关注桥梁的耐久性.doc
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1、关注桥梁结构的耐久性张文斌摘 要:针对我国目前桥梁结构存在的耐久性问题,从设计、施工、养护等方面系统地分析了其原因,并提出了提高桥梁耐久性的措施。关键词:桥梁结构 耐久性 措施耐久性是指结构在长期使用过程中能够保持其质量稳定的性能。耐久性与结构的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,而这一正常功能直接影响结构的安全性和结构的适用性,并且更多地体现在适用性上。随着结构耐久性问题的日益突出,对结构耐用久性的研究也越来越受到重视。现就桥梁结构的耐久性问题分析如下,以期共勉。1 关注桥梁结构耐久性的意义1.1 桥梁结构的耐久性直接影响结构的适用性和安全性按照我国现行规范,桥梁工程的设计必须
2、遵循“适用、经济、安全、美观”的原则,这一原则不仅体现在桥梁设计和建成初期,而是应该贯穿于整个结构的生命周期内。然而一些桥梁运营十几年甚至几年后,便出现了桥面破损、伸缩缝破坏、混凝土开裂等现象,严重影响桥梁的通行能力,甚至会出现桥毁人亡的重大事故,严重威胁人民生命财产安全。1.2 耐久性问题导致巨大的维修费用的产生,有些桥梁在运营十几年后被迫重建,造成巨大的经济损失。桥梁工程的生命期通常在50年以上,在这么长的时间内,其养护维修费用是不可忽略的。据1998年美国土木工程学会的一份材料估计,他们需要有1.3万亿美元来处理美国国内基础设施工程存在的问题,仅修理与更换公路桥梁的混凝土桥面板一项就需8
3、00亿美无,而现在联邦政府每年为此的拨款只有5060亿美元。根据1988年资料,英国全部建筑和土木工程维修费为150亿英镑,其中混凝土工程维修费为5亿英镑,约相当于人民币6070亿。有专家估计,我国“大干”基础设施工程建设的高潮还可延续20年,但是由于对耐久性忽视,我国不久会有“大修”20年的高潮,其耗费将倍增于当初这些工程施工建设时的投资。可见,耐久性问题不仅带来安全问题,还带来经济性和可持续性问题。2 桥梁结构耐久性差的主要原因2.1 设计上没有足够的重视按照我国目前的桥梁设计程序,在方案设计和评审阶段会考虑到经济和美观的要求,然而在该阶段对经济性的评估中往往只是以建设成本作为参考指标,而
4、对于后期的养护、维修等的长期综合成本并没有纳入经济指标中,因此这种评估经常是比较片面的,这就为结构出现耐久性问题埋下了伏笔。另一方面,规范作为技术标准已经倍受重视,然而大多设计人员对规范的理解和运用却远远达不到规范制订的初衷,很多设计大多只是进行安全性的验算“结构设计就是规范加计算”,而忽视了从构造、材料等角度采取措施加强结构耐久性,并且没有注意到桥梁各构件的寿命是不同的,没有将各构件的生命周期与整个桥梁的生命周期联系起来,更没有从设计、施工到养护的全过程去加强结构的适用性和安全性。不少桥梁、虽然满足了设计规范的强度要求,仅用了510年就因为耐久性出了问题影响结构安全。实际上,目前的桥梁设计中
5、,对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注,既没有明确提出使用年限的要求,也没有进行专门的耐久性设计(从材料、结构措施及设计程序上上保证耐久性,并明确声明在何种维护和使用条件下,桥梁具有哪种程度的耐久性)。 2.2 施工上只强调短期质量保证在施工上,承包商和监理单位往往只强调当时的质量状况,主要以强度作为控制指标,而耐久性仅仅取决于相关人员的技术水平和责任心。然而质量得到保证并不等于在运营状态下,结构能够发挥良好的工作性能。承包商不对耐久性负责,承包商在工程完成后只要符合规范就可以了,不可能对之后的耐久性负责。另外,不恰当地加快施工进度的行为也是造成耐久性差的主要因素,混凝土的耐久性质量尤其需
6、要有足够的施工养护期加以保证。媒体上大加宣传的所谓几个月就建成一座大桥、某某大桥提前几个月完工等,很可能就是今后注定要花掉更多资金进行大修的短命工程。2.3 桥梁工程使用阶段的正常检测与维护制度不健全结构耐久性和使用寿命,与使用阶段的检测、维护和修理不能分割,尤其是对处于露天和恶劣环境下的桥梁工程。要保证结构安全性和耐久性,确保正常的运营状态,必须对建成后处于使用状态的工程进行定期检测和维护。这与人的定期体检类似。我国的规范似乎更注重于设计与施工等技术问题,而对如何使用与维护缺乏制度上的支撑。有些工程倒塌事故,例如四川宜宾的南门大桥发生桥面坍落事故,就是因为桥面结构与主拱之间的吊杆在连接处发生
7、锈蚀,如果有定期的结构监测,这样的事故很有可能避免。2.4 车辆超载现象和通行量远远超出设计的现象比较严重这包含两方面的含义,一方面是设计时对工程建成后的通行量的预见性不够,是设计荷载的变化和交通量的增加;另一方面是部分车辆违规超载。第一种情况在我国的公路设计中较为常见,例如沪宁高速,这有多方面的原因,例如资金问题等。第二种情况是运营市场管理问题。这无形中增加了维护的难度。3 提高结构耐久性的措施3.1 设计规范应明确规定进行耐久性设计我国现行设计规范公路桥涵设计通用规范(JTJ021-85指出“按照适用、经济、安全和美观的原则进行设计”。虽然可以理解为含有耐久性的要求,但为强调“耐久性”的重
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