对桥梁耐久性问题的几点思考

对桥梁耐久性问题的几点思考

邵容光 赖国麟

【东南大学交通学院 南京 210018】

摘 要：随着我国公路桥梁建设的蓬勃开展，桥梁结构的耐久性等问题应予以研究和解决。本文从桥梁的耐久性设计、保护层厚度、扁波纹管的灌浆问题、现浇钢筋混凝土连续箱梁的负弯矩钢筋问题、桥面防水材料、锚头封堵和孔道灌浆、桥梁养护等方面阐述了自己的观点，应引起公路桥梁设计、施工、维护等方面的重视。?
关键词：桥梁 耐久性 思考

随着我国交通建设事业的迅速发展，对于桥梁耐久性问题应有未雨绸缪的思考，因而对其进行研究和采取相应的措施就应格外予以重视。其本质是在注意到“量”的同时，必须注意结构物“质”的飞跃和发展。如果在现在的大规模建设中，不认真考虑结构耐久性问题，势必给将来带来不良的苦果。现就近年来经常接触到的一些工程现象提出几点看法，以供同仁们共同关注和探讨。

1 耐久性设计

关于部颁“公路桥涵设计通用规范”(JTJ021-85)第一章第一节第1.1.2条“……按照适用、经济、安全和美观的原则进行设计……”。如从广义而言，也可以认为以上条文中已包含有“耐久性”的要求内涵，但为了强调“耐久性”的重要性，故建议今后在修订规范时，能将“耐久性”的内容列入该条中。?

2 保护层厚度

关于《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTJ023-85(以下简称《公桥规》)中混凝土结构的保护层厚度规定为：
板：C≥1.5cm?
R.C.梁：C=3～5cm，C′≥2.5cm(侧面)，C″≥1.5(箍筋或防裂筋)。
人所共知，混凝土保护层的主要作用是使梁内钢筋免遭诱蚀，尤其应注意与周围环境相联系，与混凝土的操作工艺相联系，以保证结构在应有的使用寿命期内，其功能完好。?
1982年FIP实用设计建议规定的保护层基本值，轻度暴露时为1.5cm；正常暴露时为2.5cm，严重暴露时为3.5cm。
1977年美国ACI规定的最小保护层为：外露于土地或露天的混凝土，其主筋的保护层厚度为5.1cm，箍筋、系筋和螺旋筋的保护层厚度为3.8cm；在腐蚀性或海洋性环境中，或在其他严重的外露条件下，混凝土保护层的厚度应适当增加。?

单位：mm 表1

　 现浇混凝土 预制混凝土 
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 
桥面板
--顶面
--板底d①≤300
?d＞300 ?
50
30
40 ?
25
25
30 
预制梁 / 25 
防撞墙，胸墙 50 30 
混凝土贴在土上时 75 / 

注：①“d”为桥面板的厚度。

1982年我国《港口工程技术规范》(JTJ220-82)规定：水上、淡水区3.0cm，海水区5.0cm；水下、淡水区2.5cm，海水区3.0cm。
1983年“加拿大安大略省桥规”规定的最小保护层厚度以及美国和欧洲混凝土协会对混凝土桥梁耐久性的规定见表1～表2。

表2

规定标准

项目
AASHTO(1977年)(美国各州公路与运输工作者协会) ACI343R(1997年)
(美国混凝土协会) CEB-FIPCODE(1978年)?(欧洲混凝土委员会与
国际预应力混凝土协会) 
拌和用水 不能使用含有氯离子浓度1000ppm以上的水作拌和水 拌和水要洁净，不能使用含有一定数量以上有害杂质的水作为拌和水 不能使用含有一定数量、能促使钢筋锈蚀的有害杂质的水作为拌和用水 
外加剂 减水剂里不能含有CaCl2；不掺加气剂时，用减水剂拌制的混凝土的含气量控制在3%以下(桥面板除外) 桥面板不可用加气剂，预应力构件、桥面板、桥墩顶部等处不能掺用含有CaCl2的外加剂，即使采用，CaCl2量必须限制在水泥重量的1%以下 不能采用含有促使钢筋锈蚀成分的外加剂(特别是氯化物) 
最小单位水泥用量(kg/m3) 混凝土抗压强度为28.0MPa时：363kg/m3?混凝土抗压强度为31.5MPa时：393kg/m3 用于桥面板时：335kg/m3 普通混凝土构件：240kg/m3以上；预应力混凝土构件：270kg/m3以上 
保护层的最小厚度(mm) 预应力钢材同主筋：38；桥面板面层钢筋：38；?桥面板下层钢筋：25；
但在海水中或受海水影响的构造物，其保护层应加厚
主筋：51
箍筋：38
混凝土桥面板面层钢筋：51混凝土桥面板下层钢筋：25但在海水中或易受腐蚀的环境时，其保护层应加厚，且要求混凝土要密实、不透水，并采取一定的防腐措施 对特别易受锈蚀的钢材应进行热处理；在处于有轻微锈蚀环境时：25；有中等程度锈蚀环境时：25～35；有严重程度锈蚀环境时：35～45；采用不容易引起锈蚀的钢材时，其保护层厚度可根据上值减少10mm 

值得注意的是，我国《公桥规》的取值普遍地较欧美规范值偏小，目前国际的总趋势宜使保护层适当加厚，以增加可碳化深度的数量，从而使结构物的耐久性得到增加。?
目前我国在高速公路桥上大量采用的薄壁箱梁结构，其侧边缘的净保护层甚至只有1.5cm，导致了混凝土浇筑和振捣上的很大困难，其结构耐久性究竟如何，尚有待时间的考验。尤其在毗邻大海的局部区域内，盐雾的腐蚀性也是应予重视的问题。

3 扁波纹管的灌浆问题
目前在高等级公路上广泛采用先简支后连续的结构体系，这无论对桥面平整度方面，或是对桥梁抗震性能方面都具有很多优点。但作为后连续的主要力筋采用扁波纹管穿束张拉，对其灌浆后的耐久性方面却令人忧虑。
在《公桥规》第6.2.26条中提出：“管道的内径应比预应力钢筋的外径至少大1cm”。但目前很多桥梁中所采用的扁波纹管的规格均不能满足《公桥规》的这一要求，以M15-4为例，其相应的扁波纹管内径为70×19mm，其高度为19mm，而预应力钢绞线的直径为Φ15.24mm，也即意味着可灌浆的间隙为3.76mm《10.00mm；宽度方向：70-4×15.24=9.04mm＜10mm，其平均间隙为(70-4×15.24)/(4+1)=1.8mm就更小。因此，很难保证灌浆的饱满度、握裹度，更难保证在施工过程中扁波纹管的可能压扁变形。因而，这种处于桥面顶层的负弯矩束，能否确保其应有的耐久性，是十分令人忧虑的一种构造。

4 现浇钢筋混凝土连续箱梁的负弯矩钢筋问题
目前我国大量地修建L=16～25m的多跨现浇连续R.C.箱梁结构。由于普通钢筋混凝土结构是一种必然地带裂缝工作的结构，因而在负弯矩区总会出现负弯矩裂缝，其配筋量设计常由大裂缝宽度的限值进行控制，这显然在结构的合理性方面隐存有缺陷的。鉴于负弯矩裂缝是一种向上开口的“V”形裂缝，桥面水容易渗入，遭受长期浸蚀后，负弯矩钢筋的锈蚀问题是应予重视的问题。?
近年来，由国外引进的环氧树脂涂层钢筋(FBECR)已在国内生产。因而，建议在高等级公路桥中可先行试用，然后再推广应用于一般R.C.负弯矩区的主筋中，这对保证结构的耐久性，无疑是可以得到相应回报的事情。

5 桥面防水材料
50年代全盘学习苏联，采用三油二毡式防水构造，60年代以后即全面取消了上述防水构造，而改用防水混凝土构造，但鉴于防水混凝土归属于刚性防水的范畴，故其实际防水效果如何，是令人担忧的。近年来由于高速公路蓬勃兴起，目前广泛地采用FYT-Ⅰ型(属柔性防水范畴)和M1500型(属刚性防水范畴)防水构造，但其实际效果如何，尚有待接受时间的考验。?
总之，桥面渗水的排除和防渗漏问题，都将涉及到桥梁耐久性的问题，应引起格外重视。

6 锚头封堵和孔道灌浆
英、美等国的调查均发现锚头区有钢丝锈蚀的问题，甚至发生过桥梁倒塌事故，因而建议张拉结束后应立即用环氧砂浆封堵锚头防锈。
孔道灌浆的不饱满问题，1992年曾使英国运输部颁发了“后张法”禁用的通知(注：1996年又恢复使用，但对悬拼结构仍持不宜采用的态度)。也即灌浆工艺对结构的耐久性方面影响很大，应予重视，特别是采用悬拼结构时，对其接缝的防水处理尤应注意。?

7 桥梁养护
我国长期以来一直存在着“养路不养桥”的现象，这既有实际问题(主要是资金问题)也有思想认 识问题。?
桥面积水的排除、泄水管的疏通、桥面坑洞的修补等，对桥梁的使用寿命都是密切相关的事情，例如广州市的海珠桥，在钢梁弦杆中长期堆积圬垢垃圾，近期修复发现钢梁腐蚀十分严重。

8 其他
耐久性方面的问题，绝不仅是以上几个方面，如斜拉索的防腐问题、伸缩缝的防漏问题、支座的防尘问题等等不再赘说。?

9 结束语
“新建桥梁”、“旧桥维修加固”、“延长结构物的使用寿命”等都应同时加以重视。目前对新建较重视是必要的，但应同时强调注意结构的耐久性问题，从而达到延长结构的使用寿命，以使节省资金，减小旧桥维修加固的投资。而且，耐久性的问题应贯穿到设计、施工、维修保养的整个过程中来考虑，如果一座桥梁先天不足，仅靠维修养护是很难延长其寿命的，但先天好，后天不养也是难以保证其应有的使用寿命的。目前，正处在大规模建设新桥之际，如何在设计、施工、养护中更多地考虑结构耐久性问题，应属更为突出的问题。