桥梁结构设计（公路桥梁结构设计你不得不知道的六大要点）

桥梁结构设计（公路桥梁结构设计你不得不知道的六大要点）桥梁结构设计(公路桥梁结构设计六大要点)

桥梁结构设计的任务是以最经济的方式满足结构的功能要求，使桥梁结构在施工和使用寿命期间能够承受各种预期的荷载。桥梁在建设和使用过程中，会受到环境和有害化学物质的侵蚀，承受车辆、风、地震、疲劳、人为因素等外部影响。同时，桥梁所用材料的性能会不断退化，导致结构各部分出现不同程度的损伤和劣化。

大量的病害实例也证明，除了施工和材料原因外，影响结构耐久性的决定性因素是设计缺陷。该桥安全性和耐久性较差，不仅在施工方面存在问题，而且在桥梁设计领域，特别是桥梁施工安全和使用寿命方面还有很大的提升空间。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是结构分析和构件、连接件的设计，并采用规范规定的安全系数或可靠指标来保证结构的安全性。

满足结构混凝土耐久性的基本要求

近年来，许多桥梁倒塌，造成许多人类悲剧。调查分析结果表明，许多事故是由于设计不规范或施工质量控制不到位造成的。施工偷工减料、工程腐败、设计态度不严谨、计算错误等。都是造成桥梁安全隐患的重要因素。目前桥梁设计的耐久性设计往往只是作为参考值，而不是具体计算其应有的安全使用寿命，更谈不上对桥梁耐久性进行一系列的试验研究。这种现象在一定程度上导致桥梁事故频发、结构性能差、耐久性差的严重后果，也背离了国际上越来越重视桥梁结构耐久性、安全性和适用性的发展趋势。

提高混凝土本身的耐久性是解决混凝土结构耐久性的前提，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、水泥用量和强度等级对耐久性影响较大。《JTGD62》明确规定了结构混凝土在不同使用环境下的基本要求，限制了影响混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最小强度等级、最大氯离子含量和碱含量，这是JTGD62对公路桥涵耐久性设计的基本要求。

增加钢筋混凝土保护层厚度

钢筋混凝土是由钢筋和混凝土组成的复合建筑材料，钢筋外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的受力需求，保护钢筋不受腐蚀，保证结构的正常使用。一般来说，只有保护层混凝土碳化，钢筋表面钝化膜受损，钢筋才会生锈。钢筋混凝土保护层厚度直接关系到结构的使用寿命和安全性。

现行国家规范将钢筋混凝土钢筋保护层厚度增加了一个等级，说明钢筋保护层对结构的耐久性、安全性、抗腐蚀性、抗碳化性和耐火性起着重要作用。钢筋混凝土的碳化深度与使用时间成正比。碳化影响混凝土的表面强度和密实度降低，使水蒸气或其他有害气体容易侵入混凝土。当保护层完全碳化时，水蒸气或其他有害气体会直接侵蚀钢筋，钢筋会生锈。保护层越薄，碳化时间越短。钢筋表面锈蚀引起膨胀力(其膨胀力一般在混凝土体积中增加2 ~ 4倍)，锈蚀引起向外膨胀力，拱裂混凝土保护层，使气体直接渗入并侵蚀受力钢筋，影响结构安全和使用寿命。

因此，增加钢筋混凝土保护层厚度是保护钢筋不受腐蚀、提高混凝土结构耐久性的重要措施之一。鉴于此，桥梁规范JTGD62给出了钢筋混凝土最小保护层厚度，但与国际设计规范仍有差距。在设计中增加钢筋混凝土保护层厚度对提高混凝土结构的耐久性非常有利。

加强结构加固

在混凝土结构的任何损伤或破坏中，裂缝通常首先出现在混凝土中，是反映混凝土结构病害的晴雨表。反过来，裂缝的存在会增加混凝土的渗透性，为侵蚀破坏的逐渐升级和混凝土耐久性的持续下降提供通道。当混凝土出现裂缝时，侵蚀速度会大大加快，形成恶性循环，导致混凝土结构的耐久性进一步退化。因此，预防深圳生活网和控制混凝土裂缝对提高混凝土结构的耐久性至关重要。

控制混凝土裂缝，除了按照规范要求将工作裂缝控制在正常使用极限状态外，更重要的是在混凝土施工和使用过程中采取结构措施控制大量非工作裂缝。《JTGD62》突出了加强水平抗收缩钢筋和箍筋对控制裂缝的作用，提高了水平抗收缩钢筋的配筋率和箍筋间距，其指标高于旧桥规范，是防治收缩裂缝的重要结构措施。

提高后张预应力钢筋管的灌浆质量

后张预应力钢筋管道的灌浆质量是影响预应力混凝土梁耐久性的关键因素之一。《JTGD62》规定，预应力钢管灌浆用水泥浆的抗压强度不应低于30MPa，其水灰比为0.4 ~ 0.5。为了减少收缩，也可以通过实验加入适量的膨胀剂。《混凝土结构耐久性设计与施工导则》(CCESO 1-2004)认为预应力钢筋的锈蚀会对结构造成突然的破坏，事先很难发现，因此在耐久性设计中要特别注意，并采取多重防护措施。因此，对于可能被氯盐侵蚀的预应力混凝土结构，钢构件如预应力筋、锚和连接件应涂上环氧树脂或锌。后张预应力体系的管道必须具有密封性能，应采用密封性能好的高密度塑料波纹管代替金属螺旋管。同时，管道灌浆材料和灌浆方法应提前通过试验验证，以尽量减少泥浆硬化后形成的深圳生活网孔隙，并采用真空灌溉。必要时，可在灌浆材料中加入适量的防锈剂。

在结构中局部使用防腐材料

目前，我国已建成大量跨度为L = L6 ~ 25m的现浇钢筋混凝土连续箱梁结构桥梁。由于普通钢筋混凝土结构是一种有裂缝的结构，在负弯矩区总会出现负弯矩裂缝。鉴于负弯矩区的裂缝是向上开口的“V”。裂缝多，桥面水容易渗透。长期腐蚀后，应注意负弯矩钢筋的腐蚀。近年来，我国生产了从国外进口的环氧树脂涂层钢筋，并应用于钢筋混凝土负弯矩区的钢筋，这无疑是保证结构耐久性的一件好事。再比如，英国、美国等国家的调查发现，锚头区域存在钢丝锈蚀的问题，甚至发生了桥梁垮塌事故，因此张拉后用环氧砂浆封堵锚头可以有效防止锈蚀。

加强桥面铺装防水设计

桥面渗漏的消除和防渗都将涉及桥梁的耐久性，应特别注意。桥面铺装防水层在桥面保护中起着重要作用，必须精心设计和施工。桥面铺装应采用密实度较好的C30混凝土，混凝土铺装应设置钢筋网，防止混凝土开裂。采用复合纤维混凝土，在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料(赛普拉斯)，可以获得较好的防水效果。

桥面铺装的顶面应设置防水层，尤其是连续梁(或悬臂梁)的负弯矩段。此外，需要加强排水管的设计，特别注意排水管周围的结构细节，加强伸缩缝处的排水设计，防止水分从伸缩缝渗入梁内。高速公路桥面铺装的早期破坏和板梁铰缝漏水，引起了人们对桥面防水层施工工艺和材料的关注。选择合适的防水层不仅可以达到良好的防水效果，保证桥梁主体结构的安全，还可以延长桥面铺装的使用寿命，降低成本。优秀的桥面防水层应具备以下特点:

1.与桥面混凝土附着力好，不剥落，不脱落。

2.可与沥青混凝土桥面铺装整体粘结。

3.不透水、不穿刺，具有一定的抗拉强度和延展性以适应变形。

4.对桥面混凝土表面质量无特殊要求，施工方便易行。

综上所述，安全性不足是桥梁结构设计中亟待解决的问题。研究发现，混凝土结构耐久性失效的原因存在于结构设计、施工和维护的各个环节。公路桥梁结构设计方法不仅考虑了设计参数中设计向量、目标函数和约束函数的随机性、模糊性和未确知性，还考虑了材料和施工质量的不确定性，使设计人员利用桥梁结构的客观可靠度或失效概率来描述更加科学、量化的安全可靠性，实现安全性、适用性和耐久性的设计要求。此外，还考虑了不同功能的失效概率、失效损失引起的失效损失预期、结构运维成本等经济指标。，并考虑如何以最低的成本实现最佳的经济效益，从而达到经济、合理、美观的深圳生活网的设计要求。

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