橋梁耐久性可以定義為:在正常養(yǎng)護條件下,橋梁能夠保持其安全性、適用性和外觀要求的能力。橋梁耐久性失效的標志,要根據(jù)具體結構與環(huán)境特點加以確定,比如:
①表層混凝土碳化、保護層剝落、鋼筋銹蝕至一定程度;
②預應力高強材料(體內束、體外束、拉索、吊桿等)的應力腐蝕、錨頭銹蝕至一定程度;
③裂縫開展超出允許限制;
④橋梁發(fā)生持續(xù)下?lián)?,其變形速率或量值超出可接受的限度?/SPAN>
⑤因結構年久老化和(或)荷載通行標準提高,導致結構承載力顯著下降,表現(xiàn)為作用效應S(t)大于抗力及R(t);等等。
作用效應主要有以下三類:以結構自重為代表的永久作用效應;以車輛、溫度為代表的可變作用效應;以地震、撞擊為代表的偶然作用效應。由于偶然荷載出現(xiàn)的概率很小,但一旦出現(xiàn),量值很大,此時結構的設計目標已不再僅僅是使用目標。一般認為永久作用不隨時問發(fā)生變化,而可變作用則隨時間變化,例如汽車數(shù)量的增加以及違規(guī)超載的發(fā)生,將導致車輛荷載不斷增大。因此,也可以認為作用效應隨時間的增長而緩慢增加。
結構抗力隨時間的增長而不斷減小,主要緣于結構構件尺寸減損和材料性能退化兩個方面,這種現(xiàn)象主要取決于外部環(huán)境因素。例如在碳化、氯離子腐蝕、堿—集料反應、硫酸鹽侵蝕、疲勞或凍融循環(huán)等情況下,結構會發(fā)生劣化和損傷累積,特別是裂縫的發(fā)展致剛度下降,降低鋼筋與混凝土之間的黏結能力,且鋼筋銹蝕會致使體積膨脹,將導致裂縫加寬及保護層脫落,給侵蝕性物質的進入提供更為有利的條件,造成惡性循環(huán)。大量檢測資料表明,結構抗力的衰減幅度一般也會隨時間越來越大。
目前,基于劣化模型的橋梁結構耐久性設計方法還無法得到應用,主要是以下幾方面難以突破:
①如何界定在給定環(huán)境和使用要求下的橋梁結構耐久性失效極限狀態(tài);
②如何確定表征材料與結構耐久特征的指標與參數(shù);
③如何建立結構耐久性的時變規(guī)律。較為實用的橋梁耐久性設計內容,一般包括:材料、結構構造和防腐蝕附加技術措方面。此外,施工工藝也會對橋梁耐久性產生影響。
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