摘  要：本文作者分析了水利工程橋梁耐久性的現狀，提出了水利工程橋梁耐久性設計的方法。
關鍵詞：水利工程；橋梁；設計；淺析
Abstract: The author analyzes the status quo of the water conservancy bridge durability, the the water conservancy bridge durability design method.
Keywords: hydraulic engineering; bridge; design; Analysis
中圖分類號：TU7  文獻標識碼：A  文章編號：2095-2104（2012）

國內外大量調查分析發現，引起混凝土結構耐久性失效的原因存在于結構設計、施工及維修的各個環節。雖然新頒布的《橋規JTG D62》 已將橋涵結構耐久性設計納入其中，但影響混凝土結構耐久性的因素十分復雜，貫穿設計、施工、維修保養整個過程，需要在設計、施工、維修保養中多方面地考慮結構耐久性問題。目前，正處在大規模建設橋梁之際，要充分認識到混凝土結構耐久性對實施可持續發展戰略、節約能源、資源和保護環境所帶來的積極和負面影響，深刻領會加強混凝土結構耐久性的重要意義。
1 橋梁耐久性的現狀
橋梁耐久性是一個近幾十年以來人們普遍關注的問題，從工程實例和實驗中認識到，結構在某些條件下會受到環境的物理和化學的強烈侵蝕作用。結構耐久性研究大致可以分為兩個層次: ①從材料機理上研究結構的老化損傷過程及主要因素;②從結構全局出發，以材料的耐久性研究為基礎，研究耐久性設計、評估、維修決策與優化等一系列的應用問題。材料的耐久性研究主要集中在大氣環境中混凝土的碳化和鋼筋的銹蝕問題。在混凝土碳化深度計算模型、凍融循環作用下混凝土宏觀損傷模型均取得一些研究成果。在鋼筋銹蝕方面，研究主要集中在銹蝕鋼筋的力學性能、鋼筋銹蝕量的預測以及裂縫對鋼筋銹蝕的影響等方面。目前混凝土結構耐久性研究的絕大多數成果是在材料學科方面取得的，這些研究總體可歸結為兩個方面: ①對建筑材料的耐久性退化機理進行了大量研究; ②對混凝土結構性能蛻化后的耐久抗力進行了一些研究。結構工程學科的研究主要是解決結構設計中的耐久性計算問題，主要分為抗力與荷載變化的研究。研究的目的主要在于解決新建結構的耐久性設計、計算和已建結構的耐久性評估問題。
總的來看，目前耐久性研究存在以下問題:只能取得某一因素影響下單一材料的破壞過程，但實際結構在運營過程中是多種因素共同作用的，多個因素的耦合作用不等同于單因素作用的簡單疊加; 僅通過研究單一因素影響下某一材料的破壞過程來解決混凝土結構的耐久性問題是困難的。此外，實驗室研究只模擬了外界侵蝕對耐久性的影響，而沒有考慮結構在實際工作中受力和運營狀態的影響。因此，對快速試驗的結果能否反映結構實際的退化過程還有疑問。這些研究大多是從材料和統計分析的角度進行的，但對如何從結構和設計的角度去改善橋梁耐久性卻很少有人研究。而大量的病害實例證明，除了施工和材料方面的原因，影響結構耐久性的決定性因素是來自構造上和體系上的缺陷。
現有的混凝土耐久性研究成果與結構的設計和施工控制以及結構剩余壽命評估等明顯脫節，即材料層面的研究成果未能與結構層面的研究相結合，對實踐中迫切需要解決的結構耐久性問題缺乏有效地指導。大量的研究主要針對房屋建筑結構而專門對橋梁結構的耐久性進行研究的較少，而橋梁結構從運營環境、承受荷載及結構體系特性等方面都有其獨特之處，需要進行專題研究。總之，現有的研究成果只能解決混凝土結構耐久性的局部問題，存在的不足就是需要進行努力的方向。筆者將主要研究考慮材料耐久性研究成果的橋梁耐久性設計方法問題。
2 水利工程橋梁耐久性設計的方法
以可靠性理論為基礎的全壽命管理，是指在結構的壽命期間，全過程地跟蹤結構上的荷載或其他作用(如溫度、支座沉降等)隨時間變化的情況，同時考慮材料性能參數也是以時間為變量的隨機函數，根據相關可靠性理論計算出結構在各個階段的可靠度指標，從而判斷出結構是否安全、耐久。這個管理過程，對于橋梁結構的質量保證、效果費用分析、科學管理提供了統一的準則。
具體涉及到橋梁結構設計中的耐久性設計，可從以下幾個方面著手:正確認識和掌握結構本質和結構構造措施對構件耐久性的影響。優先選用高性能鋼材 (HPS:High-Perfor－mance Steel)。高性能鋼材具有高屈服強度，高水平的斷裂韌性、焊接性能好、耐腐蝕。優
先選用高性能混凝土 (HPC:High-Perfor-mance Concrete)。耐磨的 HPC 可以使橋面有更好的耐久性;一般來說，HPC 能減少結構的尺寸，增加結構的使用壽命和耐久性。對重要的水中下部結構(如樁基、承臺、墩柱及帽梁)，建議用高性能混凝土取代普通混凝土，以滿足《鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定》(鐵建設[2005]157 號)的相應技術指標的要求。對耐久性要求較高的結構物，選用結構重要性系數上限值 1.1。
對重要性結構，如果業主對造價控制得不是很嚴，地面以上的混凝土構件外表面建議作混凝土涂裝防護。混凝土表面防腐涂層執行交通部 JTJ275-2000 標準。在廣東地區，設計要滿足結構混凝土耐久性的基本要求，即按新橋規 JTG D62-2004 第二類環境(濱海環境)選用。最小混凝土保護層厚度，按新橋規 JTGD62-2004 表 9.1.1 中第二類環境選用。例如:主梁和墩柱主筋 40mm、箍筋 25mm;樁基可用凈保護層 50mm、或 70mm。對深圳灣公路大橋，由于位處海洋環境中，可略加大混凝土保護層，甚至在構件外包一層素混凝土，以防止構件的腐蝕和破壞。
要考慮超載問題+考慮到過境的大型貨柜車比較多，橋梁設計荷載可以適當放大，如1.5X 公路-1 級或 2X 汽-超 20 等。配合比設計，不僅要考慮混凝土強度的要求，還要考慮混凝土的耐久性。選擇適當的結構斷面，配置適當間距的鋼筋，可使混凝土粗、細骨料分布均勻，容易振搗，保證混凝土的密實度和強度+如地下水對混凝土有腐蝕性，應對樁基混凝土采取以下措施: 采用普通硅酸鹽水泥，強度不低于C42.5 級;水泥含量不小于 370Kg/m3，C3A 含量不大于 8M;水灰比不大于 0.45。
3 結束語
經過近幾十年的快速發展，中國橋梁的數量已十分龐大。其中不少橋梁暴露出缺陷，更有一些橋梁在遠沒有達到設計預期壽命時出現耐久性能嚴重退化的現象，甚至出現倒塌等毀滅性事故，造成非常嚴重經濟損失。橋梁的耐久性能不足，已引起社會各界的高度關注。耐久性的提高將是 21 世紀橋梁技術進步的重要標志之一。2004 年新頒布的橋梁規范《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》((JTG D62-2004)，在總則的 1.0.7 條增加了公路橋涵結構應根據所處的環境條件進行耐久性設計的內容，確立了各類環境類別，并明確規定了結構混凝土在最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土強度等級、最大氯離子含量和最大堿含量等方面的耐久性基本要求。在總則 1.0.4 條更增加了設計基準期為100a 的內容。另外，2004 年 5 月出版的中國土木工程學會標準混凝土結構耐久性設計與施工指南((CCES01-2004)，進一步提出了混凝土結構及其構件的耐久性應根據不同的設計年限、相應的極限狀態、不同的環境類別及其作用等級進行設計的概念，明確提出了環境作用下混凝土結構耐久性設計與施工的基本原則與要求。
參考文獻：
[1] 彭棟木，章友俊.新橋梁規范下的橋梁結構耐久性設計[J].市政技術，2009，24(5).
[2] 吳海軍，陳艾榮.橋梁結構耐久性設計方法研究[J].中國公路學報，2011，17(3).