當前橋梁樁基耐久性問題的分析

1、<p>　　當前橋梁樁基耐久性問題的分析</p><p>　　摘要：在橋梁基礎工程中，樁基礎是比較常見的。橋位本身所具有的特殊性，使得橋梁樁基容易受到各種自然因素的影響，進而表現(xiàn)出耐久性不足的問題。本文針對橋梁樁基耐久性問題展開了深入的探討與分析，旨在給橋梁樁基耐久性設計提供一些助益，進而提高橋梁工程的整體質(zhì)量。 </p><p>　　關鍵詞：橋梁樁基；耐久性；分析 </p

2、><p>　　中圖分類號：TU473.1文獻標識碼： A 文章編號： </p><p>　　受各種非力學因素以及所處特殊環(huán)境的影響，橋梁樁基的性能會表現(xiàn)出逐年衰退的問題，從而直接或者間接地影響了橋梁樁基的耐久性。對于橋梁而言，保證其耐久性滿足使用要求是至關重要的。當前，橋梁樁基耐久性相關的設計理論遠遠沒有達到成熟完備的水平，所以對橋梁樁基耐久性進行深入地研究既是理論的需要，更是現(xiàn)實的需要。研究

3、橋梁樁基耐久性問題時，首先要考慮如何在設計上保證樁基的耐久性，其次要考慮在施工階段減少對樁基耐久性的影響，第三要對現(xiàn)有樁基展開必要的殘余壽命評估。這些和橋梁樁基的耐久性息息相關，也和橋梁使用功能密不可分。[1] </p><p><b>　　1.工程概況 </b></p><p>　　洛陽至欒川高速公路樓子溝大橋位于河南省伊川縣境內(nèi)，全長367.14m，采用12跨30

4、m連續(xù)箱梁、圓形橋墩、肋式橋臺、鉆孔灌注摩擦樁基礎。其中樁基混凝土為C30，墩柱及蓋梁為C40，箱梁為C50。從該橋梁工程地質(zhì)勘查報告中可得知，地面以下5-6m為相對穩(wěn)定的地下水，且有鹽酸鹽的存在，給橋梁樁基的耐久性造成了一定程度的不利影響。 </p><p>　　2.關于橋梁樁基耐久性問題的分析 </p><p>　　對橋梁樁基耐久性的研究，即對鋼筋混凝土結構耐久性的研究，已有相當數(shù)量的

5、成果問世。當前研究成果認為：鋼筋混凝土結構耐久性喪失的力學過程包括兩大部分，一是混凝土耐久性的喪失，二是鋼筋耐久性的喪失。 </p><p>　　鋼筋耐久性喪失主要是因為位于混凝土內(nèi)部的鋼筋不斷銹蝕，從而造成它的有效承載力不斷降低。通常說來，呈堿性的混凝土能夠對鋼筋起到很好的保護作用?；炷寥舭l(fā)生碳化反應，便無法形成對鋼筋的有效保護，隨著空氣中氯離子的不斷侵入，鋼筋表面各個部位將會出現(xiàn)較大的電位差，從而形成陰極與

6、陽極，于是就產(chǎn)生所謂的電化學腐蝕。這種情況是造成混凝土結構中鋼筋銹蝕的主要形式。 </p><p>　　2.1橋梁樁基耐久抗力計算 </p><p>　　由樁基設計理論,可得出樁基設計計算時需要滿足如下公式： </p><p><b>　?。o公式） </b></p><p>　　式中： S(t)―載荷效應；R(t)―結

7、構的抗力效應。該式?jīng)]有將樁基耐久性因素考慮在內(nèi),但仍可使用該式進行橋梁樁基抗力的相關計算,只是需要結合樁基耐久性的問題,既要考慮載荷作用對橋梁樁基耐久性的影響,還要研究結構抗力和時間之間的關系,具體分為以下3點：1)研究各種因素(主要包括環(huán)境因素、非力學因素)與樁基混凝土以及鋼筋性能之間的關系；2)研究樁基耐久載荷作用下耐久抗力與材料耐久參數(shù)之間的關系；3）確定正確的計算方法，最終實現(xiàn)橋梁樁基的耐久抗力的量化。[2] </p>

8、;<p>　　2.2影響橋梁樁基耐久性的各種因素 </p><p>　　相較其它混凝土結構而言，橋梁樁基所要面對的環(huán)境是較為復雜、惡劣的，所以，環(huán)境因素也成了影響樁基耐久性的一個主要方面。橋梁工程在樁基的施工環(huán)節(jié)中，土性不同、土中物質(zhì)的差異、地下水位的差異、季節(jié)變換等，都將極大地影響樁基的耐久性。除此之外，地下物質(zhì)無時無刻都在生化作用，這種生化作用可能會造成環(huán)境性質(zhì)的不斷惡化。以上種種都將影響混凝土

9、以及鋼筋的使用功能，進而影響橋梁樁基的耐久性。因此，在分析橋梁樁基的耐久性相關問題的過程中，樁基所處的使用環(huán)境應該被作為一個重點研究領域。影響橋梁樁基耐久性的環(huán)境因素是多種多樣的，可總結為如下幾點：土質(zhì)因素、河道水因素、季節(jié)及氣候因素、載荷因素以及水分滲入因素。[3] </p><p>　　除了環(huán)境因素對橋梁樁基耐久性產(chǎn)生重要影響之外，施工方法恰當與否也是影響橋梁樁基耐久性的一個重要方面。在我國橋梁工程中，鉆孔灌

10、注樁技術大約已有50年的發(fā)展歷史，不管是施工技術，還是設計理論都取得了一定的成績。所以，當前橋梁樁基施工常采用鉆孔灌注樁技術。受橋梁工程本身性質(zhì)的影響，樁基一般情況下均為水下施工，給質(zhì)量控制造成了極大的難度，再加上其他影響正常施工的各種因素，難免出現(xiàn)“兩次澆注”問題、樁身縮頸問題、夾泥斷樁問題以及沉渣問題。施工方面的不當，將給地下有害物質(zhì)提供一個更易腐蝕鋼筋、混凝土的機會，從而造成樁基耐久性不能滿足設計要求和使用要求。 </p&g

11、t;<p>　　2.3提高混凝土耐久性的技術措施 </p><p>　　提高混凝土耐久性的技術措施：采用優(yōu)質(zhì)的混凝土，并加入適當比例的礦物摻合料以及高效減水劑，實現(xiàn)水膠比、空隙率以及氯離子擴散系數(shù)的有效降低，從而增強混凝土的致密性以及抗?jié)B透性。另外，應參考混凝土構件在樁基中的具體結構部位以及所處的外部環(huán)境，采取相應的補充防腐處理辦法，如將保護層厚度適當加大或者將聚丙烯纖維作為內(nèi)摻材料?？偠灾?，應該

12、確?；炷两Y構的耐久性能夠滿足設計標準。 </p><p><b>　　2.4試驗分析 </b></p><p>　　本試驗是針對鉆孔灌注樁基C30高性能混凝土的研究，耐久性設計基本參數(shù)要求如表1所示。為了便于對比，在進行試驗之前，先要配制3種不同級配的混凝土，分別是：1）單純水泥；2）摻加粉煤灰的混凝土；3）摻加粉煤灰以及礦粉的混凝土。[4] 試驗項目有：1）混凝土

13、抗壓強度；2）混凝土坍落度；3）混凝土含堿量；4）抗氯離滲透性；5）氯離子擴散系數(shù)。 </p><p>　　表1 樁基混凝土耐久性設計基本參數(shù)要求 </p><p>　　礦粉、粉煤灰混凝土力學性能仍舊屬于普通混凝土的范疇，所以，其強度保證率、標準差等指標還是參照普通混凝土的相關標準規(guī)范取值，為體現(xiàn)礦粉后期強度高和密實度高的技術特點，我們按照90d齡期來評定耐久性指標，3種不同級配樁基混凝土

14、的配合比和性能分別如表2、表3所示。 </p><p>　　表2 鉆孔灌注樁樁基混凝土配合比 </p><p>　　表3 混凝土配合比性能試驗數(shù)據(jù)對比 </p><p>　　從表3可以得出這樣的結論：對比普通混凝土而言，摻有粉煤灰、礦粉的混凝土不管是工作性能方面，還是耐久性能方面都具有明顯的優(yōu)勢，特別是能夠有效降低抗氯離子滲透性電通量以及氯離子擴散系數(shù)。[5] &l

15、t;/p><p>　　3.對現(xiàn)有橋梁樁基耐久性的評估 </p><p>　　當前，材料測試手段相較過去而言已經(jīng)取得了極大的進步。對材料內(nèi)部結構進行分析有多種方法可供選擇，如CT透視和紅外輻射成像技術。利用試驗的方法去觀測外部各種環(huán)境作用下，橋梁樁基的內(nèi)部情況或者缺陷已經(jīng)不再是難題。對現(xiàn)有橋梁樁基的耐久性狀態(tài)進行一個比較客觀、合理的評估已經(jīng)成為現(xiàn)實。[6] </p><p&g

16、t;<b>　　4.結論 </b></p><p>　　橋梁樁基耐久性的研究，特別是混凝土耐久性的研究是一項長期的工程，是一項至關重要的工程，也是一項復雜的工程，涉及混凝土的配合比、施工控制、外界環(huán)境等方方面面?？傊ㄟ^選用高效減水劑，優(yōu)化配合比參數(shù)，摻加適當比例的活性摻合料等種種措施，降低水膠比和空隙率，提高密實度，從而實現(xiàn)混凝土構件的經(jīng)久耐用，也就是提高橋梁樁基的耐久性。 </

17、p><p><b>　　參考文獻: </b></p><p>　　[1] 宋新生. 基于抗硫酸侵蝕設計的樁基砼耐久性應用研究[J].公路與汽運, 2011,(01) . </p><p>　　[2] 呂大為,朱曉菲. 基于耐久性設計的樁基混凝土應用研究[J].混凝土與水泥制品, 2011,(05) . </p><p>　　

18、[3] 焦興華,程曄,龔維明,潘建伍. 舊橋樁基利用的材性耐久性試驗研究[J].公路, 2011,(04) . </p><p>　　[4] 張陳. 淺論橋梁建設中高性能混凝土的應用[J].科技創(chuàng)新與管理, 2012,(32) . </p><p>　　[5] 翟玉峰. 小議在路橋施工中高性能混凝土的應用[J].科技創(chuàng)新與應用, 2012,(32) . </p><p&