浅析桥梁耐久性研究

　　国外的桥梁设计有鉴于耐久性不足导致的严重损失，近年来十分重视提高结构物的耐久性并将其作为重要的设计原则，统一考虑合理的结构布局和构造细节，强调使结构易于检查、维修，以保证桥梁的安全使用、尽可能地减少维修费用，取得了较好的综合经济效益。实际上，国内外的研究和实践都表明，结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。
　　（2）重视对疲劳损伤的研究
　　桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变化的应力，不但会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。
　　由于桥梁所采用的材料并非是均匀和连续的，实际上存在许多微小的缺陷，在循环荷载作用下，这些微缺陷会逐渐发展、合并形成损伤，并逐步在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹不得到有效控制，极有可能会引起材料、结构的脆性断裂。早期疲劳损伤往往不易被检测到，但其带来的后果往往是灾难性的。
　　疲劳损伤过去一直被认为是钢桥设计中的核心问题，由钢结构疲劳引起的钢材开裂案例较多，亦有不少因疲劳断裂引起桥梁垮塌的例子。近20年来，疲劳损伤的研究已进入混凝土结构，但对于使用期受腐蚀的钢筋混凝土构件的动态性能和疲劳性能的研究还需加强。
　　对疲劳损伤的研究不仅仅指对整个结构而言，事实上桥梁结构常常由于某些关键部位的局部疲劳失效而导致整个结构的失效，例如斜拉桥拉索锚固端的疲劳损害。
　　（3）积极借鉴国外的经验和成果
　　国内桥梁设计存在的主要问题是结构正常使用性能差（指与设计期望相比，可归结为适用性能差，包括桥梁的过大振动、线形不平顺、接头跳车、结构开裂和过大的变形等）、耐久性和安全性差（包括使用寿命短、维护费用高、安全事故较频繁等）。这些问题的产生固然与目前国内施工质量和管理水平较低有关，但平心而论，既然这种现状不能在短期内得到解决，那么作为工程设计人员就应该在正视这一问题的前提，充分考虑到现阶段的施工和管理水平和材料工艺水平，采用适当的安全度、适当的设计方法来保证桥梁使用性能的达到，这才是更为主动和有效的方法。特别是桥梁存在的耐久性和安全性问题很多与结构体系或使用材料选择不合理及结构细节处理不当有关。
　　在欧洲国家（如德国、丹麦等），非常重视对结构物进行性能设计（即PBD，PerformanceBasedDesign），内容包括结构的变形、裂缝、振动、强健性、美观、耐久性能、疲劳性等。PBD研究主要是为了使结构在运营过程中除了保证最低的安全性要求外，尚应有良好的使用性能（包括寿命和耐久性、抗腐蚀、耐疲劳性、美观等）。就其本质而言，欧洲国家的PBD理论，主要研究结构在使用过程中表现出来的服务性能，分析使性能受到弱化的原因和其发生的机理、规律，寻求新的结构设计理念和方法。
　　从欧洲人的观点来看，PBD似乎是对以耐久性为核心的结构使用性能指标的综合考虑。这一点对国内工程界应该是有启示的。目前国内的设计可视为静态的设计，它只定义了设计建成时刻结构具有的工作能力和性能，而对营运期间性能随时间的劣化及其实际的性能表现缺乏足够的认识和考虑；换言之，从经济性的角度讲是只考虑了建造成本，而忽视了营运期的维护成本和与使用寿命相对应的成本效益。
　　五、总结
　　“新建桥梁”、“旧桥维修加固”、“延长结构物的使用寿命”等都应同时加以重视。目前对新建较重视是必要的，但应同时强调注意结构的耐久性问题，从而达到延长结构的使用寿命，以使节省资金，减小旧桥维修加固的投资。而且，耐久性的问题应贯穿到设计、施工、维修保养的整个过程中来考虑，如果一座桥梁先天不足，仅靠维修养护是很难延长其寿命的，但先天好，后天不养也是难以保证其应有的使用寿命的。目前，正处在大规模建设新桥之际，如何在设计、施工、养护中更多地考虑结构耐久性问题，应属更为突出的问题。
　　参考文献
　　1 桥梁病害诊断与改造加固设计.张树仁、王宗林.人民交通出版社.2006
　　2混凝土技术.刘秉京.人民交通出版社.2004

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