當(dāng)前橋梁樁基耐久性問題的分析

1、<p>　　當(dāng)前橋梁樁基耐久性問題的分析</p><p>　　摘要：在橋梁基礎(chǔ)工程中，樁基礎(chǔ)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(jìn)而表現(xiàn)出耐久性不足的問題。本文針對(duì)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(shè)計(jì)提供一些助益，進(jìn)而提高橋梁工程的整體質(zhì)量。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：橋梁樁基；耐久性；分析 </p

2、><p>　　中圖分類號(hào)：TU473.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　受各種非力學(xué)因素以及所處特殊環(huán)境的影響，橋梁樁基的性能會(huì)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(duì)于橋梁而言，保證其耐久性滿足使用要求是至關(guān)重要的。當(dāng)前，橋梁樁基耐久性相關(guān)的設(shè)計(jì)理論遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到成熟完備的水平，所以對(duì)橋梁樁基耐久性進(jìn)行深入地研究既是理論的需要，更是現(xiàn)實(shí)的需要。研究

3、橋梁樁基耐久性問題時(shí)，首先要考慮如何在設(shè)計(jì)上保證樁基的耐久性，其次要考慮在施工階段減少對(duì)樁基耐久性的影響，第三要對(duì)現(xiàn)有樁基展開必要的殘余壽命評(píng)估。這些和橋梁樁基的耐久性息息相關(guān)，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(tái)、鉆孔灌注摩擦樁基礎(chǔ)。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(bào)告中可得知，地面以下5-6m為相對(duì)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(guān)于橋梁樁基耐久性問題的分析 </p><p>　　對(duì)橋梁樁基耐久性的研究，即對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究，已有相當(dāng)數(shù)量的

5、成果問世。當(dāng)前研究成果認(rèn)為：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性喪失的力學(xué)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?yàn)槲挥诨炷羶?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?qū)︿摻钇鸬胶芎玫谋Ｗo(hù)作用?；炷寥舭l(fā)生碳化反應(yīng)，便無法形成對(duì)鋼筋的有效保護(hù)，隨著空氣中氯離子的不斷侵入，鋼筋表面各個(gè)部位將會(huì)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(xué)腐蝕。這種情況是造成混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕的主要形式。 </p><p>　　2.1橋梁樁基耐久抗力計(jì)算 </p><p>　　由樁基設(shè)計(jì)理論,可得出樁基設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)需要滿足如下公式： </p><p><b>　　（無公式） </b></p><p>　　式中： S(t)―載荷效應(yīng)；R(t)―結(jié)

7、構(gòu)的抗力效應(yīng)。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(jìn)行橋梁樁基抗力的相關(guān)計(jì)算,只是需要結(jié)合樁基耐久性的問題,既要考慮載荷作用對(duì)橋梁樁基耐久性的影響,還要研究結(jié)構(gòu)抗力和時(shí)間之間的關(guān)系,具體分為以下3點(diǎn)：1)研究各種因素(主要包括環(huán)境因素、非力學(xué)因素)與樁基混凝土以及鋼筋性能之間的關(guān)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(guān)系；3）確定正確的計(jì)算方法，最終實(shí)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(jié)構(gòu)而言，橋梁樁基所要面對(duì)的環(huán)境是較為復(fù)雜、惡劣的，所以，環(huán)境因素也成了影響樁基耐久性的一個(gè)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(shí)無刻都在生化作用，這種生化作用可能會(huì)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(jìn)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(guān)問題的過程中，樁基所處的使用環(huán)境應(yīng)該被作為一個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)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(jié)為如下幾點(diǎn)：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(duì)橋梁樁基耐久性產(chǎn)生重要影響之外，施工方法恰當(dāng)與否也是影響橋梁樁基耐久性的一個(gè)重要方面。在我國橋梁工程中，鉆孔灌

10、注樁技術(shù)大約已有50年的發(fā)展歷史，不管是施工技術(shù)，還是設(shè)計(jì)理論都取得了一定的成績(jī)。所以，當(dāng)前橋梁樁基施工常采用鉆孔灌注樁技術(shù)。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(dāng)，將給地下有害物質(zhì)提供一個(gè)更易腐蝕鋼筋、混凝土的機(jī)會(huì)，從而造成樁基耐久性不能滿足設(shè)計(jì)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(shù)措施 </p><p>　　提高混凝土耐久性的技術(shù)措施：采用優(yōu)質(zhì)的混凝土，并加入適當(dāng)比例的礦物摻合料以及高效減水劑，實(shí)現(xiàn)水膠比、空隙率以及氯離子擴(kuò)散系數(shù)的有效降低，從而增強(qiáng)混凝土的致密性以及抗?jié)B透性。另外，應(yīng)參考混凝土構(gòu)件在樁基中的具體結(jié)構(gòu)部位以及所處的外部環(huán)境，采取相應(yīng)的補(bǔ)充防腐處理辦法，如將保護(hù)層厚度適當(dāng)加大或者將聚丙烯纖維作為內(nèi)摻材料。總而言之，應(yīng)該

12、確?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性能夠滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 </p><p><b>　　2.4試驗(yàn)分析 </b></p><p>　　本試驗(yàn)是針對(duì)鉆孔灌注樁基C30高性能混凝土的研究，耐久性設(shè)計(jì)基本參數(shù)要求如表1所示。為了便于對(duì)比，在進(jìn)行試驗(yàn)之前，先要配制3種不同級(jí)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(yàn)項(xiàng)目有：1）混凝土

13、抗壓強(qiáng)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(kuò)散系數(shù)。 </p><p>　　表1 樁基混凝土耐久性設(shè)計(jì)基本參數(shù)要求 </p><p>　　礦粉、粉煤灰混凝土力學(xué)性能仍舊屬于普通混凝土的范疇，所以，其強(qiáng)度保證率、標(biāo)準(zhǔn)差等指標(biāo)還是參照普通混凝土的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范取值，為體現(xiàn)礦粉后期強(qiáng)度高和密實(shí)度高的技術(shù)特點(diǎn)，我們按照90d齡期來評(píng)定耐久性指標(biāo)，3種不同級(jí)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(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比 </p><p>　　從表3可以得出這樣的結(jié)論：對(duì)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(shì)，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(kuò)散系數(shù)。[5] &l

15、t;/p><p>　　3.對(duì)現(xiàn)有橋梁樁基耐久性的評(píng)估 </p><p>　　當(dāng)前，材料測(cè)試手段相較過去而言已經(jīng)取得了極大的進(jìn)步。對(duì)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)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(shù)。利用試驗(yàn)的方法去觀測(cè)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(duì)現(xiàn)有橋梁樁基的耐久性狀態(tài)進(jìn)行一個(gè)比較客觀、合理的評(píng)估已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。[6] </p><p&g

16、t;<b>　　4.結(jié)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(xiàng)長期的工程，是一項(xiàng)至關(guān)重要的工程，也是一項(xiàng)復(fù)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?，要通過選用高效減水劑，優(yōu)化配合比參數(shù)，摻加適當(dāng)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(shí)度，從而實(shí)現(xiàn)混凝土構(gòu)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(xiàn): </b></p><p>　　[1] 宋新生. 基于抗硫酸侵蝕設(shè)計(jì)的樁基砼耐久性應(yīng)用研究[J].公路與汽運(yùn), 2011,(01) . </p><p>　　[2] 呂大為,朱曉菲. 基于耐久性設(shè)計(jì)的樁基混凝土應(yīng)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(yàn)研究[J].公路, 2011,(04) . </p><p>　　[4] 張陳. 淺論橋梁建設(shè)中高性能混凝土的應(yīng)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(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2012,(32) . </p><p&