混凝土桥梁合理耐用结构构造研究
2017-02-20
1. 防排水构造
防排水构造是混凝土桥梁重要的结构构造措施。适宜的防排水构造，对保证桥梁结构的耐久性起着至关重要的作用。防排水构造的措施主要包括以下方面：消除表面积水条件，在接近水平放置的桥梁构件表面上，应尽量不设置排水系统出口，以减少因漏水导致的积水现象；减少潮湿及溅水区域表面面积，道路两侧的桥梁墩台，距离道路远的比距离道路近的更有利，距离道路远，因交通造成的溅水和水雾可大大减小，在使用除冰盐环境下就更为重要；对于难以避免的要受到严重雨水侵害的构件，应设计使其便于更换，同时也可考虑使用表面涂层；桥面泄水管设置时应注意让水直接排到桥下，同时注意泄水管与混凝土之间应具有良好的密封性；伸缩缝内应设防水构造，同时在伸缩缝端部应有排水设施将雨雪水引到桥下；边梁外侧的翼板应有良好的防水措施，防止水流顺着翼板底部流下；主梁内确保良好的排水和通风性能；桥台和耳墙受到其背后、侧面及前面填料渗水的侵害，这都会对钢筋造成潜在的威胁，为解决这些问题，可在与填料接触的所有混凝土表面进行沥青涂层防护；桥面铺装应选择适宜的防水层；桥梁的排水设施应具有良好的可检修可更换性，对于需要经常检修和更换的设施，应在构造设计方面使其更换和维修比较方便，同时排水设施尽量采用可更换的标准件。
2. 桥梁支座构造
在混凝土桥梁结构中，桥梁支座的使用寿命相对较短，因此必须在结构构造上对桥梁支座的检修、更换等工序的实施给予充分保证。桥梁支座主要构造措施如下：应在支座周围的墩顶或盖梁上预留有放置千斤顶等提升设备的空间及支座运送通道，也应尽量为工作人员留有操作平台，以利于支座的维修和更换；在支座细部设计中应注意排除可能堆积的尘土和水汽，同时也应注意支座防排水设施的设置；更换支座时，放置千斤顶等顶升设备的部位存在较大的集中力，因此在台帽和盖梁设计及配筋计算时应予以考虑；支座底部应设一定高度的垫石，以利于支座的防水和更换。
3. 桥梁伸缩缝构造
目前，在国内公路桥梁建设中简支梁桥的使用仍然最为广泛，而伸缩缝一直是检修和维护的难题。结合国内外桥梁伸缩缝研究的实际情况，桥梁伸缩缝的设置应注意以下问题：在桥梁设计使用期内应保证伸缩缝没有可能松散的部件，方便检查和维护，伸缩缝应可以从桥面下进行检查和维修；为保证伸缩缝在使用期内整体的稳固性，伸缩缝的两侧应与主梁端部或台帽背墙顶部通过预埋钢筋进行连接，而不应与桥面铺装进行连接；所有伸缩缝都应提供防排水系统，以保护桥梁上部结构及桥梁墩台不受雨水腐蚀作用；伸缩缝内应用各种断面形状的优质橡胶带进行填嵌，这样既防止杂物落入伸缩缝内，又能满足变形要求和兼备防水功能；伸缩缝应由可更换的标准件组成，而且标准件的型号和规格应符合规范的规定；在变形量较大的大跨度桥上，可根据伸缩量采用橡胶和钢板组合的伸缩缝构造，其中橡胶嵌条的数量可按变形量的大小选取，车轮荷载则通过钢板来传递；为力求减小伸缩缝的数量，对于多孔简支梁桥的上部结构可采用桥面连续的新颖构造措施，其实质就是将简支梁上部构造在其伸缩缝处实行铰接；为进一步减小伸缩缝的不利影响，还可采用简支转连续乃至整体式桥梁结构体系，其实质也就是将简支梁在伸缩缝处实行刚接。
4. 预应力体系防护构造
我国2000年以来开始关注后张法预应力体系构件的耐久性问题，在借鉴同时期国际主要预应力技术标准的基础上，对桥梁后张法预应力构件的耐久性总体防护措施进行了规定。后张预应力混凝土结构还应避免施加过大的预应力度，防止在锚头附近出现顺筋裂缝，或因预拉区开裂而降低结构耐久性，同时应在在锚头底部和预拉区混凝土内布置构造钢筋，防止混凝土的开裂。
5. 截面配筋构造
构件的截面配筋构造对桥梁结构受力、混凝土的开裂等都有着较大的影响，截面配筋构造包括主应力钢筋和构造钢筋两个方面的截面配筋构造。
5.1 主应力钢筋的配筋部位和配筋率可通过计算确定，但其配筋及截面构造则应遵循以下构造措施及相应的规范条例。
（1）梁或板的主应力钢筋直径不应小于10mm，当钢筋直径大于28mm时，保护层厚度应在钢筋直径加10mm和规范规定的最小保护层厚度之间取较大值。
（2）组成束筋的单根钢筋直径不应大于36mm，对于直径不大于28mm的钢筋，组成束筋时不能超过3根；直径大于28mm的钢筋，根数不能超过两根；当单根钢筋径或束筋的等代直径大于36mm时，应加大保护层厚度，同时在受拉区时应设表层钢筋网，网尺寸规定。
（3）主应力钢筋间距不应大于200mm；各主应力钢筋间横向间距和层与层之间的竖向间距，当钢筋为三层及以下时，不应小于30mm，并不小于钢筋直径；当钢筋为三层以上时，不应小于40mm，并不小于钢筋直径的 1.25倍。同时还应不小于振动棒的直径和粗骨料的最大粒径。
(4)对于后张法预应力混凝土构件，直线管道的净距不应小于40mm，且不小于管道直径的0.6倍，曲线形预应力钢筋管道在曲线平面相邻管道间的净距按《桥规》9.4.9条计算。
5.2 构造钢筋一般指不承受主要的作用力但计算起来较繁琐复杂，因而按规范规定配置的钢筋。构造钢筋的作用是抵抗由于各种原因产生的附加应力，包括分布筋，箍筋，拉筋、构造腰筋，架立筋等。构造钢筋的配筋及截面构造应遵循以下的构造措施及相应的规范条例。
（1）构造钢筋配置时应遵循细密的原则。所谓细，是指构造钢筋的直径不宜过大，所谓密，就是构造钢筋之间的间距不宜太大，这样既可以防止由于混凝土凝结收缩造成的沿钢筋纵向裂缝的产生，又可以减小混凝土由于受其他应力而出现裂缝的可能性。
（2）构造钢筋的配筋率不能以结构横断面的整体面积来计算，而应以混凝土结构表面一定深度内横截面的面积来计算。
（3）构造钢筋必须有足够的保护层厚度，以防止在使用期限内由于钢筋锈蚀导致混凝土结构耐久性下降。
（4）应适当提高构造钢筋的配筋率，特别是由于结构构造或结构体系转变造成混凝土应力增大的部位。比如对于铰接板，浅铰缝改深铰缝后，板底横向拉应力增大，增加箍筋数量以防止板底出现纵向通缝；再比如当梁体结构由简支转连续时，由于墩顶连接处混凝土受力比较复杂，这时不但要增加受力钢筋的配筋率，同时也要增加构造钢筋的配筋率。
在大多数在役的混凝土桥梁中，都缺少相应的可检修可更换构造。可检修可更换构造的研究是结合其他构造研究而进行的。在桥梁防排水构造、支座构造、伸缩缝构造等构造的研究中，都有可检修可更换构造的内容，此处就不再列举。当然，可检修可更换构造的内容远不止这些，还应对这方面的研究进行加强。
参考文献
［1］ 张建仁，混凝土中光圆与变形钢筋腐蚀对比分析［J］，长沙交通学院学报，2007,02.
［2］ 郭爱民，无伸缩缝桥梁桥台与主梁的结点构造设计［J］，公路，2006,10.
