论文当前桥梁桩基耐久性问题的分析

1、.当前桥梁桩基耐久性问题的分析 摘要：在桥梁基础工程中，桩基础是比较常见的。桥位本身所具有的特殊性，使得桥梁桩基容易受到各种自然因素的影响，进而表现出耐久性不足的问题。本文针对桥梁桩基耐久性问题展开了深入的探讨与分析，旨在给桥梁桩基耐久性设计提供一些助益，进而提高桥梁工程的整体质量。 关键词：桥梁桩基；耐久性；分析 中图分类号：TU473.1文献标识码： A 文章编号： 受各种非力学因素以及所处特殊环境的影响，桥梁桩基的性能会表现出逐年衰退的问题，从而直接或者间接地影响了桥梁桩基的耐久性。对于桥梁而言，保证其耐久性满足使用要求是至关重要的。当前，桥梁桩基耐久性相关的设计理论远远没有达到成熟完备

2、的水平，所以对桥梁桩基耐久性进行深入地研究既是理论的需要，更是现实的需要。研究桥梁桩基耐久性问题时，首先要考虑如何在设计上保证桩基的耐久性，其次要考虑在施工阶段减少对桩基耐久性的影响，第三要对现有桩基展开必要的残余寿命评估。这些和桥梁桩基的耐久性息息相关，也和桥梁使用功能密不可分。1 1.工程概况 洛阳至栾川高速公路楼子沟大桥位于河南省伊川县境内，全长367.14m，采用12跨30m连续箱梁、圆形桥墩、肋式桥台、钻孔灌注摩擦桩基础。其中桩基混凝土为C30，墩柱及盖梁为C40，箱梁为C50。从该桥梁工程地质勘查报告中可得知，地面以下5-6m为相对稳定的地下水，且有盐酸盐的存在，给桥梁桩基的耐久性

3、造成了一定程度的不利影响。 2.关于桥梁桩基耐久性问题的分析 对桥梁桩基耐久性的研究，即对钢筋混凝土结构耐久性的研究，已有相当数量的成果问世。当前研究成果认为：钢筋混凝土结构耐久性丧失的力学过程包括两大部分，一是混凝土耐久性的丧失，二是钢筋耐久性的丧失。 钢筋耐久性丧失主要是因为位于混凝土内部的钢筋不断锈蚀，从而造成它的有效承载力不断降低。通常说来，呈碱性的混凝土能够对钢筋起到很好的保护作用。混凝土若发生碳化反应，便无法形成对钢筋的有效保护，随着空气中氯离子的不断侵入，钢筋表面各个部位将会出现较大的电位差，从而形成阴极与阳极，于是就产生所谓的电化学腐蚀。这种情况是造成混凝土结构中钢筋锈蚀的主要

4、形式。 2.1桥梁桩基耐久抗力计算 由桩基设计理论,可得出桩基设计计算时需要满足如下公式： （无公式） 式中： S(t)载荷效应；R(t)结构的抗力效应。该式没有将桩基耐久性因素考虑在内,但仍可使用该式进行桥梁桩基抗力的相关计算,只是需要结合桩基耐久性的问题,既要考虑载荷作用对桥梁桩基耐久性的影响,还要研究结构抗力和时间之间的关系,具体分为以下3点：1)研究各种因素(主要包括环境因素、非力学因素)与桩基混凝土以及钢筋性能之间的关系；2)研究桩基耐久载荷作用下耐久抗力与材料耐久参数之间的关系；3）确定正确的计算方法，最终实现桥梁桩基的耐久抗力的量化。2 2.2影响桥梁桩基耐久性的各种因素 相较其

5、它混凝土结构而言，桥梁桩基所要面对的环境是较为复杂、恶劣的，所以，环境因素也成了影响桩基耐久性的一个主要方面。桥梁工程在桩基的施工环节中，土性不同、土中物质的差异、地下水位的差异、季节变换等，都将极大地影响桩基的耐久性。除此之外，地下物质无时无刻都在生化作用，这种生化作用可能会造成环境性质的不断恶化。以上种种都将影响混凝土以及钢筋的使用功能，进而影响桥梁桩基的耐久性。因此，在分析桥梁桩基的耐久性相关问题的过程中，桩基所处的使用环境应该被作为一个重点研究领域。影响桥梁桩基耐久性的环境因素是多种多样的，可总结为如下几点：土质因素、河道水因素、季节及气候因素、载荷因素以及水分渗入因素。3 除了环境因

6、素对桥梁桩基耐久性产生重要影响之外，施工方法恰当与否也是影响桥梁桩基耐久性的一个重要方面。在我国桥梁工程中，钻孔灌注桩技术大约已有50年的发展历史，不管是施工技术，还是设计理论都取得了一定的成绩。所以，当前桥梁桩基施工常采用钻孔灌注桩技术。受桥梁工程本身性质的影响，桩基一般情况下均为水下施工，给质量控制造成了极大的难度，再加上其他影响正常施工的各种因素，难免出现“两次浇注”问题、桩身缩颈问题、夹泥断桩问题以及沉渣问题。施工方面的不当，将给地下有害物质提供一个更易腐蚀钢筋、混凝土的机会，从而造成桩基耐久性不能满足设计要求和使用要求。 2.3提高混凝土耐久性的技术措施 提高混凝土耐久性的技术措施：

7、采用优质的混凝土，并加入适当比例的矿物掺合料以及高效减水剂，实现水胶比、空隙率以及氯离子扩散系数的有效降低，从而增强混凝土的致密性以及抗渗透性。另外，应参考混凝土构件在桩基中的具体结构部位以及所处的外部环境，采取相应的补充防腐处理办法，如将保护层厚度适当加大或者将聚丙烯纤维作为内掺材料。总而言之，应该确保混凝土结构的耐久性能够满足设计标准。 2.4试验分析 本试验是针对钻孔灌注桩基C30高性能混凝土的研究，耐久性设计基本参数要求如表1所示。为了便于对比，在进行试验之前，先要配制3种不同级配的混凝土，分别是：1）单纯水泥；2）掺加粉煤灰的混凝土；3）掺加粉煤灰以及矿粉的混凝土。4 试验项目有：1

8、）混凝土抗压强度；2）混凝土坍落度；3）混凝土含碱量；4）抗氯离渗透性；5）氯离子扩散系数。 表1 桩基混凝土耐久性设计基本参数要求 矿粉、粉煤灰混凝土力学性能仍旧属于普通混凝土的范畴，所以，其强度保证率、标准差等指标还是参照普通混凝土的相关标准规范取值，为体现矿粉后期强度高和密实度高的技术特点，我们按照90d龄期来评定耐久性指标，3种不同级配桩基混凝土的配合比和性能分别如表2、表3所示。 表2 钻孔灌注桩桩基混凝土配合比 表3 混凝土配合比性能试验数据对比 从表3可以得出这样的结论：对比普通混凝土而言，掺有粉煤灰、矿粉的混凝土不管是工作性能方面，还是耐久性能方面都具有明显的优势，特别是能够有

9、效降低抗氯离子渗透性电通量以及氯离子扩散系数。5 3.对现有桥梁桩基耐久性的评估 当前，材料测试手段相较过去而言已经取得了极大的进步。对材料内部结构进行分析有多种方法可供选择，如CT透视和红外辐射成像技术。利用试验的方法去观测外部各种环境作用下，桥梁桩基的内部情况或者缺陷已经不再是难题。对现有桥梁桩基的耐久性状态进行一个比较客观、合理的评估已经成为现实。6 4.结论 桥梁桩基耐久性的研究，特别是混凝土耐久性的研究是一项长期的工程，是一项至关重要的工程，也是一项复杂的工程，涉及混凝土的配合比、施工控制、外界环境等方方面面。总之，要通过选用高效减水剂，优化配合比参数，掺加适当比例的活性掺合料等种种措施，降低水胶比和空隙率，提高密实度，从而实现混凝土构件的经久耐用，也就是提高桥梁桩基的耐久性。 参考文献: 1 宋新生. 基于抗硫酸侵蚀设计的桩基砼耐久性应用研究J.公路与汽运, 2011,(01) . 2 吕大为,朱晓菲. 基于耐久性设计的桩基混凝土应用研究J.混凝土与水泥制品, 2011,(05) . 3 焦兴华,程晔,龚维明,潘建伍. 旧桥桩基利用的材性耐久性试验研究J.公路