桥梁环境景观设计（共12篇）
桥梁环境景观设计 篇1
1 概述
辽宁省滨海公路大连市金州王家庄至孙家屯段是辽宁省滨海公路的重要组成部分。路线起于金州区登沙河街道王家庄西北侧, 起点桩号K4+400, 路线沿金州区黄海海岸布设, 途经登沙河街道和杏树屯镇, 止于金州与普兰店交界处的孙家屯东北侧, 终点桩号K25+550。路线全长21.029km。其中K14+860～K17+250段为一级公路, 公路主要功能为疏港路, K11+400～K12+800段为二级公路, 主要功能是带动沿线旅游发展。K4+400～K11+400段、K12+800～K14+860段、K17+250～K25+550段为二级公路, 其功能以快速通过为主。
2 沿线地形、气候、地质及水文地质概况
本路段所处地区以沿海微丘为主, 沿线地势起伏较大, 造山运动较为剧烈。地面高程在-0.65～33m之间, 沿线以旱田为主;沿海段多为泥质滩涂, 分布少量海参池及鱼池, 海滩上少量外露礁石。
全线地层为海陆交互相沉积地层, 主要由淤泥质亚粘土、亚粘土、粉质砂土、亚粘土粉砂互层、夹粉砂亚粘土、粉砂组成。
金州地区背山面海, 地处北半球的暖温带, 气候属于暖温带湿润大陆性季风气候。具有一定的海洋性气候特征。气候温和, 四季分明, 雨热同季, 降水集中, 日照丰富, 季风盛行。年平均气温8℃～10℃, 一月份平均气温为-4.5℃～8℃, 七月份平均气温22℃～24℃, 无霜期165～220d, 年平均降水量600～800mm。
区内河流发源于北部山区, 流经丘陵及沿海平原区。除少数河流外, 流向基本由北向南流入黄海。各河河床上游窄、下游宽, 形成漫滩, 阶地堆积。地下水以大气降水、海水补给为主。受潮水和气候的影响, 地下水位随涨潮落潮变化。临海段路基和构造物受海潮影响较大。
本项目临海段地下水化学类型为重碳酸氯化钠钾型水, 属分解类碳酸型腐蚀, 腐蚀等级为中等腐蚀。受海水及地下水腐蚀影响, 工程所采用材料均应满足防腐要求。
3 海水对钢筋混凝土结构破坏的分析
3.1 海水的主要成份
海水是一种成份复杂的溶液, 平均含盐量约为35g/L, 几种主要无机盐的浓度如下:Cl- 19.10g/kg;Na+ 10.62g/kg;SO4- 2.66g/kg;Mg++ 1.28g/kg;Ca++ 0.40g/kg;K+ 0.38g/kg。pH值在7.5～8.4之间。
3.2 海水对混凝土的破坏类型
(1) 海水的化学作用;
(2) 反复干湿的物理作用;
(3) 盐份在混凝土中的结晶与聚集;
(4) 海浪及悬浮物的机械磨损和冲击作用;
(5) 混凝土内部钢筋腐蚀;
(6) 严寒地区冻融循环的作用。
上述六种原因中任一种作用的发生, 都会加剧其余种类的破坏作用。
3.3 海水环境介质的侵蚀机理
(1) 溶解浸析
主要是将硬化水泥浆体中的固相组分逐渐溶解流走, 造成溶失性破坏。
(2) 离子交换
侵蚀性介质与硬化水泥浆体的组分发生离子交换反应, 生成容易溶解或没有胶结能力的产物, 破坏了原有的浆体结构。
(3) 形成膨胀组份
在侵蚀介质的作用下, 所形成的盐在结晶长大时体积增加, 产生有害的内应力, 导致膨胀性的破坏。
3.4 海水环境介质对钢筋混凝土结构的破坏剖析
环境介质对钢筋混凝土结构的影响往往是多方面的, 既可能是几种化学侵蚀的复合作用, 又同时会有几种物理性作用, 既有硫酸盐、镁离子、氯离子等多种化学侵蚀的综合, 又有干湿交替和冻融循环的物理作用。在低潮线以下的水下部分, 主要受到海水的化学侵蚀, 海水中的硫酸镁使浆体中的Ca (OH) 2转变成石膏和Mg (OH) 2, 并能与水化硅酸钙分解或者转化成硬性极差的水化物, 这些次生石膏结晶膨胀的钙矾石, 都会对水泥浆体产生破坏。由于混凝土的毛细管作用, 海水在混凝土内上升并不断蒸发, 随着氯离子向混凝土内部的不断渗透, 在氯离子的电化作用下, 使低潮位以上反复干湿的混凝土中的钢筋表面的碱性钝化层破坏, 又在水、氧气的作用下造成钢筋锈蚀。混凝土对钢筋防护作用的好坏, 主要取决于保护层的抗渗透能力和厚度。
受潮汐侵袭的部分混凝土, 承受海浪、冰凌和泥沙的冲击、磨耗。因水位变动所形成的干湿交替, 会产生盐类的积累、结晶以及再结晶, 结晶的压力足以引起与钙矾石相似的膨胀。混凝土内部孔内充水程度一般很高, 当环境温度在冰点下时, 混凝土极易产生破坏。另外, 在环境介质交替作用下的混凝土会产生“疲劳”, 由于残余变形的逐渐积累导致混凝土开裂。上述各种因素形成的裂缝, 又会加剧其它各种侵蚀作用的进行, 从而使海水中的C1-加速深入到混凝土内部, 促使钢筋锈蚀, 导致结构破坏。
4 海水环境桥梁设计要点
桥梁处于海水环境, 海水对桥梁混凝土结构具有强腐蚀性, 为保证桥梁结构在设计使用年限内的安全和正常使用功能, 特进行结构耐久性设计, 要求施工单位严格执行, 控制混凝土结构施工质量满足结构耐久性要求。同时对工程运营管理单位提出使用过程中需要进行正常养护和维修的建议。
(1) 混凝土构件的普通钢筋及预应力钢筋最小保护层厚度应满足文献2表9.1.1中Ⅱ类、Ⅲ类环境的规定。
(2) 水泥宜采用普通硅酸盐水泥, 避免使用早强水泥和铝酸三钙含量偏高的水泥, 严禁不同品种水泥混用;宜选用质地坚固耐久、级配良好的洁净骨料, 细骨料不宜采用海砂, 粗骨料最大粒径应小于保护层厚度并按照构件尺寸、钢筋直径和结构部位合理确定;严格控制混凝土拌和水中氯离子含量不大于200mg/L。
(3) 墩台身系水位变动区及浪溅区内故混凝土强度等级采用C35, 桩基处于海水中故混凝土强度等级采用C35, 其它处于大气区内故混凝土采用大于等于C30。
(4) 混凝土必须严格振捣密实, 禁止出现蜂窝麻面, 对混凝土养护条件 (温度和湿度) 、混凝土保护层厚度、混凝土表面裂缝等施工质量重点进行严格控制。
(5) 本设计中提到的所有金属构件 (包括铸铁泄水管) 均应工厂定制加工, 严禁施工单位在工地自行加工。要求所有金属构件表面光滑无划伤痕迹, 钢构件喷砂除锈后表面清洁度不小于St3级。在进行防腐涂装前所有的内外表面均应进行热浸镀锌处理, 要求镀锌量为900g/m2 (其锌应为《锌锭》 (GB/T470-1997) 中所规定的0号或者1号锌) 。加工螺栓孔尺寸位置应准确, 螺栓及螺母等紧固件在热浸镀锌后必须清理螺纹或进行离心处理, 也可采用粉镀锌技术。对于钢构件还应进行表面防腐涂装, 涂层系统由底层、中间层和面层或底层和面层的配套涂料涂膜组成。选用的涂层涂料之间应具有相容性, 设计使用年限为20年, 其配套涂料及涂层最小平均厚度参见文献5的表7.1.3选用, 涂装工艺、质量控制、检查、验收及维修应符合文献5附录D的规定。
(6) 在桥梁结构使用年限内应进行定期的检测, 第一次检测需在竣工使用后3～5年内进行, 并根据测试结果对结构的耐久性做出评估。结构使用阶段的检测规划可委托专业的研究、咨询机构完成。
5 施工时对水泥混凝土的要求与质量控制
由于本桥下部位于Ⅲ类环境内, 通过水质分析强腐蚀等级, 通过参考已建成的各临海构造物及文献资料, 影响构造物混凝土耐久性的首要因素是混凝土中所含CL-离子渗透速度。CL-离子侵入混凝土的路径通常有两种:一是“混入”, 如混凝土掺入含CL-外加剂、使用海砂、施工用水含CL-, 及在含盐环境中拌制、浇注混凝土等;二是“渗入”, 海水中的CL-通过混凝土的宏观及微观缺陷渗入到混凝土中, 并到达钢筋表面, 且在钢筋表面集聚, 促使钢筋产生电化学腐蚀。本桥采取主要措施有:
(1) 桥梁主要构件保护层严格按文献2中Ⅱ类、Ⅲ类 (海水环境) 选用, 在主要构件计算时, 裂缝宽遵照上述规范进行严格控制。
(2) 本桥抗冻等级为F350, 抗冻应掺入适量引气剂, 其拌和物的含量按现行的《公路桥梁施工技术规范》 (JTJ 041—2000) 规定采用。
(3) 本桥提高混凝土质量采用以下方面进行控制:
①原材料
水泥应采用普通硅酸盐水泥, 其质量应符合现行国家标准的有关规定, 强度等级不低于32.5, 严禁不同品种的水泥混用。普通硅酸盐水泥熟料中铝酸三钙含量宜控制在6%～12%范围内。
骨料应选用质地坚固, 具有良好级配的碎石, 细骨料不能使用海砂。骨料、砂的含泥量不应大于3%。
工程用水不应含有影响质量的油、酸、碱、盐类及有机物等, 饮用水一般均可适用, 非饮用水经化验符合下列要求也可使用:
硫酸盐含量<270mg/L
氯离子含量<200mg/L
外加剂应采用高效减水剂、引气剂, 外加剂不得与氯盐外加剂复合使用, 外加剂中不得含有硝酸盐、硫化物、亚硝酸盐等有害成分, 高效减水剂的减水率不应小于20%。
②水泥混凝土
水泥混凝土的水胶比宜控制在0.40, 坍落度>120mm, 胶凝材料最低用量为360kg/m3, 为提高混凝土的耐久性, 水泥混凝土中需掺加高效减水剂、引气剂和膨胀剂, 具体掺量通过试验确定。
C35水泥混凝土的抗渗等级为S6。
(4) 水泥混凝土的质量检验
水泥混凝土的抗渗性、抗冻性检验参见文献4, 水泥混凝土的施工控制参见文献5。
6 结语
对于海水环境桥梁的设计, 单从成本角度来讲, 上述预防措施和处治方法使得成本略有增高, 但从宏观的、长远的、全面的角度来看, 解决了耐久性问题, 就能大大地减少修复费用, 其经济效益和社会效益是显著的, 其意义是深远的。
摘要：通过辽宁省滨海公路的设计, 积累了一些海水环境桥梁设计的经验, 现总结成文, 以期和同行切磋交流。
关键词：辽宁省滨海公路,海水环境,桥梁设计
参考文献
[1]JTJ 023-85, 公路钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土桥涵设计规范[S].
[2]JTG D62-2004, 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].
[3]JTG D60-2004, 公路桥涵设计通用规范[S].
[4]JTG E30-2005, 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].
[5]JTJ275-2000, 海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范[S].
桥梁环境景观设计 篇2
1、桥梁景观设计的概念
桥梁是用来跨越障碍物，保证线路通畅的人工构筑物。
从实用角度出发，桥梁设计师追求的主要目标是满足桥梁使用功能，保证桥梁结构安全和使用年限内的坚固耐用，力求做到结构设计经济合理，施工方便可行，在此基础上，尽量兼顾美学特点，将景观设计融于其中，做到桥梁整体与自然相融合，即景中有桥，桥中有景。
近几年，桥梁景观设计的概念越来越多的应用到桥梁设计中，这将更加符合人们的审美观以及自然的状态。
桥梁景观设计是指根据建设单位所制定的桥梁景观建设标难和要求、景观开发利用目标和要求、地区规划及环境保护和环境建设规划等，结合桥型特点、交通特点及桥位周边环境的自然地理风貌特点、地形地质地物特点、人文特点，在桥梁结构设计方案的基础上，按照美学原则对桥梁及其周边环境进行的景观创造和景观资源开发。
“景观”既要有“景”又要有“观”，即既有景色又具有观赏性，在桥梁景观设计中是最基本的要求。
一座桥就是一处景观，它处在自然环境之中，又要融于自然环境，才能使人造建筑物与自然统一协调，达到景观设计的目的。
2、桥梁景观设计的基本方向
2.1 设计方面
景观设计并非单独存在的单元，是在众多条件之下的合理布局，刻意的追求标新立异，可能会背离桥址处本来的风貌，使桥梁景观脱离了设计的初衷。
因此，要进行景观设计，还要对当地的风土人情，地域文化等进行了解，从而达到与周围环境的协调一致。
在设计过程中可以参考已建成的具有景观价值的桥梁，并结合桥梁本身的结构特点来定义桥梁景观。
在桥梁使用功能基础上的美学设计应不降低结构承载能力、结构刚度、结构稳定性和结构使用寿命。
2.2 经济、实用性
桥梁的建设主要是起到沟通的作用，方便行人和车辆通行，促进经济上的交流和发展，景观设计要在保证桥梁使用功能的基础之上，力图达到桥梁功能、安全、经济和美学的协调与和谐。
对于桥梁的整体建设投资，应该进行合理的分配，使景观设计更加经济合理。
杭州湾跨海大桥，离南岸14公里处的一个本来就有沉积的淤滩上建立了一处海中平台。
施工时，利于物流。
施工结束时，平台将成为集救援、观光、休闲于一体的桥中转运站。
平台上还拟建t望塔，风和日丽时，南可望慈溪庵东水路湾村的桥墩，北眺海盐郑家埭。
所以这个平台于潮流无碍，同时作为一处景观平台，不失为美妙的设计。
2.3 精神层面
桥梁的建设，彰显着一座城市的历史人文背景，昭示着城市蓬勃的生机。
通车后，若其线形流畅、气势恢宏，能给人以亲近感觉和特别的美感，那么无疑这对于通行的人们是一种精神上的享受，同时也显示着城市不同凡响的时代特征。
3、桥梁景观设计时可引入的设计理念
3.1 园林景观
园林景观设计是在传统园林理论的基础上，具有建筑、植物、美学、文学等相关专业知识的人士对自然环境进行有意识改造的思维过程和筹划策略。
在桥梁景观设计时可以将园林景观设计应用其中。
园林景观具体的讲，就是在一定的地域范围内，运用园林艺术和工程技术手段，通过改造地形、种植植物、营造建筑和布置园路等途径创造美的自然环境和生活、游憩境域的过程。
通过景观设计，使环境具有美学欣赏价值、日常使用的功能，并能保证生态可持续性发展。
园林景观设计也符合了桥梁景观设计的初衷，使桥梁在建设过程中，逐步实现与环境的融合。
桥梁本身即是一处景观，将园林景观设计融合于桥梁设计中，使桥梁在其架构、外观、色彩、照明等方面更贴近当地自然环境和历史文化气息，更加凸显桥梁的与时俱进和象征意义，这也是现代化桥梁建设的一种需要。
3.2 环境景观
桥梁是一座人工建筑物，如将其放入自然环境中，难免会觉得突兀、不协调。
那么在景观设计中，就要改变这种生硬的添加，赋予其自然生动的感觉。
首先根据当地的自然地貌和交通需求等，来定义桥的类型;然后利用自然环境和自然资源，使桥梁与周围环境协调一致;亦可利用雕塑、雕刻等方式来体现当地的风俗文化。
4、结语
桥梁的发展体现了时代发展的趋势。
桥梁是一座城市的窗口，也是文明发展的象征。
桥梁的景观设计则赋予了更深的内涵。
人类在开发自然，利用自然资源的`同时，也应保持生态平衡和自然环境的真实性，桥梁景观设计则符合了这种迫切的需求。
因地制宜的选择桥型，多方位多角度的综合考虑，满足技术和景观美学的需要，是现代化桥梁建设的必要条件。
参考文献：
[1]滕玉军. 桥梁景观设计与效果[A].山东交通科技..
[2]高海涛. 我国桥梁景观设计[C].黑龙江交通科技..
[3]潘世建，杨盛福.桥梁景观 [M].人民交通出版社..
基于环境保护视角的道路桥梁施工 篇3
【关键词】环境保护；道路桥梁；措施
近年来，随着环境的不断恶化，我国陆续出台各种环保政策，大力开展环境保护工作。在道路桥梁建设的施工当中，不能一味注重工程的质量，应尽量避免对道路两旁的植物的砍伐，减少噪声污染以及大气污染，还要考虑在施工过程中周边环境及居民的生活影响。
一、道路桥梁建设所存在的环境污染
1、桥梁施工废气泥浆对环境的污染
桥梁施工的泥浆，其主要成分是水以及膨润土的混合物，掺杂一定量的增粘剂以及加重剂等化学药品，泥浆在排放之后会产生分层的现象，膨润土会发生沉淀，对于植物的呼吸作用起到了一定的限制，有很多的企业在施工时因为没有对泥浆进行相应的处理就排放到农田当中，影响农田的植作物生长。同时有的废弃泥浆含有重金属离子，破坏土壤的结构，导致土壤富营养化。
2、桥梁施工对水资源的污染
道路桥梁的施工对大多数工程附近的水源都会受到工程或大或小的污染，其中泥浆的污染尤为严重，由于泥浆当中会存在一定量的油类或其它的有机物，一些矿物油的排放不仅在一定的程度上使鱼类的繁殖受到影响还缩短了鱼类存活的周期，严重威胁着水体中生态系统的平衡与稳定。在钻孔过程中产生的废渣，因其中含有大量的无机盐，影响水质。
3、桥梁施工对大气污染
桥梁施工中大气污染也不容忽视，施工过程产生的粉尘不但制约周边的植物的生长，还威胁着工人及周围居民的身体，粉尘长期吸入肺内轻则出现头晕恶心的症状，重者会危及人的生命。
4、桥梁施工中的生活垃圾
在施工的过程中难免会产生生活垃圾，并且缺乏对垃圾的合理处理，导致施工现场垃圾堆积现象严重，影响施工及周边环境。
二、道路桥梁施工的环保措施
1、加强企业员工环保环保意识
相关部门要加强道路桥梁施工环保宣传的力度，通过展宣和教育培训的方式加强全员环保意识，在施工前期让员工认识环境保护的重要性及真正的意义，唤起员工自觉参与环保工作当中。在员工培训上要重点强调环保施工的要求和施工方法，并在实际施工过程中保证实施效果。
2、对施工企业的环保监管
道路桥梁施工中，往往以毁林占地为前提，在施工过程中对大气和水土资源造成污染等，需要相关部门予以监管。环保局负起自身责任，严格监管道路桥梁施工项目，发现问题及时下令整改施工单位。严重者可使用法律手段强行监管，保障环保工作的顺利开展。
3、加强施工设备和技术创新
道路桥梁施工中产生的污染物如粉尘、噪音、废水、废渣等。可以通过不断创新施工设备和施工技术予以缓解，创新施工技术和机械设备，不但能提高工程质量，还能一定程度上减少对环境的污染。
4、噪音污染防治措施：
（1）控制施工的时间。应严格控制施工时间。白天进行施工，晚上探讨施工问题或休息。高噪声施工尽量避开上课和午休时间； 不能夜间开山放炮；将产生强噪声产品尽量在车间内完成。（2）施工的地点远离居民区。噪音较大的施工场所，要远离学校、医院、幼儿园、敬老院以及居民区200米以上。若满足不了要求，也必须对强噪声源进行消声和隔声。（3）加强施工机械设备的日常保养，减少在施工过程中发出的噪声。
5、水污染的防治措施
（1）防止材料散漏污染。材料仓库周围设置导水沟，防止雨水浸湿物料，致使物料随水流流失。沥青、油类材料、化学物品等易产生污染的材料在存放过程中，也应放远离水源。（2）各种混凝土、水泥等拌和场、砂石场应远离饮用水源设置， 并在场地周围设置隔离栅和沉淀池，隔离砂石，并将污水集中到沉淀池，集中进行沉淀处理。（3）在做防渗和加固处理时，对化学材料选择上，以毒性小、污染少为主要原则，严禁将化学制剂浆液流入饮用水源。
6、空气污染的防治措施
（1）水泥和石灰等粉尘比较大，可采取洒水降尘和材料装袋奖尘的方式，进行存放和运输，减少空气中的扬尘；在散装材料运输中，一定要对材料的进行遮盖，减少材料散落，减少运输中粉尘污染。（2）各种拌和场都应设在下风向，并远离工作和生活区，拌和场的一线施工人员必须配带口罩，并实行轮班工作， 组织定期体检。（3）沥青烟气对人的身体有害，因此应避开生活区，同时要保证沥青拌和设备的密封，防止泄漏污染环境。（4）对粉尘较大的施工现场，需要配备相应除尘和净化设备，减少施工人员粉尘的吸入，减少大气污染。
7、水土流失的防治措施
道路桥梁施工尽量避免水土流失， 在施工建设很正宗应以防为主，边施工边防治，重点治理与一般防护相结合，最大程度减少水土流失。（1）严控土石方施工范围，尽可能利用土石方，尽量减少对施工范围外植被和土壤的破坏。取土也要做到一边取、边平整绿化，并及时还耕。（2）较大的填挖方工程要避开雨季施工，避免水土流失，在雨水汇集处施工时或易发生水土流失的地段设置沉淀池，当雨水流经时减慢流速使泥沙下沉，防止水土流失。（3）弃土渣排水和挡土堆放，对水源污染和赌堵塞，因此在存放弃土弃渣时，合理选择弃土场，要尽量不阻塞河流、不压埋植、不破坏农耕等景观。同时也要避免山体滑坡和地基下陷。（4）开辟道路施工时要保持边坡稳定，尽量避免泥沙入下游河道，注重保持公路沿线水土保持能力。在开辟施工道路时可能会破坏耕地、林地等植被，因此，应事先规划好施工路线。要以减少植被破坏为首要前提，如有现成路线，尽可能使用已有道路。如无现成道路，施工中应严控边界的施工，并绕开生态敏感区。（5）对施工边界的土质裸露边坡，应采取临时防护，条件允许下，尽量采用生态防护办法，可通过施工过程中及时復绿的办法进行防护，在气候条件比较差的地方，采取防土壤侵蚀办法，避免土壤的自然侵蚀。施工前记录施工之前的初始地貌，可有详细文字、图片和影像记录作为日后恢复依据；施工中边施工便复绿；施工结束后，去除硬化地面， 回填熟土恢复临时占用土地的初始使用功能。（6）集中存放土料，不能随意设置小料场，这样不但对植被产生破坏，导致滑坡；还影响环境美观。
8、使用新型环保的材料
在道路桥梁的施工中，采用一些环保型施工材料，也可较少对环境的影响。环保材料一方面能满足正常施工需求，一方面对环境影响的最小。因此选用绿色施工材料的同时也要保证施工的质量安全。道路桥梁环境工作是一项长期艰巨的任务，相关施工管理人员要充分重视，并从自身做起，强化环保意识，交流环保实践工作，造福社会。
总结
通过分析道路桥梁施工过程中对环境造成的影响，提出施工过程中的环保措施，希望对相关施工企业能起到一定的借鉴作用。
参考文献
[1]汤继银.道路桥梁施工中应注意的问题分析及防治措施[J].中国城市经济.2010（09）.
氯盐环境桥梁耐久性设计 篇4
我国存在着广泛的氯盐环境, 氯盐引起的钢筋腐蚀对混凝土耐久性影响的问题必须给与足够的重视。
1 氯盐对结构破坏
1.1 氯盐对结构破坏的表征
氯盐主要是对钢筋腐蚀从而导致保护层开裂与剥落, 造成结构的损伤与失效。对混凝土也有一定程度的破坏作用 (盐结晶腐蚀、加速冻融破坏、激发碱集料反应等) 。当钢筋表面C l浓度达到或超过“临界值”时, 钝化膜受到破坏, 钢筋腐蚀发生、发展, 锈蚀产物膨胀 (2~6倍) , 使混凝土顺筋开裂;一旦混凝土保护层发生开裂之后, 氧和水分的供应变的容易, 从而钢筋腐蚀加速, 裂纹扩展, 混凝土与钢筋之间的粘结力下降, 结构的力学性能下降;钢筋断面损失, 结构局部或整体破坏、垮塌;对于预应力结构, 可能在钢筋腐蚀表观不严重的情况下突然垮塌。
1.2 Cl对钢筋锈蚀的主要作用
C l对钢筋锈蚀的作用主要有以下几方面。
(1) 破坏钝化膜:混凝土通常呈碱性 (p H=12.5~13) , 使其在钢筋表面产生一层致密钝化膜, 保护钢筋免遭腐蚀, C l进入混凝土中并到达钢筋表面 (超过“临界值”) 后, 局部钝化膜开始破坏, 钢筋就开始腐蚀。
(2) 形成“腐蚀电池”:C l-破坏钝化膜使钢筋表面这些部位 (点) 露出了铁基体, 与尚完好的钝化膜区域之间构成电位差, 形成阳极和阴极区, 和水接触之后, 铁离子会从缺陷部分溶出, 形成腐蚀电池。凡是进入混凝土中的游离状态C l-, 会周而复始地起破坏作用的, 这也是氯盐危害的特点之一。
(3) C l-与水泥的作用及对钢筋锈蚀的影响:水泥中的铝酸三钙 (C3A) , 在一定条件下可与氯盐作用生成不溶性F r i e d e l盐 (C3A·CaCl2·xH2O) , 降低混凝土中游离Cl-的量, 从这个角度讲, 含 (C3A) 高的水泥品种有利于抵御Cl-的危害。但是, Friedel盐只有在强碱性环境下才能生成和保持稳定, 而当混凝土的碱度降低时, 会发生分解, 重新释放出Cl-来, 就此而言, F r i ed el盐还有潜在危险的一面。
2 氯盐环境下钢筋的防腐设计
氯盐对钢筋的腐蚀属于电化学过程, 受综合性、多因素影响。因此, 单一防护措施往往不能奏效, 应该采取综合性措施。从就整体而言, 除设计本身外, 要综合考虑到施工、使用、管理、维护等;从防腐蚀设计而言应遵照“以防为主”的战略方针, 重点在“预先设防”;就具体的技术思路而言, 应考虑基本措施 (强化混凝土自身对钢筋的保护能力) 加上附加措施 (一项或几项) 的综合方略。综合经济效益的考虑:在保证寿命期的前提下, 花钱最少。努力实施“全寿命经济分析” (花钱总额包括初建费+维护修复费) 。适当增加初期投入, 能大大减少修复费用, 总体花费少, 而不是初期投资越低越好。
氯盐环境下, 钢筋防腐设计主要有以下基本措施。
(1) 最大限度提高混凝土的密实性。
(2) 增加混凝土保护层厚度。
(3) 最大限度地防止混凝土裂缝的产生。
除此之外, 尚有附加措施可以采用。详见表1。
表1中除设计、施工、维护规定的项目外, 对于新建工程, 最常采用的附加措施是环氧涂层钢筋和钢筋阻锈剂;对于已有工程的修复, 电化学方法是很有效的;涂覆层、钢筋阻锈剂, 对于新、老工程都可选用。应该指出的是, 任何“附加措施”都应该在“基本措施”的基础上采用。任何情况下最大限度地保证混凝土的高质量, 都是头等重要的。
3 工程实例应用
3.1 工程简介
鹏城桥为深圳市东部沿海公路C段, 上跨鹏城附近一小河沟。桥梁分为独立的两座桥, 由于建设年代不同, 分别称为新桥和旧桥。
新桥上部结构为3跨板梁, 桥梁总长2 4.6 6 4 m, 单孔跨径7.95m, 计算跨径7.70m。梁体为整体现浇混凝土板梁, 支座采用油毛毡, 重力式浆砌片石桥墩和桥台。桥面横向布置为0.5 m (防撞墙) +2×7.5m车行道+0.5m (防撞墙) 。
设计荷载为汽车-超20级, 挂车-120级;上部结构采用C 2 5号混凝土, 现浇桥面板为25号。桥梁处于R=290 m的弯道内, 且处于i=0.04%的纵坡段内, 横坡8%。桥梁外观见图1 (图中前进方向的左侧为左幅, 即新桥, 右侧为右幅, 即旧桥) 。
旧桥的主要病害如下。
(1) 每跨板梁底面均有纵向裂缝, 钢筋多处外露锈蚀, 用锤头敲打板梁表层混凝土, 混凝土即大面积脱落。
(2) 撬掉第1跨混凝土保护层, 发现底板钢筋全部发生中度及以上程度的锈蚀, 部分横向钢筋完全锈蚀直至断裂, 主筋全部存在不同程度的锈蚀, 有效直径减小, 有少量主筋锈蚀十分严重。
(3) 凿开混凝土后发现粗骨料之间有空洞, 不密实。骨料中有姜黄色、褐色物质及白色结晶物质, 怀疑混凝土发生类似碱骨料的反应, 膨胀开裂进水而导致钢筋锈蚀。
(4) 桥台帽梁开裂, 并出现渗水现象。桥墩局部浆砌灰缝脱落、开裂。
(5) 混凝土桥面铺装层在1#墩及2#墩位置横向开裂。
进行了混凝土强度测试、碳化深度测试、钢筋保护层厚度检测、钢筋锈蚀检测及钢筋有效直径的测量, 主要结果如下。
(1) 混凝土碳化深度大于6 m m, 表明碳化程度较大。
(2) 第2跨没有凿开混凝土保护层, 用钢筋锈蚀探测仪进行了测试, 结果表明内部钢筋已锈蚀。
(3) 测量钢筋的有效直径介于22.15mm~2 3.9 1 m m之间, 原钢筋为Φ2 5的, 钢筋直径减小。实际上由于检测条件的限制, 测试的是钢筋水平方向两外边缘的距离, 如果竖向测试, 有效直径实测值会更小。
查究钢筋腐蚀的原因有如下几种。
(1) 氯离子腐蚀:混凝土中含有氯离子, 对钢筋造成了腐蚀。深圳地处海滨地区, 海水中含有大量氯离子, 如果施工搅拌骨料时掺入了海水, 或者由于其他原因骨料中混入了氯离子, 就会对钢筋造成严重腐蚀。
(2) 碱骨料反应:骨料中的C a O、M g O等碱性物质遇水反应而结晶膨胀, 使混凝土开裂, 空气中水分及腐蚀性气体由裂缝进入板内, 腐蚀钢筋。
(3) 混凝土碳化:混凝土碳化后, 碱性降低, 钢筋表面的钝化膜遭到破坏而使钢筋产生锈蚀。
一般来讲, 氯离子腐蚀和碱骨料反应被称为混凝土的“癌症”, 无法根治。所以旧桥最终决定拆除重建。
3.2 工程问题解决
鉴于新建桥亦处于相同桥位, 同样位于氯盐重腐蚀区环境下, 从以下主要方面采取措施解决所出现问题。
(1) 新建桥梁全桥采用高性能混凝土。选用低水化热和含碱量低的水泥, 一般应为品质稳定的硅酸盐水泥, 其强度为4 2.5。
(2) 混凝土中使用粉煤灰加硅灰两种矿物掺和料, 粉煤灰掺量为胶凝材料重量的30%, 硅灰掺量为胶凝材料总量的5%, 即20kg/m3, 最终掺量根据配比试验确定。粉煤灰掺和料应来自燃煤工艺先进的工厂, 粉煤灰的烧失量≤3%, 三氧化硫含量≤3%, 需水量≤105%。硅灰中的二氧化硅含量≥85%, 比表面积≥15000m2/kg。配制混凝土的骨料要求质地均匀坚固、粒形和级配良好、吸水率≤40%, 粗骨料的压碎指标≥7%, 不得采用花岗岩、砂岩作为粗细骨料, 粗骨料最大公称粒径≤25mm。
(3) 严禁使用海水、海砂配制混凝土。
(4) 混凝土最大的水胶比为0.45, 最小水泥用量普通钢筋混凝土构件为300kg/m3, 预应力混凝土构件为3 5 0 k g/m 3, 最大氯离子含量普通钢筋混凝土构件为0.1%, 预应力混凝土构件为0.06%, 最大碱含量3kg/m3, 混凝土拌和水用量不高于15 0kg/m3。
(5) 为保证钢筋保护层厚度及钢筋定位的准确性, 采用工程塑料制作的保护层定位夹, 保护层厚度施工允许误差为5 m m。
(6) 暴露于大气中的新浇混凝土表面应及时浇水或覆盖湿麻袋等进行养护, 尽可能采用洒水养护, 在混凝土发热阶段应避免混凝土表面温度产生骤然变化。混凝土的入模温度不得大于2 5℃, 入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不得超过4 0℃, 在气温较低的傍晚浇筑混凝土。现浇混凝土应有的潮湿养护时间至少为14天, 严禁用海水养护。
(7) 墩柱、桥台应采取防水措施, 保证混凝土在浇筑后7天之内不受水的直接冲刷, 应保证该混凝土在养护期内, 在强度达到设计值以前不受海水和浪花的侵袭, 混凝土与海水接触的龄期不宜小于6周。
(8) 混凝土应采用高频震捣器震捣至混凝土顶面基本上不冒气泡, 当混凝土浇筑至顶部时, 宜采用二次振捣及二次抹面, 应刮去浮浆, 确保混凝土的密实性, 混凝土抹面后, 应立即覆盖, 防止风干和日晒失水。终凝后, 混凝土顶面应立即开始持续潮湿养护。拆模前12小时, 应拧松侧模板的紧固螺帽, 让水顺模板与混凝土脱开面渗下, 养护混凝土侧面。整个养护期间, 尤其是从终凝到拆模的养护初期, 应确保混凝土处于有利于硬化及强度增长的湿度和湿度环境中。
(9) 桥台台身和墩柱的混凝土掺入钢筋阻锈剂, 钢筋阻锈剂应符合以下要求: (1) 对混凝土的主要物理力学性能无不利影响; (2) 能有效抑制钢筋脱钝, 防止钢筋锈蚀; (3) 在混凝土中保护长期稳定。钢筋阻锈剂的掺入量为10kg/m3, 且性能满足《钢筋阻锈剂使用技术规程》YB/T 9231-98的要求。
(1 0) 工程的抗氯离子侵入性指标。电量指标 (56天龄期) <800库仑, 氯离子扩散系数DRCM (28天龄期) <4×10-12m2/s。
4 结语
通过以上鹏城桥氯盐防腐问题处理的实例分析, 可得如下主要结论。
(1) 在工程设计中, 从引起混凝土钢筋腐蚀的各方面进行防护处理, 做到了“预先设防”。
(2) 美国混凝土学会 (A C I) 指出, 采用全寿命经济分析法 (L C C A) 的目的就是“减少后期投资、提高项目质量与性能”。世界上已经有不少国家也在实行L C C A方法。图4为对桥梁进行L CC A的研究结果。
从图中可以看出, 采用“钢筋阻锈剂+硅灰”的防护措施在桥梁全寿命期内最为经济可行, 本桥设计采用的方法是经济合理、切实可行的。
(3) 深圳市有着漫长的海岸线, 海边桥梁的氯盐腐蚀环境较强, 本桥采用的方法和施工措施可为相同环境的桥梁设计和施工提供借鉴和参考。
摘要：提出氯盐环境下对桥梁结构的破坏和耐久性的影响, 结合工程实例, 发现并分析旧桥病害原因, 提出新桥应该注意和解决的措施, 包括材料要求, 配合比 (合理的外加剂) 要求, 施工要求。
关键词：氯盐,钢筋,耐久性,防腐蚀
参考文献
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[2]洪定海.混凝土中钢筋的腐蚀与防护[M], 北京:中国铁道出版社, 1998.
[3]中华入民共和国国家标准, 工业建筑防腐蚀设计规范[S].北京:中国计划出版社, 1995.
论公路桥梁景观设计 篇5
来源：《科技创新导报》第10期
摘 要:随着社会主义现代化经济的不断发展,对我国道桥建设的质量要求也在不断的提高。在施工建设的基础之上,桥梁景观设计同时也纳入了被关注的项目,并越来越受到有关部门的重视。伴随着其发展壮大的过程,还存在着一些问题,例如,建设管理机制问题、建筑师职业素质问题以及设计师设计风格等方面的问题也随之出现。所以,现代化桥梁景观设计也出现了一些新的设计建筑方法与趋势。如环境景观,桥梁夜景与桥梁景观CI等方面,这些就是现代桥梁景观与传统桥梁设计的不同之处。
关键词:桥梁景观 桥梁设计 城市景观
中图分类号:U2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X04(a)-0066-01
1 我国桥梁景观设计的现状及问题
我国桥梁景观设计历来都是桥梁建设中最让桥梁专家重视的一项内容,武汉长江大桥的景观建设就曾经聚集了一批艺术家、建筑师以及桥梁建设工程师为桥型、桥塔、桥侧观景台以及一些景观元素进行设计施工,武汉长江大桥直至今天还以其本身的景观等优美的设计成为城市的标志性建筑。
自从改革开放以来到本世纪初,我国共建成公路桥梁22.4万座,如此之多的桥梁本该为桥梁设计提供一个更加广阔的设计平台,但是,由于桥梁建设本身的传统功能使人们忽略了其景观建设或者对桥梁景观建设的心有余力不足,20世纪90年代末,厦门海沧大桥被认为是桥梁全面引入景观及环境美化设计的典范,后续武汉军山大桥、宜昌夷陵长江大桥等景观设计都证明着我国桥梁景观设计正在逐步的走向跟好的发展。
桥梁景观设计本身存在着一些误区。其一,桥梁景观包装式设计法。在桥梁设计或桥梁建筑界存在着一种普遍的传统思维,就是桥梁景观设计仅仅就是在桥梁设计完成后的一种包装。这种桥梁设计与桥梁景观设计分开脱节的做法是一种极大的误区。桥梁景观设计必须要尽早介入桥梁本身设计中,在桥梁建筑师对桥位勘测阶段就要介入到桥梁本身设计工作中,对桥梁建设的各个方面进行综合的思考,并使其成为一个完整的有机整体。另外,还要对桥梁建设设计方案从政治、经济、技术等多方面进行思考,以便所作出的决策方案的依据。
其二,桥梁景观设计的“伪桥型”现象,这种现象的出现的原因是建设管理部门对时代风尚的一种盲目的追求,也有桥梁设计者们毫无原则的阿谀奉承。如本身为梁板结构的桥,偏要附加上悬索,是桥梁形式与结构完全的不相符,这种违背桥梁设计基本原则的设计方案也是桥梁设计上的一种误区所在。
2桥梁景观设计的新趋势与新方法
2.1 桥梁的环境景观
桥梁景观,可以理解为设计桥梁的艺术。桥梁景观设计大师们将桥梁景观分解成六大部分,分别为:造型设计、线型设计、色彩设计、平面布局设计、装饰设计、肌理设计等六大设计部分。桥梁景观设计大师还对桥梁景观设计中的各个细节方面进行了详细的`阐述(符号学运用、历史文化及技术美学特征等方面的设计创作等),力图使桥梁功能、文化、美学与技术等方面均达到统一。
桥梁设计大师们对有关桥梁景观设计以及其内容的研究偏重于桥梁本体景观的设计,这也代表了我国桥梁建筑界对桥梁景观设计的传统认知方向。然而,桥梁的架设并不是孤立存在的,其本身景观总是要与当地环境,城市景观相辅相成,甚至其复合景观更具有较大意义。比如,武汉长江大桥与龟蛇两山的景观伴生,悉尼大桥与悉尼歌剧院的景观伴生都是如此。景观的相辅相成,相伴而生的效果是要自然环境和人文环境中的景观更加和谐并成为有机整体的目的存在。因此,桥梁的环境景观设计就成为了桥梁景观设计与研究的重中之重。
2.2 桥梁的夜景观
桥梁的夜景观与桥梁自身交通照明有着本质的区别。当然,我们不能否认功能性照明对夜景观有着一定的配合作用。桥梁夜论公路桥梁景观设计景观是照明科学与桥梁设计艺术的有机结合,是社会物质文明达到一定高度时,人们对城市景观多样化的必然要求,其结合是社会物质文化与精神文化的综合体现,桥梁夜景是桥梁景观表达其魅力的又一项重要元素,是桥梁自身空间与时间的结合与延伸。
虽然桥梁夜景观的设计规划与建筑本身夜景观设计有着相通之处,但桥梁本身的构造与形状格局使其本身也有着自身的规律。现代建筑夜景设计理念中提出了建筑与灯具相结合,建筑与灯具一体化的感念,桥梁夜景也应如此。无论是观赏性灯具还是隐蔽性灯具都应在桥梁设计初始便做考虑,并使其达到与桥梁整体相结合,是灯具与桥梁整体成为有机整体,以避免桥梁架设完成后灯具成为桥梁景观的负担。
2.3 桥梁景观CI
桥梁景观CI与城市景观CI都有着一样的几个步骤。首先,要慎重的处理桥梁本身形象的定位;第二是依据锁定为的形象以及分析得出的结果进行处理;第三,桥梁的标志性组件要依据上述结论进行具体设计;第四,桥梁景观的标志色的确定;第五,桥梁景观元素的CI设计。
桥梁设计中桥梁位置的选择探讨 篇6
【关键词】桥梁；设计；测量
[文章编号]1619-2737（2016）05-20-872
【Abstract】With the accelerated pace of construction of transport infrastructure， a large number of bridge construction project investment. Select the bridge in bridge design location occupies a very important position， for the security and stability of the entire bridge project has a greater impact. In addition， the construction of a bridge， the first bridge to choose a good location， at the bridge site design before， it must bridge site area of political and economic conditions， natural and geographical conditions and other various conditions detailed survey and measurement， selected bridge across the river location is critical. In this paper， the bridge work experience position selection in depth.
【Key words】Bridges；Design；Measuring
1. 概述
随着我国交通基础设施建设速度的加快，大量的桥梁工程投入建设。在桥梁设计中桥梁位置的选择占有十分重要的地位，对于整个桥梁工程的安全和稳定都有较大的影响。因此，桥位选择必须认真贯彻党的方针政策，从政治、经济、国防的需要出发，结合当地的实际情况，全面考虑各种影响因素，经过深入的现场调查与勘测，选择几个可能的桥位方案，征求有关部门的意见；既要考虑当前的需要，又要照顾将来的发展，经过全面分析研究和经济比较后，再确定推荐方案。
2. 桥位的测量
要确定桥梁的位置，首要任务是对现场进行详细的勘察，掌握科学的数据，在数据的基础之上绘制相应的图纸，主要包括以下几个方面：
2.1 桥位总平面图。
是以较小的比例尺测绘桥位附近较大范围的总图，供布设水文基线、选定桥位与桥接线、布置调治构造物与施工场地等总体布置使用。根据测量范围大小的实际情况来确定平面图比例尺的大小。
2.2 桥址地形图。
根据桥梁相关的设计参数来对桥址附近的地形进行测量，范围应该根据桥梁的实际设计需要来确定，从而绘制地形图。一般在桥轴线的上游约为桥长的 2 倍，下游约为 1 倍，在顺桥轴线的方向为历史最高洪水位以上 2m或洪水泛滥边界以外 50m。在绘制地形图的过程当中应该充分的考虑有可能对桥梁的设计产生影响的地形，进行详细的标注。如果有需要，可以对河底的等高线进行测绘。
2.3 桥址纵断面图。
根据河流历史洪水位的实际情况，确定测量的范围，绘制桥址的纵断面图，为河滩路基以及桥孔设计提供参考。一般应测至两岸历史洪水位以上 2～5m 或引道路肩设计高程以上。当桥梁墩台位于陡骏斜坡时，应在桥位上、下游增测辅助助断面。
3. 水文调查、勘测及工程地质勘察
3.1 水文调查与勘测的目的在于了解河流的水文情况，为桥位设计提供必要的水文资料。一般情况下，应进行下列各项工作：（1）水文站观测资料的收集；（2）形态调查；（3）水文观测及其它。
3.2 其中，桥梁设计对于所在位置的水温情况具有较高的要求，需要对附近的水文情况进行详细的调查和测量，只有对附近的水文环境有一个详细的了解才能够进行桥梁建设。水温调查勘测主要包括以下几个方面的工作：
（1）第一，调查和收集现有的相关的水温资料，通过掌握现有水温资料能够有效的了解当地历史水温情况，可以提供有力的参考。第二，形态调查。第三，进行相应的水温观测，如果还有其它的要求，可以根据实际需要进行相应的测量。
（2）此外，为了对当地的气象资料有一个很好的了解，应该向当地的气象部门进行沟通，获取当地的历史气象情况。同时对桥位附近的现有桥梁和水工建筑物也应进行必要的调查。
（3）为了确保桥梁建设的稳定性保证桥梁的安全，需要对桥梁位置进行工程地质勘查，掌握当地的底层情况。工程地质勘察是为了查明桥位区域的地层、岩性、地质构造、不良地质现象水文地质等工程地质条件，探明桥梁墩台和调治构造物处地基覆盖层与基岩风化层的厚度、基岩的风化与构造破碎程度、软弱夹层的情况及地下水的状态，测试岩土的物理力学特性，提供地基的基本承载力数据或桩壁摩阻力数据，并对边坡及地基的稳定性，不良地质的危害程度和地下水对地基的影响程度等，作出评价。
（4）工程地质勘察主要进行桥位区域的地质调查和测绘，地质勘探和测试，天然建筑材料
的调查和料场的测绘，以及必要的试验工作。对于地质情况复杂的地基，配合设计和施工，进行施工检验，鉴定岩土地基特性，并提出处理措施的建议。
（5）最后，应编写工程地质报告，阐明桥位区域的工程地质条件，作出评价，提出建议。
4. 桥位选择
桥梁位置的选择对于后期的施工以及施工完毕桥梁投入使用之后的安全性和稳定性都有直接的影响，因此在进行桥位选择时，应考虑下列各项基本原则：
4.1 基本原则：
（1）桥位服从路线的总方向并满足桥头接线的要求。
（2）应从政治、国防和国民经济发展的要求出发，结合公路、铁路、水利、航运、市政等各方面的近远期规划，尽可能互相协调配合。
（3）要照顾群众利益，尽量少占良田，避免拆迁有价值的建筑物，避免桥前壅水威胁河堤安全和淹没农田、村镇
应考虑到施工场地、材料运输、设置便桥等方面的要求，以及建桥后养护的方便
桥轴线一般应为直线，否则宜采用较大的平曲线半径和较小的纵坡。
4.2 水文和地形方面的原则。
（1）应尽可能选在河道顺直、水流稳定、滩地较窄较高、河槽较深且能通过大部分设计流量的河段上。
（2）应避免选在河叉、岛屿、沙洲、旧河道、急弯、石梁、汇河口以及容易形成流冰、流木阻塞的河段。更不能选在支流河口的下游，以免造成桥下大量淤积。
（3）桥轴线应尽量与洪水主流流向正交，宜设在河滩与河槽流向一致的河段上。否则，在不通航的河流上，当河槽流量占 70%以上时，则以河槽流向为准，当河槽流量占 30%以下时，则以河滩流向为准，介于两者之间时则以平均流向为准。
（4）与河岸斜交的桥位，应避免在引道上游形成水袋与回流区，以免引道路基遭受水害；不可避免时，应设置截水坝将其封闭。
（5）应考虑到河床在桥梁使用期限内可能发生的变形。
4.3 地质方面原则。
（1）应尽可能选在河床有岩层或土质坚实、覆盖层较浅的地段，避免选在岩层有断层，溶洞，石膏，侵蚀性盐类的地段，以及其它不宜于建造墩台基础的地段。
（2）应选在地质条件较好，河岸土质稳定的地段，避免桥头引道通过滑坍、泥沼及其它地质不良地段。
（3）地震区的桥位选择应按交通部颁发的有关规定执行。
4.4 航运方面的原则。
（1）应选在远离浅滩急弯的顺直河段上，其顺直长度，在桥轴线的上游不宜小于最长拖队或木排长度的三倍，顶推船队长度的四倍，在桥轴线的下游则不宜小于最长拖船队或木排长度的一倍半，顶推船队长度的两倍。
（2）一般应选在航道稳定、具有足够水深的河段上，如不稳定，通航孔布置应留有余地。
（3）桥轴线应与航迹线垂直（设计通航水位时），如斜交时，桥轴线的法线与航迹线的交角不宜大于 50，否则应增大通航跨径。
（4）在流放木排的河段上，宜选在码头、贮木场或木材编排场的上游。
4.5 其它方面的原则。
（1）在城针附近的桥位，既要考虑城镇规划的要求，又要尽量避免通过市区；并应与治河、防洪、环境保护等规划相配合。
（2）在旧桥附近的桥位，一般宜选在旧桥的下游，如旧桥下抛有片石或有落梁等情况时，则宜选在上游，两桥的间距应根据通航、施工等的要求而定。
5. 结语
桥位选择是桥位勘测中的一项重要工作。桥位选择不但对桥梁的稳定、工程造价、施工与养护等有直接影响，而且与桥头的线路工程、当地的农田水利、建设规划、航运和群众利益等都有密切的关系。因此，桥位选择必须认真贯彻党的方针政策，从政治、经济、国防的需要出发，结合当地的实际情况，全面考虑各种影响因素，经过深入的现场调查与勘测，选择几个可能的桥位方案，征求有关部门的意见；既要考虑当前的需要，又要照顾将来的发展，经过全面分析研究和经济比较后，再确定推荐方案。
参考文献
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对桥梁防护设计与环境保护的研究 篇7
一、桥梁的发展历史及环境危害
(一) 古代时期
古代时期的桥梁一般只注重其实用性以及安全性, 因此, 大部分的桥梁都是用木头、石材料建造而成的, 并由建桥材料的不同分别命名为木桥和石桥。石桥的样式多为石拱桥。现金保存比较完整且具有代表性的是赵州桥。木桥由于其自身的局限性, 往往出现在跨径比较小的地方, 木拱桥的出现打破了木桥的局限性, 在我国的西南地区有用竹篾缆造的竹索桥。由于石料的性质原因, 在一定条件下难以被大自然的自净能力所处理, 因此, 废弃石料是环境方面的一个难题。木材会在空气中多种物质的缓慢氧化下逐渐枯朽至消化, 并且对土地有滋润的作用。
(二) 近现代时期
1铁桥
近代时期的铁桥主要包括铸铁桥和锻铁桥两种。对于铸铁桥来说, 铸铁比较性脆, 并且2比较差, 因此常用于作拱建造材料。锻铁的应力比铸铁好, 19世纪中期跨径大于60m~70m的公路桥一般都采用锻铁链吊桥。
2 钢筋混凝土桥
在二战以后, 钢筋混凝土桥得以较大发展, 我国于一九六四年在该建筑物的基础上, 在江苏无锡创造并建立了钢筋混凝土双曲拱桥。该桥由拱肋和拱波组成, 纵向和横向均有曲度, 横向也用拱波形式。在无锡建筑成功的基础上, 我国于1972年又建成了湖南长沙湘江大桥。
3 钢桥
钢桥的出现源于二战以后各方面都比较出色的钢材的出现, 包括强度较高, 韧性较好, 抗疲劳以及耐腐蚀的性能都比较优越, 同时高强度螺旋的出现等, 使得钢桥在一定程度上户的了较大的发展。
4 钢斜拉桥
近几十年来, 钢斜拉桥得到了发展。以瑞典的海峡大桥为例, 该桥建于1956年, 该桥也是世界上第一座钢斜拉桥。这座桥的斜拉索在塔左右各两根, 由钢筋混凝土板和焊接钢板梁组合作为纵梁。
钢铁结构的出现在一定意义上是科技的进步, 但对于废弃钢材的回收和处理是难度比加大的, 在这个过程中, 对环境造成了一定的消极影响。
二、桥梁的腐蚀问题现状
(一) 大气腐蚀
近年来, 我国经济取得了比较快速的发展, 然而在经济发展的同时, 却没有注意对环境的保护问题, 致使我国部分地区出现了酸雨, 这些因素在一定条件下也影响着我国桥梁的寿命年限等问题。
酸雨是由于空气中的二氧化硫以及三氧化硫等气体过量导致的, 这些气体与空气中的水分结合, 最终导致降落的雨水呈酸性。对于当今的桥梁来说, 很多的结构都是钢结构, 钢结构是铁与一定含量的碳相结合的产物, 铁在空气中能够与水和空气中的氧气产生化学反应, 从而导致钢结构的腐蚀。
(二) 海洋腐蚀
海水的p H值呈碱性, 并且还有种溶有一定量的氧气, 这些因素都导致钢材结构在海水中容易氧化从而被腐蚀, 并且由于海水中的金属离子的活泼性等问题, 使得钢材在海水中发生了腐蚀速率非常快的电化学腐蚀。海洋的周期性或间接性的波浪可以将桥梁分为四个影响区, 分别为:飞溅区、潮差区、全浸区以及海泥区。其中海泥区的腐蚀由于海底的沉积物含盐量高且电阻率低, 因此, 海泥区的腐蚀程度是比较快的, 同时海泥区作为多种海洋生物的栖息地, 其生命活动也会改变导电介质等, 对腐蚀的影响是不可忽略的。
三、基于环境保护下的桥梁防护设计
基于桥梁在大气以及海洋中的腐蚀问题, 且面对环境保护的现状, 因此本文提出以下防护设计:
(一) 合金
利用合金的形式提高钢材结构的抗腐蚀能力, 该方式为利用部分金属的活泼性比较强, 在空气中自动形成比较致密的氧化薄膜的原理, 例如金属铝, 在一定意义上可以使得避免钢材与空气相接触, 从而杜绝化学反应条件, 该方法的处理过程中, 并不会造成对环境的破坏且能够延长钢结构的使用寿命, 因此, 该方法是可行的, 在进行合金制造的过程中需要要对合金的金属量配比进行科学的设计。
(二) 有机涂料
涂料作为一种比较常见的方法, 也可以应用在钢结构的抗腐蚀过程中。涂料的选择是一个科技含量比较高的问题。涂料中的化学成分等问题也是非常重要的, 对于很多涂料来说, 虽然起到了隔绝的作用, 但对环境造成了污染。对于当今的化学科技来说, 有机化学作为一个研究热点, 可以将有机涂料进行科学配比, 在达到阻隔作用的同时, 也避免对环境造成污染。
结语
近年来, 桥梁在其不断发展的过程中, 对环境也造成了一定消极影响。本文基于环境保护的前提下, 分析了桥梁的发展历史及其对环境的作用, 并对当今条件下的影响桥梁钢结构的两个方面做出了比较细致的分析, 在该分析的基础上提出桥梁的防护设计, 以期对我国的桥梁防护设计达到指导效果。
参考文献
[1]周正宇.地铁邻近既有桥梁施工影响分析及主动防护研究[D].北京交通大学, 2012.
海洋环境下混凝土桥梁耐久性设计 篇8
滨海环境下出现的病害主要体现在以下几方面:1)混凝土方面:开裂,渗漏,侵蚀,碳化,破碎等;2)钢筋、钢束方面:锈蚀,脆化,疲劳,应力损失等;3)粘结方面:钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的削弱、锚具的失效、注浆不密实等。
1 海洋环境下混凝土桥梁病害分析
通过对区域内大量旧桥调查分析发现,引起桥梁病害的原因存在于环境影响、结构设计、施工及维护等各个环节。主要原因有5个:1)没有考虑特殊环境下桥梁的抗腐蚀、混凝土的抗渗等因素;2)随着经济的发展,交通量增大,载重等级发生变化;3)指导思想注重于材料的节省,安全度低,造成断面单薄、安全储备低,典型的是双曲拱;4)桥梁耐久性差和年久老化,如砖拱桥;5)设计失当或者施工质量差。
1.1 环境影响
桥梁的施工及使用环境总是与设计的环境有一些差别,因此环境的影响是非常重要的。混凝土的抗拉强度大约是其抗压强度的10%,由于早期的水化热影响、干缩应变反应强烈,加上环境、温度、湿度、日晒雨淋、冲击荷载的影响,混凝土结构很容易产生裂缝。
开裂后,由于水分子、氯离子的侵入,导致钢筋面层的钝化,从而使钢筋腐蚀,破坏了钢筋表面与混凝土之间的化学胶结力,其直接后果是钢筋与混凝土不能很好的协同工作。混凝土构件的强度和刚度逐渐削弱,最终导致结构的耐久性破坏。
1.2 结构设计理论和结构构造不完善
虽然在许多国家的设计规范中都明确规定钢筋混凝土结构的耐久性要求,但是,这一宗旨并没有充分地体现在具体的设计条文中,导致在工程设计中普遍存在重视结构强度设计而轻视甚至忽视结构耐久性设计、重视承载能力极限状态而不重视正常使用极限状态、重视结构的建造而不重视结构的维护等现象。许多设计人员不从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护以及从设计、施工到使用全过程等方面去加强和保证结构的耐久性和安全性。有的结构整体性和延性不足,冗余性小;有的计算图式和受力路线不明确,造成局部受力过大;有的混凝土强度等级过低、保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄,这些都削弱了结构耐久性。虽然可能满足了设计规范的强度要求,但仅用了几年就因为结构耐久性出了问题而影响了结构安全。
过密的钢筋导致钢筋间的骨料和胶结材料不多,且粗、细骨料分布不均匀,振捣施工非常困难,难以保证钢筋混凝土构件的密实度和强度,容易形成蜂窝麻面,甚至空洞。另外,断面小、钢筋密导致不易保证保护层厚度的最低要求,造成混凝土构件表面抗碳化年限不足,以致钢筋锈蚀,影响结构的耐久性和安全性。
2 海洋环境混凝土桥梁设计
对于海洋环境桥梁设计,新规范已经考虑了桥梁的耐久性问题,对于桥梁所处环境进行了分类,并提出了一些强制性设计要求。目前,关于桥梁耐久性的相关研究正在进行,但根据既有旧桥的情况可以总结出滨海环境下桥梁设计应该注意的一些问题。
2.1 桥梁结构设计
很多桥梁病害通常与施工质量有关,但也要看到,在桥梁设计领域还有许多可以改进的地方,有些设计考虑不周是桥梁病害的根本原因。许多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算上的安全度需要,而忽视从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为错误等方面去加强和保证结构的耐久性和安全性。对于海洋环境新建桥梁或者危桥拆除重建,必须从结构材料、构造、维护等方面整体考虑进行设计。主要考虑以下几个方面:
1)尽量采用全预应力结构,对主桥纵、横向均施加预应力,保证截面在使用阶段不出现拉应力,防止结构出现裂缝。优先选用具有高屈服强度,高水平断裂韧性、耐腐蚀的高性能钢材。使用环氧涂层钢绞线和钢筋,以防止钢绞线和钢筋腐蚀。
2)适当提高混凝土的等级,优先高性能混凝土,由于位处海洋环境中,保证最小混凝土保护层厚度,也可以加大混凝土保护层,例如主梁和墩柱主筋保护层40 mm以上、箍筋25 mm以上,桩基可用净保护层50 mm～90 mm。甚至在构件外包一层素混凝土,以防止构件的腐蚀和破坏。
3)对于普通钢筋混凝土构件,严格控制其裂缝宽度,如控制在0.1 mm以内。裂缝的出现会严重影响桥梁的耐久性与安全性。
4)选择适当的结构断面,配置适当间距的钢筋,可使混凝土粗、细骨料分布均匀,容易振捣,保证混凝土的密度和强度。某些情况下混凝土密实程度不好的,采用自密实混凝土。尽量选用箱形断面,提高结构的整体刚度,减轻桥梁的疲劳振动。混凝土外露面的边缘、棱角、沟槽均应呈圆弧形。
2.2 混凝土防腐设计
考虑了滨海环境混凝土的耐久性问题,设计过程应参考JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范中二类、三类环境的设计要求以及JTG-T B07-01-2006公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范的相关要求,满足结构混凝土耐久性的基本要求。
1)桥台承台、台身,桥墩系梁、墩柱,桩基础部位使用耐腐蚀混凝土。
2)混凝土拌合物中氯离子含量最高限值按水泥重量的0.15%计。
3)最大水灰比不应大于0.5,最小水泥用量不小于300 kg/m3
4)最低混凝土强度等级为C30,最大碱含量为3.0 kg/m3。
5)混凝土抗渗等级应达到W12,混凝土加入2%的GF-01型阻锈剂。
3结语
由于环境的影响对桥梁产生的病害已经具有一定普遍性,尤其在沿海地区,造成了许多桥梁建成服役十多年就要进行加固维修甚至拆除重建。海洋环境下混凝土桥梁结构的耐久性和安全性可以通过桥梁结构设计、构造处理和结构材料等方面得到加强。
通过从结构材料、构造、维护等方面整体考虑进行设计,可以提高海洋环境下混凝土的耐久性,延长桥梁的使用寿命。
摘要：介绍了海洋环境下混凝土桥梁由于环境的影响出现较为常见的病害,有针对性地分析了病害的产生原因,根据已有危桥的经验教训对海洋环境下混凝土桥梁结构设计提出了一些建议,以提高混凝土桥梁的寿命。
关键词：混凝土桥梁,滨海环境,处治技术,耐久性,设计
参考文献
[1]李田,刘西拉.混凝土耐久性分析与设计[M].北京:科学出版社,1999.
[2]李宏毅.结构耐久性应用研究现状综述[J].重庆建筑大学学报,2001(4):98-103.
[3]陈艾荣,吴海军.基于耐久性的桥梁设计的几个原则[J].上海公路,2003(sup):116-121.
[4]彭栋木,冯建华.桥梁结构耐久性设计[J].深圳土木与建筑,2006(3):47-49.
桥梁环境景观设计 篇9
在我国近海地区的桥梁中,常有因腐蚀防护措施不到位或耐久性设计不完善等原因,发生严重钢筋锈蚀破坏而重建或加固的事例。根据JTG/T B07-01-2006公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范的相关规定,海洋环境对应的环境作用等级为D—F级,即腐蚀程度为严重到极端严重。因此,在海洋环境中建设混凝土桥梁时,因钢筋腐蚀导致的结构耐久性问题必须引起我们的充分重视。本文介绍了钢筋腐蚀与结构耐久性的关系,以及目前桥梁上常用的腐蚀防护技术,并结合现行规范和国内外相关耐久性设计资料,针对混凝土桥梁提出了耐久性设计要点,以供海洋环境中的混凝土桥梁的耐久性设计参考借鉴。
2 钢筋腐蚀与结构耐久性的关系
2.1 钢筋腐蚀的危害
钢筋腐蚀的具体危害主要归结为以下三点:1)胀裂破坏。由钢筋锈蚀后体积膨胀所引起的拉应力将使混凝土顺筋开裂,这将进一步加剧了钢筋的锈蚀速度。2)影响钢筋与混凝土之间的粘结性能。钢筋锈蚀后,将从胶结力、摩擦力和机械咬合力三方面弱化钢筋与混凝土之间的粘结。3)引起钢筋的应力腐蚀与脆断。
2.2 钢筋腐蚀与结构寿命的关系
一般地,钢筋腐蚀与结构寿命的关系如图1所示。t0～t1阶段,碳化前锋面逐渐到达钢筋表面或Cl-在钢筋表面的浓度积累达到临界值,钢筋钝化膜不再稳定,开始活化。t1～t2阶段,钢筋开始发生局部腐蚀,腐蚀产物积累膨胀最终导致混凝土保护层开裂。t2～t3阶段,钢筋严重锈蚀,混凝土保护层大面积开裂,钢筋与混凝土粘结力逐渐丧失,导致计算简图彻底改变,结构承载力丧失。对于常见的海工混凝土结构使用年限预测模型,一般将临界锈蚀点t1或胀裂点t2视作耐久性极限状态[1]。
3 常用腐蚀防护技术
1)采用高性能混凝土。掺粉煤灰的低水胶比的高性能混凝土,与同水胶比的未掺粉煤灰的混凝土相比,氯化物的渗透性能要低1个～2个数量级。通过有效地提高抗渗性能、抑制碱集料反应及增强护筋效果,提高了混凝土耐久性。
2)采用涂层保护技术。混凝土表面的涂层可以阻止氯离子侵蚀和混凝土碳化深入混凝土内部。常用的主要有聚合物改性水泥砂浆和渗透型涂层两种。
3)采用钢筋阻锈剂。阻锈剂通过提高氯离子产生腐蚀的临界值来稳定钢筋表面的氧化物保护膜,从而达到延长使用寿命的目的。该技术被美国混凝土委员会(ACI)确认为钢筋防护的长期有效措施之一。
4)采用环氧涂层钢筋。环氧涂层钢筋利用环氧涂层与钢筋优良的粘结力,阻隔外界腐蚀介质对钢筋的侵入,从而延长混凝土结构的使用寿命。美国试验与材料学会的调查结果显示,采用环氧涂层钢筋可延长结构使用寿命20年左右。鉴于其优点,杭州湾跨海大桥在腐蚀严重的浪溅区现浇墩身中采用了环氧涂层钢筋[1]。但是,在涂层不完整情况下,局部锈蚀发展常常比无涂层钢筋还快。因此保证膜层的完整性是环氧涂层钢筋有效性的关键。
5)采用纤维增强塑料(FRP)筋。FRP筋具有轻质、高强、耐腐蚀性强等优点。单向碳纤维束配合高性能混凝土使用,将彻底解决针对预应力钢筋的腐蚀所引起的混凝土桥梁破坏问题,并可使结构使用寿命长达100年。目前,经济因素是FRP筋替代普通预应力钢筋的最大障碍,但在恶劣的海洋环境中建设桥梁时,其适用性和经济效益值得进一步探讨研究。
6)采用阴极防护技术。阴极保护法(CP法)是最常用的一种电化学保护法,主要有牺牲阳极CP法和外加电流CP法两种。近年来,阴极防护技术不仅应用于已受氯离子腐蚀的结构的修复,还应用于新建结构,并取得了良好效果。杭州湾跨海大桥作为我国首个应用阴极防护技术的钢筋混凝土结构,在南、北航道桥主墩承台、塔座及下塔柱处浪溅区,设置了外加电流阴极防护系统。采用全自动监控系统自动调节电量的方法,使结构钢筋始终处于阴极状态而不发生锈蚀,保证最少100年的使用年限[2]。
4 桥梁结构的耐久性设计要点
4.1 严格控制混凝土的水胶比与强度等级
影响混凝土结构耐久性的首要因素是混凝土的密实性,所以为了保证混凝土的密实性,首先要规定最大水胶比的限制。《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》提出以最低强度等级与最大水胶比进行双控。此外,关于最小水泥用量、最大氯离子含量和矿物掺加料比例等限制规定,设计时应遵照执行。
4.2 严格选取最小混凝土保护层厚度
一般来说,钢筋的锈蚀总是从最外侧分布筋及箍筋开始的,并能引起混凝土开裂和剥落。所以在耐久性设计中,混凝土保护层厚度的选取首先要考虑到分布筋及箍筋的需要,同时应充分考虑到保护层施工偏差的影响。故建议采用的保护层厚度,应该是规范规定的最小厚度与一定施工允许误差之和。
4.3 采用塑料波纹管和真空辅助压浆
对于预应力混凝土结构,孔道的不密实极易造成高应力状态下预应力筋的锈蚀。为增强预应力孔道压浆的密实性,提高预应力体系的耐久性,桥梁预应力混凝土梁采用耐腐蚀、密封性能好的塑料波纹管配合真空辅助压浆技术,作为预应力混凝土结构的耐久性措施之一。
浆体性能是真空辅助压浆成败的关键,为此专门需根据《公路桥涵施工技术规范》进行了浆体配合比设计。浆体水灰比要求控制在0.30～0.35,浆体强度不小于主体结构混凝土强度的80%。灌浆方向由下往上,灌浆速度控制在30 L/min～45 L/min,当孔道各处浆体一致时,方能停止灌浆[4]。
杭州湾跨海大桥的相关试验表明[1]:采用高性能真空辅助压浆助剂配置的浆体和配套的压浆工艺进行真空压浆,孔道浆体饱满、密实,可有效提高预应力系统的耐久性。
4.4 采用多束少根的预应力束,对锚头采取多重保护[4]
增加钢绞线束的数量,减少每束中的钢绞线根数,以减轻在单束遭受腐蚀或更换时对整个桥梁的影响。对锚头至少采取四重保护,包括灌浆、带O形环的耐磨塑料锚帽、封锚涂层以及封锚混凝土。
4.5 加强构造配筋,防止和控制混凝土裂缝
当混凝土开裂后,侵蚀速度将大大加快,使耐久性进一步退化。控制混凝土裂缝,除了按规范要求进行正常使用状态的检算外,更重要的是通过构造措施控制施工及使用过程中出现的大量非工作裂缝。重视水平构造钢筋和箍筋在控制温度裂缝和收缩裂缝中的作用,提高相应部位钢筋的配筋率和钢筋间距。
4.6 加强桥面防水设计,保证桥梁密水性
桥面铺装应采用密实性较好的C30以上的混凝土,混凝土铺装层内应设置钢筋网,防止混凝土开裂,并采用复合纤维混凝土和在混凝土中掺入水泥基渗透结晶材料。桥面铺装层顶面应设防水层,特别是负弯矩段更应十分重视防水层设计。加强泄水管及伸缩缝处的细部排水设计,防止水分从该处渗入梁内。对阶段施工的桥梁,各节段间应该用环氧树脂密封。尽量避免在桥面上开孔,不得已开孔时,应开锥形孔,以便于回堵[4]。
5 结语
海洋环境中的混凝土桥梁应根据所处的环境进行耐久性设计,这是接受无数工程经验和教训后,在桥梁设计时必须考虑的重要问题。提高结构耐久性,对节约资源和保护环境意义重大。桥梁设计者应根据以防为主的战略方针,选择最佳腐蚀防护措施、优化结构设计方案,以有效延长混凝土桥梁的实际使用寿命。
摘要：针对海洋环境混凝土桥梁的腐蚀问题,介绍了钢筋腐蚀与结构耐久性的关系及常用腐蚀防护技术,并结合现行规范和国内外相关资料,提出了混凝土桥梁耐久性设计要点。
关键词：海洋环境,混凝土桥梁,腐蚀防护,耐久性设计
参考文献
[1]张宝胜,干伟忠,陈涛.杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性解决方案[J].土木工程学报2,0063,9(6):72-77.
[2]吕忠达.杭州湾跨海大桥关键技术研究与实践[M].北京:人民交通出版社2,009.
[3]刘钊.桥梁概念设计与分析理论[M].北京:人民交通出版社2,010.
桥梁环境景观设计 篇10
1.1 前言
我国经济发展跨入21世纪, 铁路也进行了大规模的建设, 如何在这种大规模、建设工期紧的条件下, 更好的保证各项铁路桥梁工程的安全、耐久性, 就显得极为重要。
1.2 背景
根据欧美国家桥梁的发展表明, 如果在桥梁的设计和建造时期对安全与耐久性考虑不足, 将会在桥梁的运营和维护中付出惨重的经济代价。在我国, 也已经出现了许多因耐久性不良而过早报废的桥梁, 如北京西直门立交桥使用仅19年, 就因严重剥蚀和钢筋锈蚀破坏等原因于1999年报废重建。
目前, 由于忽视耐久性, 在桥梁运营时用于维修将可能耗费数倍于当初这些工程施工建设时的投资。作为一个桥梁工作者, 这些教训应该值得我们借鉴, 当下在铁路大规模的建设中, 我们应该思考这样一个问题:“我国桥梁的发展应该走向何方并采取哪些措施才能尽量避免上述已有的惨重教训?”
2 铁路桥梁混凝土的耐久性
铁路混凝土结构的耐久性应根据结构的设计使用年限、环境类别及其作用等级进行设计。
2.1 根据设计使用年限级别可划分
2.2 环境类别及作用等级
铁路混凝土结构所处环境类别分为碳化、氯盐、化学侵蚀、盐类结晶破坏、冻融破坏和磨蚀环境。不同的环境类别又可根据不同的环境程度分为不同的作用等级。
氯盐侵蚀原理:盐渍土或岩盐地区, 由于地基土、地下水中含有大量氯离子, 离子的渗透会极大地加剧混凝土结构的腐蚀:
1) 氯离子的侵入:在水分浸透的同时, 由于碳酸气、氯离子的渗透引起混凝土中性化。
2) 钢筋的腐蚀:由于浸入的水、气、氯离子等, 钢筋被腐蚀。即使不中性化, 钢筋表层所含磷分, 也会使钢筋发生腐蚀。
3) 裂纹的产生:由于钢筋被腐蚀、体积膨胀 (2.5倍) , 混凝土产生裂纹。
4) 强度降低:腐蚀物质从裂纹处进一步浸入, 加速钢筋的腐蚀、体积膨胀, 从而降低混凝土强度。
总之, 腐蚀会造成混凝土结构的强度降低, 大大缩短桥梁的使用寿命。因此采取必要、合理的防腐措施, 将制约结构的安全、耐久性使用年限。
3 铁路桥梁工程耐久性防腐措施
铁路桥梁工程中, 耐久性工程措施主要涉及混凝土原材料的选择、配合比、结构构造措施及附加防腐措施等:
1) 侵蚀原理
研究防腐技术的目的, 在于使结构物从投入使用, 到内部钢筋开始锈蚀的时间尽可能的接近设计寿命。完全保证混凝土与氯盐环境的Cl-隔绝是不可能的。重要的是如何有效控制氯盐总量限定在规定的范围之内。依据钢筋在氯盐环境中的电化学和腐蚀机理:凡是能有效阻止混凝土PH值下降、保证钢筋界面上的钝化膜不活化、维持界面双电层的电位恒定、避免钢筋表面去极化的发生, 就能够有效地控制腐蚀的发生, 也即防腐技术。
2) 防腐措施
(1) 增厚结构钢筋净保护层
根据环境氯盐侵蚀程度, 合理选用保护层厚度。施工中, 选用原材料中所含氯盐总量控制在限定值之内。大量工程实践和试验表明, 处于氯盐环境中的混凝土表面12mm深度内的氯离子浓度远远高于25~50mm深度范围。因此混凝土钢筋净保护层的设计厚度应不小于45mm。
(2) 优选原材料和阻锈剂
水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。这些水泥中的水泥石Ca (OH) 2含量低, 能够预防氯盐对水泥石的溶解和溶出, 并防止氯盐与水泥石发生碱集料反应, 以及由此产生的混凝土松散、露骨和脱落。粗骨料应尽量选择高碱性的碳酸岩碎石 (与水泥有高强度的胶结力;形成高碱性的环境, 使钢筋界面的钝化膜长期处于钝化态) 。细骨料尽量采用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、孔隙率小的天然中粗河砂, 以防止海砂带入氯盐。同时优选适合本工程的钢筋阻锈剂, 阻止Cl-离子对钢筋的腐蚀。
(3) 采用三组分胶结材料及涂层
降低腐蚀介质对混凝土的渗透性, 是防止Cl-进入钢筋表面最直接的方法之一。通常采用在混凝土中掺加一定量的微硅粉、粉煤灰或磨细矿渣。水泥、微硅粉、粉煤灰称为三组分胶结材料。由此制成的混凝土, 具有极低的渗透性和很高的抗Cl-渗透能力, 同时具有低热、经济等优点。微硅粉可以提高混凝土的耐磨性, 和粉煤灰能有效降低活性集料含量及总碱量, 避免碱集料反应发生。此外混凝土表面涂层是防止钢筋锈蚀的第一道防线, 涂层能在一定时期内有效防止腐蚀介质浸入, 但因其使用寿命的限制而不能广泛使用。目前与混凝土寿命匹配的水泥基聚合物涂层、砂浆层成为混凝土表面保护层的首选。
(4) 钢筋保护处理
对钢筋保护最有效的即为涂刷钢筋保护模。在氯盐环境侵蚀程度较为严重的地区, 往往采用环氧涂层钢筋:即在普通钢筋表面制作一层环氧树脂薄膜保护层的钢筋, 涂层厚度一般在0.15mm-0.30mm。用环氧树脂粉末以静电喷涂方法制作:将普通钢筋表面进行除锈、打毛等处理后加热到230多摄氏度的高温, 再将带电的环氧树脂粉末喷射到钢筋表面, 粉末颗粒吸附在钢筋表面, 并与其熔融结合, 经过一定养护固化后便形成一层完整、连续、包裹住整个钢筋表面的环氧树脂薄膜保护层。涂层以其不与酸、碱等反应, 具有极高的化学稳定性和延性大、干缩小, 与金属表面具有极佳的粘着性的特点, 在钢筋表面形成阻隔其与水分、氧、氯化物或侵蚀性介质接触的物理屏障, 同时, 还因其具有阻隔钢筋与外界电流接触的功能而被认为是化学电离子防腐屏障。涂层钢筋目前大多应用于钢筋混凝土结构, 施工技术成熟, 同时可大大提高结构的耐久性, 当然工程造价会有所增加, 但从成本效益分析来看, 是十分值得的。
4 工程实例
哈罗铁路位于新疆维吾尔自治区哈密地区、吐鲁番地区和巴音郭楞蒙古自治州境内。本项目北起哈密货车南环线的哈密南车站, 向西上跨南环线后折向南穿哈密盆地, 经哈密工业园区、大南湖煤田, 沿哈罗公路穿越库鲁塔格低山丘陵区, 经罗布泊平原区的罗北区, 向西南到达罗中站 (罗布泊镇) 。
罗布泊湖积平原区属第四系晶间孔隙潜水及浅层承压水, 水质极差, 主要离子含量为:CL-:16023.4~170248mg/l, PH值:5.90~6.75;多为饱和卤水, 对混凝土工程具有超氯盐侵蚀性, 环境作用等级为L3。铁路桥梁在本段落设置时, 为保证结构安全、耐久性的实施, 需要在结构设计中增加附加防腐措施:
(1) 增大结构钢筋净保护层厚度。
(2) 对所有裸露在外的钢构件均采用“防腐涂装体系”;混凝土表面涂刷防腐涂层。以避免地下毛细上升及雨后盐雾造成结构外露面及各种钢构件的损坏。
(3) 混凝土中添加部分多功能复合外加剂, 如:钢筋阻锈剂, 格雷丝纤维等, 以增强混凝土自身的抗腐蚀性, 增大混凝土的致密性, 从而减小施工后混凝土表面的裂缝, 降低结构混凝土表面的渗透性。同时浇筑混凝土时, 采用透水模板衬里, 提高表面混凝土的密实度。
(4) 基坑采用浸渍沥青砖护壁、基底设置隔离层防渗、注浆填塞岩盐空洞等措施, 将基础与地基土岩盐隔离从而降低岩盐和地下卤水的侵蚀;同时严格施工中的工序控制与质量。
该项目2012年11月建成投入使用。经过现场施工, 证明了设计中采用的防腐措施切实可行、有效, 具有较好的可操作性, 满足结构安全、耐久性的要求, 达到了预期的目的, 为确保铁路实际生产效率达到设计能力, 使其社会、经济、技术效益显著。设计方案以前瞻性的思维、规划、措施开展设计, 为桥涵工程创造有效的措施保障。
目前在工程界, 针对盐湖区的防腐经验并不很成熟, 各种处理措施亦未得到时间上准确的验证, 随着科技的进步, 各种试验成果的实际应用, 必将会日趋完善, 以保障结构耐久性的实施。
5 结语
设计阶段是整个建设过程中技术含量最高, 难度最大, 最为关键的环节。设计方法、理论的选取将直接关系到铁路桥梁的建造和使用的安全和耐久 (重要工程, 其设计使用年限在100年以上。从桥梁全生命周期的综合造价考虑, 应该使设计、施工、运营、维护、维修乃至拆除的综合费用最低, 并且考虑桥梁在使用过程中可能遇到的各种意外事件, 使用阶段的风险在设计阶段就有充分的考虑, 能够更大程度上保证结构的安全和耐久) 。
结构各部件的寿命不是完全相同的, 因而结构寿命期内功能的保证, 必须从设计、施工、材料、检测、维修、加固整个过程来考虑, 保障结构在生命期内的结构可检性、可换性、可修性、可控、可强性和可持续性。
文章内容并不新鲜, 作者只是从目前国内桥梁建设中, 对于工程耐久性的部分实施措施做了进一步的剖析, 使铁路工程建设各个部门、单位都来关心工程建设百年大计中的新问题。文中的理解可能偏颇, 期望大家讨论指正。
摘要：针对目前铁路建设中对于桥梁工程, 如何将结构安全、耐久性融入工程建设的各个阶段, 保证项目工程达到合理的设计使用寿命, 提出了几点建议。特别是在结构防腐措施方面, 结合实际工程加以剖析, 通过实践总结出了一套较为可行的处理措施。对于今后如何更好的进行铁路桥涵设计具有一定的参考价值。
关键词：铁路桥梁,耐久性,防腐
参考文献
[1]《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》铁建设[2005]157号
[2]《环氧树脂涂层钢筋》JG3042-1997
城市桥梁规划设计 篇11
关键词：城市桥梁城市规划桥梁规划
中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：1007-3973(2011)006-119-01
城市桥梁是城市交通系统的重要组成部分，城市桥梁是城市交通网络的枢纽，对交通运输，缓解交通压力起到重要的作用。一般的城市桥梁包括人行过街天桥，立交桥，跨河桥以及跨铁路桥等。由于城市桥梁体现了一座城市的人文气息，展现了城市的现代化发展程度，因而有必要对城市桥梁进行规划和设计。城市桥梁的规划和设计主要依据城市整体规划、城市的环境，还有城市的经济发展水平来制定。
1城市整体规划
城市的整体规划是研究城市的未来发展、城市的合理布局和综合安排城市各项工程建设的综合部署，是一定时期内城市发展的蓝图，也是城市管理的重要组成部分。而城市桥梁规划则主要考虑以下几方面：
1.1符合城市交通规划
城市桥梁规划设计要与已有的道路网达到统一，符合城市道路网特征。满足城市交通规划要求。同时城市桥梁规划要实现交通通行能力的需要，桥梁规划设计要具有一定的前瞻性，要既能满足目前通行能力要求，又能满足在未来使用期内通行能力的要求。
1.2符合城市区域功能规划
桥梁连接城市不同功能的区域，为满足城市发展，功能的需要，要依据区域特点选择不同的桥梁，建成不同的形式，来满足不同的使用要求，同时还要使城市的功能区紧密相连、协调运作。
1.3满足规定的使用年限
桥梁建设周期长、资金投入高，因此要通过合理地规划设计、施工和运营管理来提高效益，这也要求桥梁要满足一定的使用年限。实践证明通过合理的规划设计，选择恰当的施工方法能使桥梁满足规定的使用年限，例如美国旧金山金门大桥，自1937年建成通车以来已经历70多年。
2城市的环境
城市桥梁不仅要满足安全、适用、耐久的要求，还要具有一定的美学价值。这就要使桥梁造型新颖，并与城市环境相协调。
2.1桥梁与城市的人文环境相协调
桥梁的风格应该符合城市的建筑风格，桥梁的造型依据周围的建筑选择合适的形式，使桥融入到城市的整体空间里，桥与建筑相互呼应。桥梁应该选择与周围建筑合适的比例，让桥与建筑一起组成城市的景观。桥梁的色彩和装饰应该考虑到环境的颜色和城市的人文环境。
桥梁作为城市文明的标志和城市的象征，体现了城市的文化特色、历史特色，形成城市特有的桥梁文化。例如上海的卢浦大桥，桥身呈优美的弧型，如长虹卧波，飞架在浦江之上。卢浦大桥犹如一道美丽的彩虹跨越浦江两岸，为上海市增添了新景观、新标志。体现了上海作为国际大都市的现代化气息，展示了上海的繁荣发展景象。
2.2桥梁与城市的自然环境相协调
桥梁不仅要与城市人文环境相协调，还要与城市的自然环境相协调。桥梁与自然环境相协调集中地表现在桥梁的细节上和与城市的绿化协调一致上。注重桥梁与周围环境的密切联系，因地制宜地选择桥型，桥梁各部分和谐统一，桥梁结构设计合理，力线清晰、明确，给人产生稳定的心理安全感和和谐的视觉效果，达到适用、安全、经济、美观的要求。
将风景特征与桥梁特征融合在一起，桥梁与环境高度融合，使自然美与人工美相融合，相映成趣，达到和谐统一的效果。北京四元立交桥工程整体造型新颖、规模宏大、线型流畅、雄伟壮观，其设计、施工、绿化、照明等得到完美组合，与周围环境融为一体，被誉为“国门第一桥”。自1993年9月建成通车至今使用功能良好，现已成为北京市东北郊重要的交通枢纽，经济、社会效益显著。
做好桥梁的细节处理，使桥梁与周围绿化环境更好地融合。桥梁通过表面处理，可以是色彩和质感的处理，使桥梁与周边环境协调，恰当地表现出桥梁各部位结构的特征，并能更好地兼顾城市的人文特色。此外，桥梁表面处理可以弥补结构表面缺陷，防止有害物质侵入，延长结构寿命。
3城市的经济发展
城市桥梁的发展应该与城市的经济发展相适应。桥梁的预算应符合城市的经济水平。对于一个城市过多的桥梁投资会使城市负债，相反过分地强调节约，对于城市的景观，城市的发展也是不利的。因此有必要依据城市的经济水平对城市的桥梁进行规划和设计。
3.1依据经济水平制定桥梁规划
对于大城市，有足够的投资进行桥梁的建设，桥梁规划要注重桥梁美学和景观设计，体现城市人文特色、历史特色。对于中小城市的桥梁规划，更要注重依据经济发展水平，认真规划、合理评估，使桥梁在交通运输和城市发展中取得较好收益。
3.2桥梁带来的经济效益
桥梁虽然造价不菲，但也能创造经济价值，一座造型优美的桥梁，不仅是城市美丽的风景，给城市增添新的地标建筑，增添城市的吸引力，带动城市旅游产业的发展，这也是桥梁的魅力所在。长江上第一座大桥——武汉长江大桥，建设以来长江上建立起数十座桥梁，这些桥梁的建设极大地促进了两岸物质文化的交流、经济的发展，在国民经济建设中发挥了无可替代的重大作用。
4结语
桥梁环境景观设计 篇12
1 交通噪声特点
交通噪声指机动车辆在市内交通干线上运行时所产生的噪声。这种噪声是一种综合噪声, 包括发动机壳体的振动噪声、进气声、排气声、喇叭声、制动声以及轮胎与路面之间形成的噪声。交通噪声是一种不稳定的噪声。在交通干线两旁, 噪声级随时间而变化。这种噪声与机动车辆的类型、数目、速度、运行状态、相互距离、是否鸣笛、道路宽度、坡度、干湿状态、路面情况和交叉路口建筑物的层数, 以及风速等因素有关。机动车在低速运行时, 以发动机壳体的振动噪声为主;在高速运行时, 轮胎噪声就上升为主要噪声。测量结果表明, 车速为每小时50~100公里时, 在距离交通干线中心15米处, 拖拉机噪声为85~95d B, 重型卡车为80~90d B, 中型或轻型卡车为70~85d B, 摩托车为75~85d B, 小客车为65~75d B。车速加倍, 交通噪声平均增加7~9d B。
2 高架桥概况
柳州市的这个高架桥, 位于市区东面。桥梁设东引道、主桥、西引道, 东引道全长3.370km, 主桥长360m, 西引道全长0.920km。
主桥桥梁为双塔双索面部分斜拉桥, 结构形式为双塔双索面三跨预应力混凝土部分斜拉桥, 塔、梁固结, 塔梁与墩分离, 墩顶设支座。桥孔布置为100+160+100m。主桥结构设计:主梁采用分离式双主箱断面, 为预应力砼箱型截面, 全截面梁顶宽49米, 主梁宽跨比为1/4.1, 主梁高跨比为33.3。索塔为低塔结构, 高21m, 采用实行矩形断面, 塔根部顺桥向3m, 横向宽1.5m, 桥墩横桥向宽5~7m, 塔上部设有鞍座。斜拉索采用扇形布置, 采用喷涂环氧钢绞线斜拉索体系, 梁上索距4米, 塔上索距0.9米。主墩采用6根Φ200cm钻孔灌注桩。引桥及立交桥结构设计:引桥均为30m跨径, 东引桥及部分西引桥沿江高架主梁采用先简支后连续结构;互通式立交匝道采用设计车速40km/h, 单向匝道路基宽9m (行车道2×4m, 路肩2×0.5m) , 对向匝道路基宽17m (行车道4×4m, 路肩2×0.5m) ;立交桥梁部分采用连续箱结构, 梁高1.6m。墩身采用花瓶式板墩, 每个桥墩基础采用2根Φ150cm桩基。
桥梁道路等级为城市主干道I级, 设计车速50km/h, 设计荷载城—A级, 桥面布置:六条机动车道, 两条非机动车道, 两侧各设人行道。该桥梁预测时段交通量为15768辆/日。
项目过往车辆中以小客车居多, 大型车、中型车、小型车比例分别为25%、25%和50%。因此按此系数进行计算。昼夜间车流量比例结合实际情况分析取值为:昼间车流量占80%, 夜间占20%。最后得出预测时段各类车交通量下表1。
3 项目交通噪声源强分析
交通噪声源强与车型、车流量、车速等有关。首先根据车流量计算平均车速 (该车速是指设计车流量时道路车辆平均行驶速度, 有别于设计车速) , 然后再根据平均车速计算噪声源强。
平均车速按《公路建设项目环境影响评价规范 (试行) 》 (JTJ005-96) 提供的公式进行计算。大桥设计车速为50km/h, 因此《规范》中提供的公式经过折算。折算后平均车速计算公式如下:
小型车平均速度计算公式:
中型车平均速度计算公式:
大型车平均速度按中型车车速的80%计算。式中, Ym——各型车平均车速, km/h
X——预测年各型车交通量, 辆/h。
经计算得出项目预测时段各类车辆平均车速为:小型车47km/h, 中型车43km/h, 大型车35km/h。
《公路建设项目环境影响评价规范》中提出各类型车的平均辐射声级Lw-i计算公式如下:
大型车:Lw.L=77.2+0.18VL (d B) 中型车:Lw.m=62.6+0.32Vm (d B) 小型车:Lw.L=59.3+0.23Vs (d B)
式中:VL、Vm、Vs表示大、中、小型车的车速。
经计算得出项目预测时段各类车辆平均辐射声级为:小型车70d B (A) , 中型车77d B (A) , 大型车83d B (A) 。
4 噪声影响预测分析
4.1 预测模式
采用《环境影响评价技术导则声环境》 (HJ 2.4-2009) 推荐的公路交通运输噪声预测模式, 公式如下:
各类型车辆在预测点的交通噪声值为:
环境噪声预测值 (LAeq) 预为:
式中:Lea (h) i——第i类车辆的小时等效声级 (d B (A) ) ;
——第i类车速度为Vi时车道中心线水平
距离7.5m处的能量平均A声级 (d B (A) ) ;
Ni——第i类车辆昼间或夜间的平均小时交通量 (辆/h) ;
Vi——第i类车辆的平均行驶速度 (km/h) ;
T——计算等效声级的时间 (1h) ;
i——大、中、小型车辆;
ψ1、ψ2——预测点到有限长路段两端的张角, 弧度;
△L——其他因素引起的修正量 (d B (A) ) , 可按下式计算
△L1——线路因素引起的修正量 (d B (A) ) ;
△L坡度——公路纵坡修正量 (d B (A) ) ;
△L路面——公路路面材料引起的修正量 (d B (A) ) ;
△L2——声波传播途径中引起的衰减量 (d B (A) ) ;
△L3——由反射等引起的衰减量 (d B (A) ) ;
(LAeq) 交——各类型车辆在预测点的交通噪声值 (d B (A) ) ;
(LAeq) 预——预测点环境噪声预测值 (d B (A) ) ;
(LAeq) 监——预测点环境背景噪声监测值 (d B (A) ) 。
4.2 声环境影响预测与评价
(1) 典型路段交通噪声对不同楼层的影响预测
结合项目横断面图的情况及各个路段特点, 我们将该高架桥分为A段 (西引道地面路基) 、B段 (西引桥高架路基) 、C段 (东引桥高架路基) 、D段 (东引道地面路基) 四个横断面路段的不同情况, 分别预测交通噪声对不同楼层的影响。预测结果如下:
为更直观地看出交通噪声的空间分布, 分别划出上述路段的横截面交通噪声等声级线图[1], 见以下各图1、2、3、4。筑物1楼影响声级最大, 其中1楼昼间交通噪声比7楼高1.2d B (A) 左右, 夜间高1.2d B (A) 左右;B路段:交通噪声对项目外10m处建筑物6楼影响声级最大, 其中6楼昼间交通噪声比1楼高20.2d B (A) 左右, 夜间高19.7d B (A) 左右;C路段:交通噪声对项目外10m处建筑物6楼影响声级最大, 其中6楼昼间交通噪声比1楼高20.2d B (A) 左右, 夜间高19.7d B (A) 左右;D路段:交通噪声对项目外10m处建筑物1楼影响声级最大, 其中1楼昼间交通噪声比7楼高1.3 d B (A) 左右, 夜间高1.2d B (A) 左右。
从表中分析可知, A路段:交通噪声对项目外10m处建不同路基段交通噪声等级线的特点为: (1) 地面路基:代表该路段的70d B (A) 的等声级线主要受距离衰减影响所致, 65d B (A) 、60d B (A) 、55d B (A) 的等声级线下部的斜坡主要受路肩的屏蔽影响所致;上部的竖向斜线主要受距离衰减所致, 且因为这里距声源已经较远, 不同高度的声级差已经不明显。 (2) 高架路基:代表该路段的70d B (A) 、65d B (A) 的等声级线主要受距离衰减影响所致, 60d B (A) 、55d B (A) 的等声级线下部的斜坡主要受路肩的屏蔽影响所致;上部的竖向斜线主要受距离衰减所致, 其中60d B (A) 、55d B (A) 的等声级线的下部坡度较大, 这是因为高架道路对侧下方的屏蔽效果强, 引起不同高度的声级变化较剧烈。[2]
(2) 沿线敏感点交通噪声环境影响预测
该高架桥眼线敏感点情况见表6。
结合表2至表5分析可知: (1) 昼间, ML村位于项目A段南侧40m, 不同楼层的噪声值65.1~65.9d B (A) 范围内 (全部超过GB3096-2008《声环境质量标准》2类标准) ;SMJ林场宿舍位于项目A段北侧30m, 不同楼层的噪声值在66.7~67.9d B (A) 范围内 (全部达到4a类标准) ;X村位于项目C段西侧20m, 不同楼层的噪声值在50.7~65.9d B (A) 范围内 (全部达到4a类标准) ;DL村位于项目C段南侧40m, 不同楼层的噪声值在50.7~65.9d B (A) 范围内 (部分楼层超过2类标准) ;MT村位于项目D段东侧40m, 不同楼层的噪声值在72.2~72.4d B (A) 范围内 (全部超过2类标准) 。 (2) 夜间, ML村不同楼层的噪声值60.0~60.7d B (A) 范围内 (全部超2类标准) ;SMJ林场宿舍不同楼层的噪声值在61.5~62.7d B (A) 范围内 (全部超4a类标准) ;X村不同楼层的噪声值在46.7~60.7d B (A) 范围内 (除6、7楼超4a类标准外, 其余各楼达标) ;DL村不同楼层的噪声值在46.7~60.7d B (A) 范围内 (除6、7楼超2类标准外, 其余各楼均达标) ;MT村不同楼层的噪声值在62.3~62.8d B (A) 范围内 (全部超2类标准) 。综上分析, 项目噪声对沿线敏感点影响较大, 特别是夜间。
5 结语
从该高架桥不同路基预测结果看, 交通噪声在不同路基形成了不同的噪声等级线。平面路基由于无路肩等遮挡, 两侧敏感点处于声照区, 近处受影响程度较大;高架路基由于有路肩等遮挡, 临路低矮敏感点处于声影区, 而较远处或临路高层敏感点处于声照区, 表现为:远处受影响程度比近处的大, 临路高层受影响程度比低层的大。[3]因此, 为了减轻道路交通噪声带来的负面影响, 需要结合实际情况, 具体问题具体分析, 切忌依葫芦画瓢、有样学样。
摘要：以一高架桥为例, 选择特征年分析其交通噪声源强, 采用线性模式分路段预测交通噪声对道路两侧的空间分布, 以此来探讨高架桥交通噪声传播特点以及对周围环境影响的程度。
关键词：交通噪声,预测,环境影响
参考文献
[1]吴耀建.城市高架桥交通噪声分析与预测[J].福建环境, 1999, (04) .
[2]赵琴, 张勐, 魏显威, 王彦琴.城市高架桥-地面复合型交通噪声特征实测分析[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2010, (3) .