对华南沿海片区桥梁耐久性问题的一些思考

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摘要：华南沿海地区酸雨、盐雾问题突出，重载交通多，必须重视桥梁结构的耐久性设计，本文对该地区桥梁结构的耐久性问题进行了浅析，提出笔者本人的一些想法，为该地区桥梁结构的设计、施工、养护人员提供借鉴和参考。

关键词：华南沿海地区；桥梁；耐久性设计

Abstract: For the frequent acid rain and salt fog in the southern coastal areas, we must pay attention to the durability design of the bridge structure. In this paper, the author proposes some of his individual views of the durability of the bridge in this area, providing reference for the personnel in bridge design, construction and maintenance.Key words: southern coastal area; bridge; durability design

中图分类号：K928.78文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

我国华南片区常年气温较高，湿度大，季候风强烈，沿海区域海水含盐度高，空气中含氯度大，涨落潮的干湿侵蚀效应明显。特别是广东珠三角工业发达区域，酸雨、盐雾问题突出，同时重载交通较多，这对桥梁结构的防腐和耐久性提出了较高的要求。

1.华南沿海地区必须重视桥梁结构的耐久性设计

工程结构采取高标准的防腐措施是确保结构在设计使用寿命年限内的安全和满足正常使用功能的重要环节。国内外大量的海洋工程实践显示，处于海洋环境中的钢结构和钢筋混凝土结构，其耐久性远不如人们所期望的那么经久耐用，有的仅使用十几年就不得不进行大修，这是由于氯化物的存在导致了钢结构及钢筋混凝土结构的腐蚀。因此，必须采取可靠的防腐措施，以满足桥梁的设计使用寿命要求。

对于海港码头、滨海桥梁等结构物，所处环境中由于大量存在对钢筋有腐蚀作用的氯盐及其它腐蚀因素，其中当氯离子达到一定浓度后破坏钢筋的钝化膜，引起钢筋锈蚀，削减其有效截面，降低其粘结强度等受力性能，使混凝土保护层顺筋胀裂，是影响桥梁耐久性的主要灾害。与这些桥梁结构耐久性直接相关的钢筋混凝土的腐蚀及腐蚀控制的研究更应引起人们的注意。

在国内近海地区早期建成的桥梁，由于工程设计标准套用一般地区的要求，出现因材料选择不当及设计防腐蚀措施不完善等原因，投入使用约10年左右，就出现了严重的损伤破坏。破坏部分主要为桥墩、主梁、盖梁、桥面板、护栏。破坏形式有：钢筋严重锈蚀，混凝土保护层开裂剥落；混凝土成片剥落，粗骨料外露，钢筋全部外露；部分构件长期处于海水的干湿作用，表层混凝土已被溶蚀掉。

华南沿海地区桥梁工程应吸取国内外在防腐处理上的经验教训及国内逐渐成熟的防腐措施，重视防腐耐久性设计，这是非常必要的。

长期以来，工程界普遍认为混凝土是一种耐久性能良好的建筑材料（其实这一认识是局限在85版桥规30年左右的设计基准期，而不适用于2004 年版桥规的100年设计基准期），在工程设计中往往忽视钢筋混凝土结构耐久性问题，造成了钢筋混凝土结构耐久性研究和设计的相对滞后，并为此付出了巨大的代价。

桥梁结构耐久性考虑不足多数时候将带来灾难性的严重后果。轰动全国的重庆綦江彩虹桥通车3年后倒塌、四川宜宾市金沙港桥因吊杆断裂导致塌桥的事故，给人民生命财产带来了巨大的损失，其主要原因是钢材的耐久性不足引起的腐蚀。华南片区类似的桥梁事故是很多的，广州海印桥使用6.5年后，边跨两侧15号索突然断落，9号索松弛，其主要原因是PE管内索上部普遍有水泥浆空缺段和未凝固段，导致平行钢丝有不同程度锈蚀。

一般来说，桥梁结构耐久性不足的后果主要体现在以下几个方面:

（1） 混凝土的开裂、渗漏、侵蚀、碳化、破碎、酥裂、磨损、溶蚀、碱- 骨料反应、冻融循环破坏等;

（2） 桥梁钢结构、钢筋的锈蚀、脆化、疲劳以及预应力筋的应力损失等;

（3） 钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的削弱、锚具的失效、注浆不密实等；

（4）桥梁附属工程部位如伸缩缝、支座、桥面铺装等的破坏。

2.已建桥梁结构普遍耐久性不足的原因浅析

国内外大量调查分析发现，引起混凝土结构耐久性不足的原因存在于环境影响、结构设计、施工及维护等各个环节。

（1）环境影响

桥梁的施工及使用环境总是与设计的环境必然存在差异，环境的影响是非常大的。混凝土的抗拉强度大约只是其抗压强度的10%，由于早期的水化热影响、干缩应变反应强烈，加上环境温度、湿度、日晒雨淋、冲击荷载的影响，混凝土结构很容易产生裂缝。开裂后，由于水分子、氯离子的侵入，导致钢筋面层的钝化，从而使钢筋腐蚀，破坏了钢筋表面与混凝土之间的化学胶结力，其直接后果是钢筋与混凝土不能很好的协同工作。混凝土构件的强度和刚度逐渐削弱，最终导致结构的耐久性破坏。

（2）设计理论和结构构造体系欠完善

虽然在许多国家的设计规范中（如英国标准BS5400） 都明确规定钢筋混凝土结构的耐久性要求。但是，这一宗旨并没有充分地体现在具体的设计条文中，导致在工程设计中普遍存在重视结构强度设计而轻视甚至忽视结构耐久性设计、重视承载能力极限状态而不重视正常使用极限状态、重视结构的建造而不重视结构的维护等现象。

在具体的工程设计中，许多设计人员不大注意从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护以及从设计、施工到使用全过程等方面去加强和保证结构的耐久性和安全性。有的结构整体性和延性不足， 富裕度不够； 有的计算图式和受力路线不明确，造成局部受力过大；有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄。上述设计上的缺陷都削弱了结构耐久性，虽然可能满足了设计规范的强度要求，仅用了几年就因为结构耐久性出了问题，影响结构安全。

特别是在前些年，部分学者和设计人员倡导桥梁结构混凝土构件的优化和轻型化，常常以过密的钢筋配置细小的结构断面。过密的钢筋导致钢筋间的骨料和胶结材料不多，且粗、细骨料分布不均匀，振捣施工非常困难，难以保证钢筋混凝土构件的密实度和强度，容易形成蜂窝麻面、甚至空洞。另外，断面小、钢筋密导致不易保证保护层厚度的最低要求，造成混凝土构件表面抗碳化年限不足，以致钢筋锈蚀，影响了结构的耐久性和安全性。国内目前大跨度连续预应力混凝土刚构桥通车数年即出现跨中下挠、梁体开裂等病害与此有较大关系。

（3）施工和管理水平欠规范

如前所述，国内外若干座桥梁的突然破坏与倒塌事故，已使工程界对桥梁耐久性、安全性问题倍加关注。施工过程中的施工和管理水平欠规范（如野蛮施工和管理不当等）是造成桥梁结构耐久性不足的重要原因，其主要表现在下述几个方面:

①施工质量没有达到规范和设计要求，如原材料质量低劣和施工工艺不合格等；

②混凝土配合比的计量不准，变异性较大；