重要作用,必需精心設計與施工。橋面鋪裝層應采用密實(shí)性較好的C30以上等級的混凝土,混凝土鋪裝層內應設置鋼筋網(wǎng),防止混凝土開(kāi)裂。采用復合纖維混凝土和在混凝土中摻入水泥基滲透結晶材料(賽柏斯),都能收到較好的防水效果。
橋面鋪裝層頂面應設置防水層,特別是連續粱(或懸臂粱)的負彎矩段更應十分重視防水層設計。此外,還需加強泄水管設計,應特別注意泄水管周邊的構造細節處,加強伸縮縫處的排水設計,防止水分從伸縮縫處滲入粱內。高速公路橋面鋪裝的早期破損以及板梁鉸縫漏水現象,引起了人們對橋面防水層施工工藝、材料的關(guān)注。選擇合適的防水層型式不僅能起到良好的防水效果,保證橋梁主體結構的安全,還能延長(cháng)橋面鋪裝的使用壽命和降低造價(jià)。優(yōu)良的橋面防水層應具有如下特性:
1、與橋面砼具有良好的粘結性,不起皮,不脫落。
2、與瀝青混凝土橋面鋪裝能粘結成一個(gè)整體。
3、不透水、抗刺破,有一定的抗拉強度和延性適應變形。
4、對橋面砼表面質(zhì)量無(wú)特殊要求,施工方便易行。
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