近日，廳公路院的四川省交通科技項目“常規橋梁耐久性設計施工關鍵技術研究” 通過廳驗收。該技術依托多項工（gōng）程，采用現場調查、統計歸納、對比（bǐ）分析等方法揭示了（le）常規橋梁上部、下部、附屬設施病害的類型及產生原（yuán）因；提出了（le）預製標準梁體等細節構造設計，防漏（lòu）、防水、排水三位一體的水環境管理措施，支座精確安裝等施（shī）工控製技術，提升（shēng）了常規（guī）橋梁的（de）耐久性；建立（lì）了使用狀（zhuàng）態與設計狀態一致的常維修部位決策機製，形成了係統的耐久性管養製（zhì）度；編製了（le）常規橋梁耐久性設計施工關鍵技術指南。

廳公路設計院  李 勝  喻 翔

一、項目背景意義

結構耐久性是指結構（gòu）在（zài）設計要求的使用壽命周期內、常規（guī）的維護條件下，材料和結構（gòu）對所有設計效（xiào）應(包（bāo）括設計荷載效應和環境效應等)的承（chéng）載能力，並且（qiě）結構的適應性不發生明顯改變。

從20世紀（jì）70年代開始，橋梁的（de）耐久性開（kāi）始受到普遍關注。西方發達國家通（tōng）常在設計和施工等環節注重提（tí）高單個構件自身的耐腐蝕性，注重改善構造細節，提高構件連接處的抗腐蝕能力，重視檢查和維修，同時全壽命成本最低的設計理念指導之下（xià），運用風險分析等方法，對項目的（de）立項、設計、建（jiàn）設、運營以及維（wéi）修進行科學的管理。從（cóng）我國工程實（shí）踐反饋的信息，我國橋梁耐久性的情況十分嚴峻，橋梁（liáng）耐久性不足給後期的維護和管理造成了沉重的負擔。因（yīn）此，提高橋梁的耐久（jiǔ）性是迫（pò）在眉睫的任務，不僅可以降低橋梁（liáng）全壽命周期（qī）成本，促進資金的合理使用，而且也能為使用者提供優質（zhì）服務，產生良好的社會（huì）效益。

提高橋梁結構的耐久性是實現橋梁不斷技術進步的（de）重要途徑（jìng）之一。本項目立足全壽命周期的思想，以實現全壽命（mìng）周期成本最小為（wéi）目標，以占橋（qiáo）梁總數約70%的常規橋梁為研究對（duì）象，重（chóng）點（diǎn）從（cóng）材料使用、構造細節優化（huà）、施工工藝改善、橋梁檢測維修等方麵入手（shǒu），提（tí）高橋梁耐久性，提升橋梁品質。在實際運（yùn）用領域，針對我省使用範圍最廣的常規鋼筋混凝土和預應力混凝土梁橋設計和施工中耐久（jiǔ）性（xìng）的薄弱環節，依托廣元—南充高速公路的常規橋梁，采用現場調查、試驗研究（jiū）和理論分析等方法進行研究，不僅使橋梁單個構件具有很好的耐久性（xìng），且橋梁具（jù）有（yǒu）可接近性（xìng）、可檢性、可換（huàn）性、可修性、可控性、可強（qiáng）性（xìng）和可持續性，從設計（jì）、施工、管養等（děng）環節（jiē）係統地提高橋梁的（de）耐（nài）久性。

本項目（mù）研究分（fèn）為4個子課題：①常規橋梁耐久性缺陷調查研（yán）究；②常規橋梁結構的耐久性設計細節研究，提（tí）升橋（qiáo）梁耐（nài）久性（xìng）的施工改進技（jì）術與質量（liàng）控製方法研究；③橋梁養護技術研究；④常規橋（qiáo）梁耐（nài）久（jiǔ）性技術指南。

二、常規橋梁耐久性調查

我國橋梁常見的耐久性病害有：①橋麵（miàn）鋪裝破壞。在車輛的長期作用（yòng）下，尚未達到預期（qī）年限的（de）橋麵板（bǎn）經常出現凸凹不（bú）平或網狀開裂等破壞現象。②橋頭跳車。橋梁運（yùn）營一段時間後，普遍存（cún）在台後填土下沉，從而造成橋頭跳車。③混（hún）凝土開裂。在（zài）混凝土結（jié）構中這一現象較為（wéi）普遍，發生的部（bù）位有混凝土梁體、墩身（shēn）等構件開裂。④鋼筋（jīn）鏽蝕。⑤橋梁附屬設施的（de）病害。主要是一些短（duǎn）壽命（mìng）構件的病害，如：伸縮縫、支座等。

本項目對常見的橋梁耐久性病害進行（háng）了較為係統、全（quán）麵的調查，形成耐久性調查專項報告，在對橋梁上部構造（zào）、下部構造、附屬設施、間接隱（yǐn）患等多方麵調（diào）查的（de）基礎上，分析總結了病害產生（shēng）的原因。

三、設計施工關（guān）鍵技術研究

1. 總體要求

在橋梁設計中，細節設計和（hé）結構分析同樣重要（yào）。在耐久性設計中，細節設計的作用有：首先，好（hǎo）的細節（jiē）設計更（gèng）易於（yú）施（shī）工，橋梁質量更為可靠，並且在（zài）運營期（qī）間容易檢查，容易維護。其次，水環境管理需要通（tōng）過細節設計來實現。針對目前我國橋梁（liáng）細節設計研究不足，本項目總結了細節構造的一般規律，為通過細節設計提高橋梁耐久性提供參考。

細節構造要（yào）求主要體現在以（yǐ）下幾個方麵：①美觀（guān）。橋梁要獲得（dé）和保（bǎo）持良好的外觀需要其外觀應（yīng）統一，外（wài）形簡潔，合理引導水流，少用伸縮縫，合理布置施工縫，高質量施工。②安（ān）全健康。包括從事橋梁建設、使用、維護的個人和企業以及周（zhōu）邊相關人員的安全（quán）健康。在設計、施工、檢查（chá）和維護、調整（如加寬等（děng））和銷毀等階段，均需要進行（háng）安全健康風險分析，並建立相關製（zhì）度（dù）來保障。③便於施工。設計人員應充分認識到勞動力成本和製作成本重要性，合理（lǐ）的（de）標準化細節（jiē）可以最大限度提高模板等施工設備的重複利用率，從而降低造價。④耐久（jiǔ）性。提高橋梁耐久性需要做好（hǎo）水環境（jìng）管理，水環境管理（lǐ）的重要手段包括排水和防水措施。橋梁的排水設（shè）施應保證橋梁範圍內的（de）水盡快排出（chū）橋梁範圍以外，避免（miǎn）積水，同時橋梁應有多道水的防線。⑤易檢查和易維護。設計人（rén）員準備（bèi）檢修手冊時，需將施工中（zhōng）出現的問題加以考慮。針對結構的特殊性，為檢查和維護提出建議；提出更（gèng）換構件（jiàn）時的建議施（shī）工步驟（zhòu）以及（jí）相（xiàng）應的通道。

2. 水環境管理

水（shuǐ）在混凝土（tǔ）劣化中扮演重要角色（sè），水環境（jìng）管理采（cǎi）用防水、排水（shuǐ）、混凝（níng）土表麵塗（tú）層和表麵憎水處（chù）理以及各種（zhǒng）形式（shì）的密封止水等（děng）措施（shī），通過（guò）易（yì）於施工且可靠的細節構造來實現。鋼筋保護層密實且厚度（dù）足夠可以使水（shuǐ）和（hé）有害溶液不易到達鋼筋表麵，增（zēng）加鏽蝕第一階段的時間，延緩鏽蝕，因此也（yě）可（kě）以認為是水環境管理的措施。在水環境管理時，需注（zhù）意以下問題：①水環境管理的效果是由係統中最薄弱環（huán）節（jiē）決定；②水環境管理的薄弱環節往往是都在邊界。

水環境管理需要（yào）科研（yán）、設計、施工和管養共同努力才能收到好的效果。目前（qián），已有一些混凝土防腐措施的研究成果可以用於實際工程，但構（gòu）造細節的研究非常少，這方麵需（xū）要有更大（dà）的（de）投入。好的水環境管理設計還需要（yào）認真細致（zhì）的施工和嚴格的（de）監（jiān）理來實現，現在的施工狀況有待提高。水環境管理的長期工作性（xìng）能需要有科學的管養來保證。在檢查（chá）和維護時，需要采用水環境分析（xī）方（fāng）法追根溯源，找出問題（tí）的根源和所影響的各個環節，將問題逐一解決。

3. 設計關鍵技（jì）術

①上部細節構造

對（duì）比分析國內外常用的預製標準梁橋，討論預製標（biāo）準梁體、橫向連接構造和連續構造等，對比和總結（jié）細節構造，為設計提供參（cān）考。

我國中、小跨徑橋梁常用（yòng）裝配式梁橋，而英國多采用組合式橋梁。裝（zhuāng）配式預應力混凝土預製（zhì）T梁一般用於單跨跨（kuà）徑在25米到40米的橋（qiáo）梁上。因其結構簡單、受力（lì）明（míng）確、造價較低、架設方（fāng）便等優點，預製T梁在（zài）我國和世界多國得以廣泛使用。但是在國內的實際運用中，這種結構暴露出一些問題，如（rú）預製梁體間橫向連接困難和支（zhī）座（zuò）調（diào）平不易等，值得反思（sī）。從上個世紀60年代開始，英國先張預應力混凝土預製梁體的組（zǔ）合式梁橋逐（zhú）步取代了現澆的上部結構，在公路上（shàng）得到廣泛使（shǐ）用（yòng）。經過50餘年的（de）發展，組合式（shì）橋梁設計和建造（zào）技術已日漸成熟，其經驗值得我們（men）學習和借鑒。英國U梁是組合式橋梁常用的預（yù）製梁體，適用跨徑為13米（mǐ）到34米。對比分析我國（guó）的預製T梁橋和英國的組合式U梁橋，有助於我國橋梁工程師了解英國的組合式（shì）橋梁技術，並為改（gǎi）進我國橋梁設計提供參考。

本項目從預製梁體、橫向（xiàng）連接、連續構造、橋麵鋪（pù）裝以及（jí）梁體架設等方麵對比分析了（le）這（zhè）兩種橋梁的構（gòu）造設計。

②下部細節構造（zào）

主要從橋台、橋墩兩個方麵（miàn）進行了分析研究。

鑒於我國橋台存在的問題，建議通過構造設（shè）計（jì）和水環境管理，使橋台（tái）易檢、可修，提高其（qí）耐腐蝕能力，從（cóng）而使橋台及周邊構件更耐久。橋台檢修的重點在支座和伸縮縫。橋台檢（jiǎn）修通道、台前檢修平台以及台帽頂麵的支承構造的合理布（bù）置為（wéi）檢修提供了方便。通過對伸縮縫周邊以及台背的（de）水環境管理使橋台更耐久。該問（wèn）題的研（yán）究可為改進（jìn）橋台構造設計提供（gòng）參考。

設伸縮縫橋墩處的（de）水環（huán）境管理構（gòu）造由防漏構造、排水構造和防水構造三部分組成。伸縮縫的橡膠密封條是第一級防漏措施（shī），伸縮縫下設置有（yǒu）集水槽為二級防（fáng）漏措施。在蓋梁頂麵順橋向（xiàng）設置外側（cè）向蓋梁中心的坡度，收集排水。中心向外的坡度也可以將水排出（chū），但是水會汙染蓋梁外（wài）側（cè）混凝土，影響美（měi）觀，所以應避免。蓋梁頂麵橫橋向也設置坡度，將水引至指定位置排出。防水構造由混凝土防水和梁端下（xià）緣滴水槽構成。梁端下緣滴水槽（cáo）可以阻斷水沿梁流動，汙染梁體（tǐ）下緣和影響支座。

③通用細節構造

主要從倒角、滴水槽、防水密封、防水外凸倒角、橫斷麵（miàn）橫坡及防水層布置、橋麵排水、瀝青下層排水、密封（fēng）及防水等（děng）方麵（miàn）進行了分析研究。

4. 施工關鍵技術（shù）

①保護層

在安裝鋼筋時，需要防止鋼筋偏位。如沒有特別說明（míng），實際的保護層厚度（dù）不（bú）得小於名義保護層厚度-5mm。

在構件中（zhōng），名義保護層厚度通常是針對箍筋而言的，在模板和（hé）箍筋之間的距離應（yīng）保持相（xiàng）同，都等於名義保護層厚度。

保證鋼筋準確（què）定位的保護層墊塊應該盡量小，固定時應（yīng）該牢固（gù），避免澆築混凝土時墊塊偏轉。混凝土墊塊由最大骨料直徑為10mm的混凝土製作（zuò）而成，其強度與相鄰的混凝土相同。將固定墊（diàn）塊所使用（yòng）的綁紮絲應該在合同中進行規定，暴露表麵墊塊的金屬絲可采用不鏽鋼綁紮絲。

不得采用木質、金屬、陶瓷以（yǐ）及可滲透材料的墊塊。綁紮絲和定位夾的端部不得伸入到混凝土保護層中。

在混凝土澆築前和澆築（zhù）過程中都應該檢查鋼筋的位置（zhì）。

②避免預製梁端部開裂

預應力管道定位（wèi）準確、且固（gù）定牢固，避免混凝土澆築時發生管（guǎn）道移位；加強錨下混凝土土振搗，確保錨下混凝土澆築密實。

③支（zhī）座調平

支座調（diào）平鋼（gāng）板定位安裝準確，施工時確保支座水平放置，避免後期支座脫空和剪切破壞；橋梁支座位置預（yù）留空間應滿足設計要求，以保證支座更換的順利進行。

④預製梁端防腐（fǔ）蝕措施（shī）

伸縮縫的安裝應滿足規範要求，防止施工和（hé）運營期伸縮縫滲（shèn）漏；梁端防水塗層、擋水板等施工應滿足規範要求（qiú）；梁端混凝土應振搗均勻密實，保證（zhèng）梁端混凝土質量（liàng）；後張法混凝土梁封錨（máo）混凝土應澆築密實、減少收縮，提（tí）高封錨（máo）混凝土（tǔ）施工質量。

四、橋梁管養技（jì）術

1. 管養的基本要求

橋梁養護應遵循預防為主、防治結合的原則，以橋麵養護為中心，承重部位為（wéi）重點（diǎn），全（quán）麵養護，要做到先進養護、科學養護，強化養護設備應（yīng）用（yòng）。

在管養過程（chéng）中，日常巡查是保養最重要、最有效的（de）手段，根據日常巡查現狀，確定定期檢查、保養的周期，密（mì）切關注橋梁排水構造的可靠性和通暢性。保養（yǎng）需要注意控製（zhì）車輛載重量、控製重車行駛路線、控製重車極端天氣行駛數量，加強吊索、主纜、斜拉索、支座、伸縮縫的檢查。維（wéi）修需要（yào）注意（yì）運用橋麵維修技術，做好低壽命結構的更換（huàn）與維修。

2. 橋梁管養技術

①行車荷載管養

常規（guī）橋梁一般指中小跨徑的橋梁，中小跨徑橋梁（liáng）對（duì）於雙向四車道，如果三軸以上載重的貨車並行行駛，將造成橋梁超過（guò）設計荷（hé）載，因此，中小跨徑橋梁的行駛荷載管理非常重要。

冬（dōng）季積雪與長大縱坡（pō）耦合，橋梁（liáng）行車狀態更加複雜，橋梁工作環境惡（è）化，材料承載性能更差，但荷載更加集中和惡劣（liè），橋梁不堪重負。

②橋麵平（píng）整度（dù）影響

橋麵施工平整度差，衝擊係數常常（cháng）高於規範規定最高限製，同時，橋麵鋪裝出現坑氹，衝擊係數高達（dá）1.9，遠遠超過規範計算數據。

③支座出現各（gè）種病害，改變主梁約束條（tiáo）件

支座出現（xiàn）開裂而喪失彈性、支座材料彈性差而無回複能力、支（zhī）座（zuò）脫空由麵支撐變（biàn）為線支撐、支座壓碎而無法變形等病害，直接改變了主梁受力狀態，使主梁計算內力成倍增加，主梁處於極不利（lì）受力狀態。

④伸縮縫病害引起跳車，衝擊係數高達3.2

主梁伸（shēn）縮縫安裝（zhuāng）精度差、伸縮縫破壞，造成衝擊係數高達3.2，遠遠高於規範（fàn）計算衝（chōng）擊（jī）係數1.2，因此，主梁、橋墩（dūn）等構件受力十分（fèn）惡劣（liè），特別是小跨度輕型橋梁（liáng），其衝擊係數對主梁受力狀況影響十分（fèn）顯著。

3. 常維修部（bù）位決策

根據常規橋梁調查（chá）與管養總結，對於中小跨度橋梁，為了使主梁、橋墩（dūn）等主要受力（lì）構件受力與計算狀態一致，對行駛貨車車道進行管控、橋麵鋪裝進（jìn）行檢（jiǎn）查（chá）與及時（shí）維修（xiū）、支座及時檢查與（yǔ）更換、伸縮（suō）縫及時檢測（cè）與修改，保（bǎo）證中小跨度橋梁使用狀態與（yǔ）設計狀態一（yī）致，是中小跨度橋梁管養的（de）首要任務和關鍵技（jì）術，是決策者應重點關（guān）注的內容。

4. 常規橋梁水環境（jìng）管（guǎn）理

橋梁（liáng）橋麵、蓋梁、支座、伸縮縫、懸（xuán）臂端及基礎等（děng）部位，不能（néng）出現積水、不能出現堵塞等情（qíng）況，應確保橋梁及橋梁周邊排水通暢，同時，排水不能（néng）衝（chōng）擊橋梁構件、基礎和汙染環境，保證橋梁排（pái）水符合設（shè）計與（yǔ）規範（fàn）要求（qiú）。

五、成果推廣應用情況

本項目為四川省交通科技項目，由四川省交通運（yùn）輸廳公路規劃（huá）勘察設計（jì）院完成，現已通過評審驗收。項目以依托工程廣元—南充高速公路（lù）的常規橋梁為研究對象（xiàng），結合國內（nèi）外耐久性的先進經驗，進一步總結（jié）相關技術，以全壽命周期成本最小為指導思想（xiǎng），從設計細節、施工方法、施工質量控製（zhì）方法和維護等環節係統（tǒng）地提高橋梁（liáng）的耐久性，提高橋梁的設計質量、施工質量，為科學管理養護提供（gòng）參考，研究成（chéng）果總體達到國內領先水平。

在項目研究的基礎上，編製了《常規橋梁耐久性設計、施工技術指南》1部，申請實用新（xīn）型專利技術（shù）1項（《預製梁體支座調平結構（gòu）及預製梁體（tǐ）成型模具》，專利號：ZL201120306135.2，2012年4月（yuè）），發表學術論文4篇。

根據四川省公（gōng）路工程（chéng）谘詢監（jiān）理事務所出具的應用證明，本項目的研究成果已推廣（guǎng）應用於廣元—南充高速公路全線234座橋梁，經過多次檢查，技術成果應用取得（dé）的效果顯著，根據初步測（cè）算（suàn），節約建設（shè）與管養經費至少400萬元。