簡支梁橋上部結構劣化機理研究
工程技術
作者：王濤
【摘要】近年來，簡支梁橋上部結構劣化導致橋梁的安全管理形勢嚴峻。因此，對簡支梁橋上部結構劣化機理的研究是非常有必要的。通過對簡支梁橋上部結構劣化原因分析研究，發現簡支梁橋上部結構作為其最主要的承重構件，劣化機理主要表現為材料劣化引起的耐久性損傷和外部作用引起的結構性損傷。
【關鍵詞】簡支梁橋；上部結構；劣化機理
1、引言
簡支梁橋是將梁作為主要承重構件的梁橋，一端支撐在活動支座上，另一端支撐在鉸支座上，是公路橋梁的主要結構形式。預製的簡支梁橋主要承重構件表麵大多外光內實，梁體兩側鑿毛不徹底，板體與鉸縫混凝土連接不緊密，導致空心板單板受力。
簡支梁橋上部結構劣化主要表現為鋼筋鏽蝕和空心板體、梁體混凝土裂縫兩個方麵[1]。然而目前對簡支梁橋劣化機理隻是進行了初步研究[2]，還缺乏明確的劣化機理的詳細闡述。因此，筆者通過幾十年的梁橋施工經驗，對簡支梁橋上部結構劣化機理進行研究總結。
2、材料劣化機理
2.1鋼筋鏽蝕機理
鋼筋鏽蝕的本質是Fe發生緩慢的電化學腐蝕反應[3]。在空氣中，鋼筋易與氧氣發生化合反應，在表麵形成結構致密的鈍化膜，能夠很好地隔絕Fe離子與外界腐蝕性介質接觸，從而起到防腐蝕作用。但是，水泥混凝土呈弱堿性，鋼筋表麵氯離子達到臨界濃度後，鋼筋表麵較薄的鈍化膜就很容易破壞。
2.2水泥混凝土材料劣化機理
（1）水泥混凝土碳化
由二氧化碳引起的水泥混凝土中性化過程稱為水泥混凝土的碳化。水泥混凝土的中性化過程是指侵入水泥混凝土中的外界環境酸性介質與混凝土中的堿性介質發生複雜的化學反應，使水泥混凝土pH值降低的過程[4]。水泥熟料中的熟石灰與二氧化碳和矽酸根發生化合反應生成碳酸鈣等物質，阻塞了水泥混凝土的空隙，空隙率降低，提高了結構密實度；同時，水泥混凝土的碳化降低了Ca（OH）2的pH值和濃度，加劇了鋼筋鈍化膜破壞，鋼筋鏽蝕速度加快[5]。
（2）化學侵蝕
水泥混凝土的化學侵蝕分為膨脹性侵蝕、溶解性侵蝕和溶出性侵蝕三類。
膨脹性侵蝕主要是指水泥混凝土材料與硫酸鹽發生化學反應，水泥混凝土體積膨脹造成的漲裂鬆散破壞。水泥混凝土受到硫酸鹽侵蝕破壞一般從棱角開始，然後出現裂縫，表層慢慢離散、剝落。堿與水化矽酸鈣反應生成膠結性差、抗侵蝕能力弱的絡合產物的過程為水泥混凝土的堿侵蝕。溶出性侵蝕常發生在滲透性強、密實性差的水泥混凝土結構中，水泥混凝土中水化產物Ca（OH）2的溶解流失造成水化鋁酸鈣和水化矽酸鈣失去穩定性，隨流水溶出，導致水泥混凝土的強度和穩定性降低[6]。