道路桥梁耐久性提升的关键技术研究与实践

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

马东林

阜新市政工程建设有限公司

摘要

本文聚焦道路桥梁耐久性问题,深入探讨提升其耐久性的关键技术。通过分析影响道路桥梁耐久性的因素,阐述材料选择与改进、结构设计优化、施工质量控制、维护与监测等关键技术,并结合实际工程案例说明其应用效果,旨在为道路桥梁建设与维护提供技术支持,延长道路桥梁使用寿命,保障交通基础设施的安全稳定运行。


关键词

道路桥梁;耐久性;关键技术;结构设计;维护监测

正文


一、引言

道路桥梁作为交通基础设施的重要组成部分,对经济发展和社会生活起着至关重要的作用。然而,在长期使用过程中,道路桥梁面临着各种自然环境因素和交通荷载的作用,耐久性问题逐渐凸显。提高道路桥梁的耐久性,不仅能够延长其使用寿命,降低全生命周期成本,还能保障交通安全,减少因结构损坏导致的交通中断和经济损失。因此,研究提升道路桥梁耐久性的关键技术具有重要的现实意义。

二、影响道路桥梁耐久性的因素

影响道路桥梁耐久性的因素众多,材料方面,混凝土配合比不合理(像水泥用量不当、水灰比过大)会降低其强度和抗渗性,易引发裂缝加速钢筋锈蚀,而钢材若存在质量缺陷,在潮湿、腐蚀性环境中易锈蚀,导致截面减小和力学性能降低;环境方面,极端气候(如高温、低温、暴雨、冻融循环等)和化学侵蚀(工业废气废水、土壤有害物质等,如酸雨、土壤氯离子)会对结构材料产生破坏;荷载方面,交通流量增加和重型车辆增多带来的交通荷载使结构产生疲劳损伤,车辆行驶振动产生的附加动应力会导致结构连接部位松动和裂缝扩展[1];设计与施工方面,结构设计若未考虑实际受力、环境和耐久性要求,会出现应力集中和裂缝问题,施工中混凝土浇筑不密实、钢筋焊接不牢固、保护层厚度不足等质量缺陷,也会削弱结构整体性能,埋下耐久性隐患。

三、提升道路桥梁耐久性的关键技术

(一)材料选择与改进技术

提升道路桥梁耐久性,材料选择与改进技术十分关键。一方面,高性能混凝土的应用至关重要。通过优化配合比设计,降低水灰比,并添加粉煤灰、矿渣粉等优质矿物掺合料以及减水剂、引气剂等外加剂,能使混凝土具备高强度、高抗渗性和良好的耐久性,有效抵御环境侵蚀,减少裂缝产生[2]。另一方面,对于处于恶劣腐蚀环境的桥梁结构,应选用耐腐蚀钢材,如耐候钢,其表面形成的致密氧化保护膜可阻止锈蚀,延长钢材使用寿命。此外,积极研发和应用新型建筑材料,像纤维增强复合材料(FRP),凭借其轻质、高强、耐腐蚀的优势,用于道路桥梁的加固和修复,能显著提高结构耐久性。

(二)结构设计优化技术

结构设计优化是提升道路桥梁耐久性的重要环节。首先要进行合理的结构选型,依据道路桥梁的使用功能、地质条件和环境因素来选择恰当的结构形式。大跨度桥梁采用斜拉桥、悬索桥可减小自重和内力,提升耐久性;城市道路桥梁则结合景观和交通流量,选择连续梁桥或拱桥等形式。其次,优化结构构造细节不容忽视,注重设计可避免应力集中,比如合理设置伸缩缝、沉降缝,减少混凝土收缩和温度变化引发的裂缝,加强连接部位设计,增强结构整体性和稳定性。最后,要将耐久性设计理念贯穿始终,明确设计使用寿命和目标,根据环境类别和作用等级,对结构材料、构造措施和维护要求进行针对性设计。

(三)施工质量控制技术

在道路桥梁施工过程中,施工质量控制技术是确保工程质量和耐久性的关键所在,它涵盖严格的施工工艺管理、加强施工质量检测以及施工人员培训与管理三个重要方面。在施工工艺管理上,需制定严谨的施工工艺标准和操作规程,并在施工全程强化质量把控。像混凝土浇筑时,要确保振捣密实,避免出现蜂窝、麻面等质量缺陷;钢筋加工和安装时,必须保证钢筋的规格、数量和连接质量与设计要求相符[3]。施工质量检测也不容小觑,借助先进的检测技术和设备,对施工中的原材料、构配件和结构实体进行全面质量检测,例如运用无损检测技术测定混凝土强度、检查缺陷以及检测钢筋保护层厚度,一旦发现质量问题,即刻处理,保证施工质量契合设计和规范标准。此外,施工人员是施工的主体,加强对他们的培训至关重要,通过培训提升其质量意识和操作技能,使施工人员熟悉施工工艺和质量要求,严格按规程施工。

(四)维护与监测技术

在道路桥梁维护与监测技术中,定期维护保养、结构健康监测系统应用以及预防性维护策略实施相辅相成。需制定科学合理的维护保养计划,定期对道路桥梁开展全面检查、清洁、保养和维修工作,及时清理桥梁表面的杂物和污垢,修复破损的混凝土和防水层,更换损坏的伸缩缝和支座等部件,维持结构良好的工作状态。同时,建立道路桥梁结构健康监测系统,运用传感器技术、通信技术和计算机技术,对桥梁的应力、应变、位移、振动等参数进行实时监测,通过对采集数据的分析和处理,能够及时发现结构的损伤和异常情况,为结构维护和维修提供科学依据。此外,基于结构健康监测数据和定期检查结果,实施预防性维护策略,在结构出现明显损伤之前,就采取诸如对混凝土进行防腐处理、对钢筋进行修复和防护等措施,有效延缓结构的劣化进程,切实提高道路桥梁的耐久性,保障道路桥梁的安全稳定运行,延长其使用寿命。

四、工程实例分析

(一)工程概况

某城市跨江大桥,主桥为双塔斜拉桥,桥长 1200m,设计使用寿命为 100 年。该桥所在地区气候湿润,年平均降水量较大,且受江水侵蚀和船舶碰撞风险影响。

(二)耐久性提升技术应用

在某桥梁工程中,为提升耐久性,多方面技术协同应用。材料上,主桥混凝土选用高性能混凝土,将水灰比严格控制在 0.35 以下,并添加适量粉煤灰和矿渣粉,显著增强混凝土的抗渗性与抗腐蚀性;钢材采用耐候钢,极大降低了锈蚀风险。结构设计上,优化桥塔和主梁的结构形式,搭配合理的预应力体系,有效减小结构应力,同时强化伸缩缝、支座等构造细节设计,提升结构防水排水性能。施工质量控制方面,严格依据施工工艺标准作业,着重把控混凝土浇筑、钢筋加工和安装等关键工序,借助无损检测技术对混凝土强度和钢筋保护层厚度进行检测,保障施工质量。维护与监测层面,建立结构健康监测系统,实时监测桥梁应力、位移、振动等参数;还制定详细维护保养计划,定期检查维护桥梁,及时处理发现的问题,全方位保障桥梁的耐久性和安全稳定运行。

(三)应用效果

通过采用上述耐久性提升技术,该跨江大桥在投入使用后的多年里,结构性能稳定,未出现明显的耐久性病害。结构健康监测数据显示,桥梁的各项参数均在设计允许范围内,有效保障了桥梁的安全运营,延长了桥梁的使用寿命。

五、结论

提升道路桥梁耐久性是一项系统工程,需要综合考虑材料、设计、施工、维护等多个方面。通过合理选择和改进材料、优化结构设计、严格控制施工质量以及加强维护与监测等关键技术的应用,可以有效提高道路桥梁的耐久性,保障交通基础设施的安全稳定运行。在实际工程中,应根据不同道路桥梁的特点和使用环境,因地制宜地选择和应用耐久性提升技术,并不断总结经验,推动道路桥梁耐久性技术的发展和创新,为交通运输事业的可持续发展提供有力支撑。

参考文献

[1]甄国君.桥梁设计中的安全性及耐久性研究[J].交通科技与管理,2023,4(19):161-163.

[2]蒋武辉.道路桥梁结构耐久性设计问题研究[J].黑龙江交通科技,2022,45(08):97-99.

[3]帅一师.市政道路桥梁安全性与耐久性设计[J].智能城市,2021,7(12):41-42.

 


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