码头水工结构病害机理及防范对策探

李俊俊

摘要：钢筋混凝土结构是港口水工建筑物的主要结构形式。该结构因受多种因素影响，往往未到设计使用年限，就会发生不同程度的破损。如不及时采取有效的维修措施，将会使港口水工建筑物的结构承载力降低、耐久性减退，甚至还会导致结构破坏，造成较大的经济损失或重大安全责任事故。若想有效解决结构病害问题，就需要有效分析结构病害产生的机理，进而提出有效的结构加固措施保障码头水工结构的质量。因此，本篇文章主要分析与探讨了码头水工结构的病害机理及其防范的措施。

关键词：码头水工结构；病害；处理

我国码头水工建筑物最重要的结构形式即为钢筋混凝土结构。影响钢筋混凝土结构质量的因素有很多，由此也就导致了码头水工结构还未到设计的使用期限，就会出现破损。而如果在破损之后，未及时采取合理的维修与保养措施，就会降低码头施工建筑物的承载力与耐久力，严重的还会对结构产生影响，进而可能会导致安全生产事故的出现，造成严重的经济损失。

1 码头水工结构病害机理

1.1 裂缝问题

混凝土结构的任何损伤与破坏，一般都是首先在混凝土中出现裂缝，裂缝是反映混凝土结构病害的晴雨表。所以，对混凝土结构的损伤检测，首先应从对结构的裂缝调查、检测与分析入手，混凝土结构的裂缝是由材料内部的初始缺陷、微裂缝的扩展而引起的。引起裂缝的原因很多，主要有以下两类：第一类，由外荷载引起的裂缝，称为结构性裂縫（又称为受力裂缝），其裂缝的分布及宽度与外荷载有关。这种裂缝的出现，预示结构承载力可能不足或存在其他严重问题。第二类，由变形引起的裂缝，称为非结构性裂缝，如温度变化、混凝土收缩等因素引起的结构变形受到限制时，在结构内部就会产生抗应力，当此应力达到混凝土抗拉强度极限值时，即会引起混凝土裂缝，裂缝一旦出现，变形得到释放，拉应力也就消失了。两类裂缝有明显的区别，危害效果也不相同，有时两类裂缝融在一起。

1.2 钢筋锈蚀

（1）没有预兆的突然破坏。这类破坏多为预应力构件中预应力筋严重锈蚀所致。在预应力构件中，当一根或几根钢筋锈蚀到一定程度时，受蚀钢筋裂断，其余预应力钢筋不足以承受荷载应力，相继断裂，造成构件破坏。此外，当保护层较厚，钢筋直径较细，受强荷载作用下保护层混凝土没出现造成钢筋锈蚀时，也容易出现无预兆的破坏。（2）无明显预兆的破坏。这类构件破坏前虽然有钢筋锈蚀将保护层胀裂的现象，但构件破坏前不出现明显的受力破坏裂缝、变形等前兆：这类破坏常见于钢筋锚固区的破坏，受弯构件剪切破坏以及柱子牛腿的剪切破坏等。特别是当受蚀钢筋承担部分或大部分荷重时，更容易出现这种破坏。（3）有明显预兆的破坏。有明显预兆的破坏多见于受弯构件跨中钢筋锈蚀，以及大偏压构件的受拉钢筋锈蚀等。这类构件在破坏前会产生一定的变形，如板或梁的跨中挠度明显可见，钢筋大面积的严重锈蚀等。

2 结构病害的防范对策

2.1 做好前期准备工作

为了保证钢筋混凝土达到足够的强度，就必须全面考虑钢筋混凝土的最大受力值。在设计码头水工结构的过程中，不仅要考虑到水工码头的强度，还要考虑到钢筋混凝土材料的节约。除上所述，可以利用钢筋混凝土的承载能力对码头水工结构的自重进行测定，如果测定的结果超过了最大的荷载量，工作人员就要对此结构进行重新改进，还要严格控制截面的形式及結构。在施工过程中，一方面要考虑到工程施工的质量，同时还要考虑到工程施工的成本。

2.2 裂缝问题的解决措施

从受力的合理性来说，最好将梁设计成等强度梁，这样可以节省材料，减轻梁的自重。但是由于等强度梁为变截面梁，施工比较困难，从而提高了施工成本，而且一般提高的成本比节省材料减少的成本还多。因此目前的梁、板等混凝土构件一般做成等截面，从而使梁的控制截面以外的其它截面的强度有不同程度的富余。因此在非控制截面部位出现裂缝或破损使截面削弱而造成的截面承载力下降量不大于等截面梁开裂截面强度的富余量，这种裂缝和破损并不影响梁的承载力。对于非荷载作用产生的裂缝，虽然对梁的强度影响不大，但直接影响梁的耐久性。对于荷载作用产生的裂缝，则要根据梁的有关数据及调查得到的混凝土实际强度等资料，判别梁的承载力是否有所下降。如果梁的承载力有所下降，则需要用碳纤维进行补强加固。

2.3 锈蚀问题的解决

海洋环境中氯离子侵蚀而引起的混凝土构件的耐久性破坏的研究工作需要进步深入，对于进一步的工作，可以着中探讨以下观点：（1）干湿循环是有效的加速锈蚀手段，比电化学加速锈蚀更接近实际锈蚀情况，包括钢筋的不均匀锈蚀和锈蚀产物。对于钢筋锈蚀的进一步发展，以及不同的裂缝对于钢筋锈蚀的影响有待于进一步研究。（2）对于锈蚀混凝土梁时变性能的研究需要对更多的足尺试验梁进行试验工作，试验数据的积累需要一个长期的过程。（3）对于锈蚀混凝土梁力学性能的研究需要对更多不同截面尺寸的梁进行试验研究，钢筋锈蚀对于锈蚀混凝土抗剪承载能力影响的机理有待进一步研究。（4）混凝土结构耐久性评估。目前国内外学者对混凝土结构耐久性的研究大多停留在结构材料、混凝土构件层面上，对混凝土结构耐久性的研究比较少。

2.4 对码头水工结构病害区域进行碳纤维加固

如果，截面开裂破损截面强度损失指标低于截面强度富裕度，施工人员不需要对钢筋混凝土结构进行工程加固。当前，封堵裂缝区域所采用的主要方法就是普遍性的作业方式，其主要是避免钢筋混凝土周遭的腐蚀质以混凝土裂缝为载体进人钢筋混凝土内部，由此也就避免了混凝土内部钢筋部件出现腐蚀现象，提高了码头水工结构的质量。

综上所述，码头混凝土结构病害及到结构构件的组成材料及其性能、构件的施工质量、结构的受力状态、结构所处的环境、结构服役年限等诸多因素。本文针对水工结构混凝土结构的病害特点，对在役海港码头混凝土构件的病害问题进行了研究，希望能够对相关工作有所借鉴。

参考文献：

[1]史青芬.高桩码头结构安全性评估[D].重庆交通大学，2010.

[2]卞雷，方永浩，郇洪流，朱琦.连云港码头钢筋混凝土检测维修与结构耐久性分析[J].水运工程，2008，03：69-72+86.