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桥梁设计的安全和耐久性

 论文栏目:桥梁设计论文     更新时间:2014-4-2 11:08:30   

1影响桥梁设计中安全性因素探析

1.1预应力损失引起预应力损失的因素主要有:(1)预应力钢筋与管道壁之间的摩擦;(2)锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩;(3)预应力钢筋与台座之间的温差;(4)混凝土的弹性压缩;(5)预应力钢筋的应力松弛;(6)混凝土的收缩徐变;计算过程中,必须根据实际施工情况,合理确定预应力钢筋的分批张拉次序,对于时间间隔较大的批次,需要在不同的施工阶段进行张拉,并对施工阶段时间长度给予控制,充分考虑施工阶段温度变化对预应力钢筋的影响,以确保设计与实际施工尽量相符,避免不必要的安全隐患。1.2截面抗裂性确定结构的抗裂性应该根据结构的不同级别来确定,预应力混凝土受弯构件分为全预应力构件和部分预应力构件。全预应力构件在短期效应组合下不允许出现正截面拉应力,而部分预应力构件短期效应组合下允许出现正截面拉应力,但对应力值有一定限制。对于跨径较大的桥梁或较重要结构,均要求按全预应力构件进行设计,以保证结构的耐久。1.3结构挠度以及其他安全性指标预应力混凝土结构的挠度一部分是由于所承受的荷载而产生的,另一部分是由结构内部的预应力作用而产生的,在设计过程中要综合考虑这两种作用下的挠度。有的桥梁设计师为了追求应力计算结果的美观,对结构设置了过多了预应力,使得一些预应力混凝土梁在施工阶段产生了过多向上的反拱,而施工单位为了保证桥面线性的平顺,减薄了混凝土桥面铺装的厚度,为结构安全埋下了隐患。所以,合理控制预应力钢筋含筋量和对施工阶段结构竖向位移的关注,也是对桥梁设计师需要认真考虑的部分。1.4车辆超载问题及处理办法在我国公路运输中经常出现超载的问题,市政桥梁中也是屡见不鲜。荷载超出设计要求范围后,结构的受力情况会发生较大变化,甚至危害桥梁安全。结构设计中应对此现象有足够的重视,并在设计中给予结构更大的包容度。在纵向设计中除了保证预应力结构的安全,也要合理设置普通钢筋,保证结构不会突然出现过大的损坏,保障人员的安全。横向设计中,尽量将支座间距拉大,减少梁体倾覆的可能。对于立交桥中较高层的匝道桥,可以将部分横梁进行墩梁固结设计,形成连续刚构体系,提高结构的整体稳定性。

2桥梁设计中结构耐久性提高措施探析

2.1适当提高混凝土保护层厚度预应力钢筋与混凝土之间需要有保护层连接,这部分不仅能够确保预应力钢筋与混凝土之间有足够的粘结力,同时也能够有效的保护预应力钢筋不被侵入到混凝土内部的有害介质所侵蚀。事实证明钢筋受到氯离子等有害介质侵袭的速度与保护层厚度的二次方成反比,钢筋的碳化也与保护层的厚度有着很直接的关系,从这个方面来讲保护层的厚度如果越厚则钢筋表面暴露在有害介质环境中的时间也会越滞后,距离结构钢筋遭到侵蚀破坏的时间也就越长,整个结构的耐久性也就越高。2.2合理选用高性能材质材质的选择也是提高结构耐久性的有效途径之一,在选材时选用屈服性能高、强度高、韧性强、焊接性能良好、耐腐蚀性强的钢筋将会使混凝土结构的耐久性大幅度的提高。在混凝土的选材上也要尽量选用性能较高的混凝土,面层混凝土选用环氧沥青混凝土不仅可以提高桥顶路面的耐磨性和密实性,同时也能够有效的提高路面的强度,减少对于内部结构的破坏。而对于处于水下的桥基础部分,则应该优先选用抗渗性能良好的混凝土,如果情况特殊需采用硅酸盐水泥,则水泥的标号应高于42.5,水泥含量要在370Kg/m3,拌合时水灰比不应低于0.45。而对于现场拌合的混凝土则应该严格按照有害裂缝控制标准来制定配合比,如果施工过程需要选用碱性含量较低的水泥时,在集料的选择上要避免选用碱活性集料,尽量减少含有氧化镁、硫酸盐的膨胀性集料,碱性物质如生石灰等也要尽量避免混入到集料之中。由于氯离子是造成钢筋腐蚀的最大因素,因此在拌合混凝土时要保证氯盐含量少于水泥含量的1%,且在施工过程中要密实振捣,且不采用蒸汽养护。2.3加强防水层设计桥梁设计中防水层的设计也是保证整体结构耐久性的重要举措,由于桥梁结构长期暴露在空气之中,雨水以及生活用水中的有害介质会对混凝土结构造成很大的损害,如果没有有效的防水设置则会桥梁的混凝土结构就会长时间的暴露在有害介质环境之中,给整体结构的耐久性带来极大的威胁。因此在桥梁设计中应该设置一层具有良好抗渗性、抗拉性以及抗剪性的防水层,而防水层的选材也要注重于路面沥青混凝土之间的相容性,确保面层与主体结构之间有着足够的粘结力。与此同时桥梁设计中还要合理的设置排水结构,确保水分能够尽量的被排到桥梁主体结构之外,减少桥梁主体结构中防水层的压力,确保桥梁混凝土结构的耐久性。

作者:路宁 单位:南通市市政工程设计院有限责任公司

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