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工程结构的安全性与耐久性
【摘要】本文对土建工程结构的安全性与耐久性现状作了较为全面的介绍,认为我国现行的结构设计规范在安全设置水准和耐久性要求上不能满足现代化基础设施工程建设和可持续发展的需要。
除了要提高结构的设计标准外,还要完善结构的耐久性设计方法和健全结构使用过程中的正常维修与定期检测制度。
要摆脱过去计划体制和短缺经济年代下长期形成的对技术规范的认识误区,这样才能更好地发挥设计人员的创造性.提高工程结构的设计水平。
在房尾、桥梁、隧道等各类土建工程设施中,用来承受荷载等作用并支撑整个工程设施的是工程结构,它由梁、板、墙、柱等不同的结构构件组成,如同人体中的骨架,构成了工程设施的主体。
结构的首要功能是承重,结构的安全性就是结构及其构件在荷载等各种可能出现的外加作用下防止破坏倒塌、保护人员设备不受损伤的能力。
结构在长期使用过程中还会受到周围环境温度、湿度、降水、冰冻等来自大气的作用以及所接触土体、水体和空气中的有害化学物质的作用,这些环境作用能导致结构材料的性能随着时间衰退(劣化),所谓结构的耐久性就是结构及其构件在环境作用下能够长期维持其所需功能的能力。
结构的安全性是土建工程最重要的质量要求之一。
我国土建工程的安全质量事故频繁发生,并为全社会所关注,尤其是抵抗地震、爆炸等灾害性荷载的能力相当薄弱,一有灾害,往往造成极其惨重的人员伤亡与财产损失。
结构的耐久性则关系到工程的长期使用效益和工程寿命;建造土建工程所耗费的材料数量极其巨大,生产这些材料不但破坏生态、污染环境,而且有的资源已近枯竭,所以随着可持续发展观念的日益深入人心,工程的耐久性越来越受到重视。
与安全性相比,我国土建工程在耐久性上存在的不足更为突出,需要给予更大的关注。
不同材料建造的结构在安全性与耐久性上有着不同的特点,本章主要讨论的是混凝土结构,因为它在我国土建工程中占绝对主导地位。
2.1工程结构的安全性
工程结构的安全性主要取决于设计、施工水准,也需要有正确使用与正常维修检测相配合。
设计、施工水准的高低,既与政府部门颁布的工程法规和技术规范中所规定的安全设置水准有关,又与设计施工人员的技术水平与素质相联系。
2.1.1结构的外加作用与结构设计方法
结构的安全性首先取决于结构设计时的安全设置水准,而结构设计需要考虑的各种外加作用主要有以下三类
(1)一般作用,包括工程的自重、使用荷载(如人群、设备、车辆)、风载、雪载等一般性的永久荷载和可变荷载的直接作用以及施加于结构上的强制变形等间接作用。
(2)偶然作用,主要指地震、爆炸、火灾等灾害作用,其特点是作用的强度大,后果严重,但发生的概率较低。
严重人为错误的后果也可列入这一范畴。
(3)导致结构材料性能劣化(如钢材锈蚀、混凝土腐蚀)的环境作用或环境影响。
当今的结构设计多采用极限状态设计方法(Limitstatedesign),所谓极限状态就是结构不再满足设计功能要求的失效状态。
结构及其构件在其设计使用年限内,必须具有适当的安全储备(安全系数方法中)或适当的可靠度(可靠度方法中),满足下列三个方面的基本功能需求:
(1)在一般作用和环境作用下能满足正常使用的适用性要求,与之相应的极限状态即为适用性极限状态(serviceabilitylimitstate)或正常使用极限状态;
(2)在可能出现的一般作用和规定的偶然作用下,有足够的承载力(最大极限承载力或最大抗力,有时也可为不适于继续承载时的最大极限变形)能够抵抗倒塌或类似倒塌那样的严重破坏,与之相应的极限状态是承载力极限状态(ultimatelimitstate):
(3)在可预见或不可预见的偶然灾害作用下或受到重大人为错误影响时,结构不应发生与其初始原因不相称的严重破坏后果,即结构应有整体牢固性(structuralintegrity)或鲁棒性(structuralrobustness),或者说,如果偶然作用在开始时本来只造成局部破坏,就不应该引发成大范围的连续倒塌。
早期的结构设计方法往往是容许应力设计方法,要求结构构件在正常使用状态下按弹性阶段工作的材料最大应力控制在给定的以下。
这里将结构的安全性要求,通过正常使用状态下的材料工作应力不许超过某一限值(容许应力)来体现。
如果用今天的极限状态设计方法去看,实际上是将结构的安全性纳入正常使用状态下的适用性内加以考虑。
对于混凝土结构而言,由于正常使用状态下的钢筋拉应力和混凝土压应力都受到了容许应力的限制,所以按照容许应力方法设计时的结构变形(挠度)和裂缝宽度一般都比较小,绝大多数情况下都能自动满足正常使用状态下的适用要求而无需另行核算。
在容许应力方法中,结构或结构构件的安全程度是用材料的强度与其正常使用时的容许应力的比值来体现的。
由于结构安全性是防止破坏倒塌的能力,严格说来应该与构件的极限承载力或最大抗力相联系,后者虽然在很大程度上取决于材料的强度,但尚与结构及其材料在承载力极限状态工作时的塑性行为有关,所以容许应力设计方法并不能准确反映结构的安全性。
20世纪50年代以后,苏联、中国、欧洲等国家的结构设计规范相继推出了极限状态设计方法。
对于混凝土结构的设计,主要考虑的极限状态有承载力极限状态(与构件的安全性相应)和正常使用时的变形极限状态与裂缝极限状态,后两者常合并称为正常使用极限状态,与构件的适用性相应。
极限状态的分类在不同国家的规范中并不一致,例如在挪威的混凝土结构设计规范中规定了4类极限状态,其中将疲劳荷载作用和偶然作用从承载力极限状态中分出来,变成:
①承载力极限状态;②疲劳极限状态;⑧偶然极限状态;④正常使用极限状态,其中的正常使用极限状态包括环境作用下的耐久性、位移变形、裂缝、渗漏、振动、预应力结构的最大应力限制等。
我国现行结构设计规范中的极限状态与欧洲规范中相似,规定两类极限状态,即承载力极限状态与正常使用(适用性)极限状态。
环境作用下与材料性能劣化相联系的耐久性主要影响结构的适用性,虽然有时也会造成安全事故。
在极限状态设计方法中,通常将环境作用下的耐久性极限状态纳入正常使用下的适用性极限状态中的一个方面。
在一般荷载作用下,也有个别情况需要考虑耐久性,如疲劳荷载的作用会引起材料强度降低,但这些在设计时主要与力学计算和强度分析相联系。
而环境作用下的结构耐久性设计,则主要与材料的腐蚀过程有关,通常与力学分析或强度计算无关。
对于结构设计来说,要保证结构的安全性,就必须做到:
(1)在可能发生的一般作用和规定的偶然作用下,结构中的每一构件(如梁、板、柱及其连接)都要有足够的强度和稳定性,即构件在承载力上的安全性;
(2)结构必须具有整体牢固性,无论天灾人祸,结构都不应发生与其初始原因不相称的严重破坏后果;
(3)在环境作用下,结构材料性能的劣化应控制在可接受的程度内。
2.1.2构件承载力的安全设置水准
在结构设计规范中,按承载力极限状态设计的一般计算式为:
从式中可以看出,与构件安全设置水准有关的因素有:
荷载标准值(永久荷载G,可变荷载Q等),材料强度标准值(混凝土强度fck,钢材强度fyk等),荷载和材料强度的分项系数或安全系数(γg,γq及γy,γc等),确定构件抗力R与荷载作用效应S(构件内力)的分析计算方法的保守程度。
其中,与安全水准关系最大的是规范设定的荷载标准值与分项系数或安全系数。
在我国现行的结构设计规范所采用的以概率理论为基础的极限状态设计方法中,上式中的γ称为分项系数,与规范设定的结构可靠指标β有关;而在当今国际上绝大多数结构设计规范所采用的以半概率、半经验为基础的多安全系数(或荷载与抗力系数)极限状态设计方法中,γ称为分项安全系数(在美国的混凝土结构设计规范中,材料强度的安全系数用抗力安全系数代替),主要由经验确定。
至于材料强度的标准值fk,不论在可靠度或多安全系数的极限状态设计方法中,目前多普遍采用以95%保证率的材料强度作为标准值。
可靠度设计方法中的荷载分项系数和材料强度分项系数虽然在表面上看来与多安全系数设计方法中的荷载安全系数和材料强度安全系数相当,但两者所代表的概念却完全不同。
需要指出的是,规范中的所谓结构可靠指标,实际上只是在规定的作用标准值下,对于构件截面强度安全性的一种相对度量,而且与其对应的失效概率也是远离实际的虚假值。
以量大面广的办公楼房屋的结构设计为例,我国规范自1959年以来均规定办公室楼层需要承受使用荷载(除楼板自重以外的人群及室内设备等活荷载)的标准值按1.5kPa的均布荷载考虑,相当于美国规范规定值的63%,英国的60%,法德俄的75%,日本的52%,是国际上最低的。
我国规范规定的其他建筑物的楼层使用荷载,与国外相比也有很大差距,尤其是建筑物中的过道、走廊、阳台等人员拥挤或在危急情况下需要抢险救援和疏散的场所,相差更为悬殊(表2.1)。
2003年起实施的我国新规范已将办公室和公寓房间的楼层活荷载从1.5kPa提高到2kPa,但公共场所的使用荷载标准值仍基本没有变化,如体育场馆楼层的活荷载标准值为美国规范中的73%和英、德、新加坡等规范中的70%。
设计时楼层需要承受的荷载规定得小了,传到下部梁、柱、基础等构件的荷载也就减少,结构的整体承载力一起随之下降。
由于结构需要承受的荷载以及结构的材料性能、设计计算方法、施工质量等均存在着许多不确定性与不确知性,所以结构构件的承载力设计必须有足够的安全保证率或安全储备。
为此,规范规定荷载的设计值应该是上述标准值乘以大于l的荷载分项系数(或荷载安全系数),同时在确定结构构件的承载力(最大抗力)时,应该将材料强度的标准值除以大于1的材料强度分项系数(或材料强度安全系数,在美国规范中,是将抗力乘以小于1的系数)。
显然,荷载的标准值和荷载与材料强度的分项系数(或安全系数)规定得愈高,就表示结构的安全设置水准愈高,设计的结构愈加安全。
我国设计规范规定一般使用荷载(活荷载)的荷载分项(安全)系数为1.4,而英国为1.6,美国为1.7。
于是,同样是办公室,按我国设计规范设计时所依据的楼层使用荷载设计值(标准值与分项安全系数的乘积)只有英国的52.5%和美同的51.5%。
我国设计规范规定自重等永久荷载的荷载分项系数只有1.2,而美、英等国家的规范对混凝土结构规定的相应安全系数为1.4,为后者的85%。
另一方面,我国规范在计算构件承载力时所规定的材料强度分项系数又比英美的相应安全系数低约10%~15%。
这就是说,按美英规范设计出来的办公室楼层构件,其承受使用荷载(活荷载)的能力要比按我国规范设计的大出一倍以上。
构件在安全水准上的差别实际上还不止这些,因为我国在2003年前使用的混凝土结构设计规范在构件承载力的计算公式中还有偏于不安全的一些方面,例如,在设计轴心受压的混凝土柱时不考虑有偶然偏心的可能,在一些情况下过高估计混凝土梁的抗剪能力和压弯构件的承载力等。
日本与德国的设计规范在一些方面比英美还要保守。
我们也不要以为发展中国家或经济落后国家的设计规范在安全设置水准上就低于发达国家,因为多数发展中国家作为发达国家的前殖民地,一般都参照发达国家的规范行事,就如我国解放前和建国初期的结构设计多参照美国等规范设计一样。
我国的香港地区至今仍以英国规范为依据。
所以,我国结构设计规范在构件承载力安全设置水准上的低要求在世界上是非常突出的。
当然,安全设置水准的高低要看需要和可能而定,高的也并不一定总比低的合理。
再看公路桥梁结构设计的安全设置水准。
为了便于比较,以各国桥梁结构设计规范规定的最常用的车辆使用荷载(我国为汽超20系列)作用于30m跨度的简支梁桥为例,在考虑了使用荷载和材料强度的各自分项系数或安全系数(我国桥梁规范的车辆荷载系数为1.40,低于美国的1.75和英国的1.73,同时材料强度的系数也定得较低)之后,同一桥梁按照我国规范设计给出的对于车辆使用荷载的实际承载力,仅为美、英规范设计的68%和60%,这一结果还没有考虑其他因素对安全水准的影响,例如,美国桥梁规范考虑到简支梁桥没有冗余度,尚需额外提高安全系数10%,在预应力混凝土梁的抗剪能力计算上,我国规范给出的公式也偏于不安全。
其他如铁路桥梁设计的安全设置水准也较国外的偏低。
以上讨论的是一般荷载作用下的构件承载力安全设置水准。
在地震等偶然灾害作用下,也存在抗震设防标准偏低的问题,例如唐山、邢台等地过去规定的地震设防烈度仅为6度,而地震发生时的实际烈度却达到9度以上,甚至达到ll度。
地震烈度每增加1度,其作用强度加大1倍,即9度和11度分别为6度的8倍和32倍。
自1976年的唐山大地震以来,全国的抗震设防标准虽然有所提高,一些设防地区的已建建筑物也经过了加固,但与发达国家相比仍有很大的差距。
尤其是我国的规范只要求“在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性”,除特殊用途的建筑物外,只是规定地震区的地震作用与防火要求,并不考虑可能的爆炸、撞击与严重人为错误,以及比规范规定烈度更大的地震出现时如何减轻灾难性后果的要求。
值得注意的是,由于我国规范对于一般荷载作用下的安全水准定得过低,同样也会影响到结构的抗灾能力与偶然作用下的安全性。
由于楼层的使用荷载标准值定得较低,则在同样的抗震设防烈度或地震加速度下,结构据以设计的作用于楼层的地震力也就小了。
在火灾作用下,即使在同样的耐火极限(小时)标准下,如果楼层的使用荷载值规定得高,其抗火能力也就提高,因为构件的耐火极限或能够经受火灾高温作用的时间,是在承受规定使用荷载的条件下通过高温试验确定的。
还需附带提出的是,尽管我国规范中对结构物有耐火要求,但是规范规定的混凝土保护层最小厚度.有些并不足以保护钢筋在火灾高温下能够在规定的时间内免遭强度损失。
我国规范对于一般荷载作用下的安全设置水准定得过低,还使得结构材料在正常使用状态下的工作应力提高,有时也会给结构长期使用的适用性带来负面影响。
例如,我国混凝土结构设计规范以往一直规定永久荷载的分项系数只有1.2,比国际通用规范规定的约低15%,而混凝土材料强度的分项系数又低10%(按新修订的规范为7%),这就使得自重产生的工作应力有可能相差27%之多。
对于永久荷载(自重)占全部荷载很大比例的大跨公路桥梁等结构来说,由于混凝土长期承受过高的工作应力,会出现过大的徐变变形、挠度或位移持续上升,并引发混凝土开裂。
我国近年来建造了许多大跨公路桥梁,这种恶果也已在不少的桥梁中出现。
尽管我国设计规范规定的结构构件承载力的安全水准较低,但是国内建成的有些工程,其材料用量竞有反而高于国外同类工程的,这种问题主要在于设计墨守成规,在结构方案、新材料选用、分析计算、结构构造上缺乏创新。
▼2.1.3结构的整体牢固性
除了结构的每一构件需有足够承载力外,结构安全性还需有整体牢固性加以保证。
结构在偶然作用下出现局部破坏有时是不可避免的,但设计应该做到万一出现局部破坏后而不至于导致大范围的连续倒塌,这就要求结构构件之间有可靠的连接,结构尽可能有必要的rong冗余度(当结构构件某处出现破坏后,原来承受的荷载能够转而通过别的途径传递),结构及其构件要有足够的延性(在达到最大抗力后,能够继续发展较大的变形而延缓承载力的失效破坏过程)。
延性意味着结构不致发生突然的脆性破坏;当结构具有冗余度时,延性还有利于调节构件之间的内力分配;特别在地震、爆炸等灾害性动荷载作用下,延性能够消耗动力作用的能量,提高抗灾能力。
为了防灾、减灾的目的,尽可能将地震、爆炸、火灾或因严重人为差错可能造成的灾难性后果降低到较轻的程度,结构必须具有整体牢固性。
对于构件承载力的安全性,设计规范中规定了构件承载力的具体计算公式以及可靠指标或安全系数等量值;但是对于结构的整体牢固性,我国的规范尚未能够提出具体的分析方法和标准,只能依靠设计人员通过合理的结构方案与结构布置以及可靠的构造措施加以保证。
我国结构设计规范强调单个构件承载力的设计计算,很少提及整体牢固性的具体要求,而设计人员则习惯于照套规范的条文,只顾单个构件承载力的强度验算,往往忽略整体牢固性在结构设计中的特殊重要意义。
我国传统房屋多采用砖砌体作为承重墙体,在上一世纪修建了大量的用砖墙与混凝土预制楼板组成的所谓“砖混结构”。
砌体的延性本来就差,在这些多层砖混结构中,又往往简单地将预制楼板的端部平搁在墙上,在楼板与墙体之间以及相邻跨的两个楼板端部之间缺乏可靠的连接,有的甚至不加任何连接措施。
这种结构的整体牢固性非常差,一旦遭遇地震、爆炸、撞击等偶然作用出现某种局部破坏,或因设计施工不当在结构内部留有局部隐患,就有可能造成多米诺骨牌似的连续倒塌,酿成整幢楼房或整个单元大范围塌毁的灾难性后果。
▼20世纪90年代初,辽宁盘锦一幢5层砖混结构(横墙承重,预制楼板,局部6层)办公楼,由于相连的独立单层房屋内发生燃气爆炸,爆炸压力通过门厅进入办公楼的底层,破坏了室内的一道横墙,引起了连续倒塌,整个5层大楼瞬时夷为平地,仅局部6层处因有门厅而设置了钢筋混凝土构造柱得以残存(图2·1)。
这幢房屋是按地震设防烈度为7度设计的,却未能抗住轻度燃气爆炸的袭击。
如果在当初设计中能够多布置若干构造柱,或者能间隔铺设一段现浇的混凝土楼板而不是全部都采用预制板,也不至于造成如此惨重的损失。
2001年在石家庄发生震惊全国的爆炸案件中,破坏分子用土炸药炸坏了砖混结构宿舍楼的一道墙的局部,也造成了整幢楼内所有单元房的连续倒塌。
2003年春节期间,山东章丘一幢预制装配住宅楼的一户厨房内发生燃气爆炸,造成整个单元的5层房屋从上到下全部倒塌。
20世纪90年代在河南鹤壁,也发生过砖混住宅楼的预制楼板因其中的预应力钢丝超载断裂而坠落,造成从上到下连续倒塌。
有些砖混结构即使采用了现浇整体混凝土楼层,但如果墙体的侧向刚度较差,层高过大,其整体牢固性仍然不足,20世纪60年代发生在北京矿业学院一幢5层教学大楼的连续倒塌事故就是一个典型的例子。
我国发生过许多工程倒塌事故,多未能从中吸取教训并进而推动结构工程技术和学科的发展,这是非常可惜的。
2003年11月,湖南衡阳的衡州大厦发生火灾事故。
起火部位在楼内的底层一角,大楼遭到火烧的面积也较为有限,但却导致半个以上的大厦完全倒塌,坍塌面积达5000m2。
这幢楼的底层为混凝土框架,二层以上均为砌体墙和预制混凝土条形空心板组成的混合结构,所有墙体均用混凝土空心砌块建造,厚19cm,竞砌成7层高、局部8层,在墙体的空心砌块内没有任何局部的芯柱和插筋。
预制板则采用预应力冷轧细钢筋,保护层又很薄。
这种结构如按规范公式计算墙、板构件的承载力都能满足要求,但只要出现某种偶然事件(如火灾,撞击,震动、施工局部缺陷或用户使用不当等人为差错)造成某一构件的局部破坏,就有可能发生灾难性连续倒塌。
在当地,这样体系的房屋还曾被视成先进技术推广。
20世纪世界各地发生死亡人数超过3万人的地震有11次,共死亡116万人,其中发生在中国有3次,死亡55万。
这些地震区的房屋墙体多用砌块建造,缺乏可靠的连接和延性,而地震造成人员死伤的主要原因正在于建筑物倒塌。
整体牢固性差的房屋即使在较低的震级下也会引起重大伤亡,如1960年墨西哥的里氏5.6级地震,竞造成1.2万人死亡。
结构发生破坏倒塌事故的最主要原因是地震、爆炸、飓风等灾害,其次才是人为错误。
1976年唐山地震(7.8级)使当地房屋倒塌或毁灭性破坏的有21.12万座,占全市建筑物的80%,100多万人口中死了25万。
9年之后,同样等级的大地震也降临到智利的法尔巴拉索城,约100万人口中仅死了150人,原因主要在于后者的房屋有较强的抗震能力。
我们过去常将这些惨重的死伤归咎于天灾人祸,很少反思结构设计规范在安全设置水准上的重大缺陷。
▼从历史上看,人们正是从不断的灾害事故中吸取教训,将结构设计的关注点从早期的单一集中在构件的承载力上,逐渐兼顾结构的整体牢固性。
20世纪60年代末,在伦敦RonanPoint地区的一幢22层公寓内发生煤气爆炸事故,这幢公寓用装配式混凝土大板建造,大板之间的连接很差,爆炸压力将厨房间的一整块外墙板推出,引起了公寓的一个角区从上到下的连续倒塌(图2.2)。
这起事故后果的严重程度比上面提到的盘锦等地的连续倒塌要小得多,但却引起了国际结构工程界的高度重视,许多国家的结构设计规范随后相继增添了有关规定,并将整体牢固性作为结构设计的一个基本要求。
英国的规范提出了房屋结构应能承受作用于每层楼板位置上的假想水平荷载,以增强房屋的侧向刚度,并要求所有房屋结构都必须设置周边和内部的水平与竖向拉结筋;对5层以上的房屋,要求即使移去其中的任一梁、柱等构件,也不至于发生超出局部范围以外的破坏。
在欧洲试行的混凝土结构设计规范(prEN1992—1—1)中,也针对偶然作用提出了在结构内部需设置拉结系统的要求。
在挪威的设计规范中,偶然极限状态被专门提出来与承载力极限状态和适用性极限状态并列,必须在设计中单独考虑。
英国在二战后为迅速恢复战争造成的创伤,曾建造不少类似RonanPoint公寓那样的高层装配式房屋,鉴于连续倒塌的教训以及民众、舆论的压力,到了20世纪80年代,数以百计的这类房屋均被拆除。
图2.2英国伦敦RomanPoint高层公寓一个角落连续倒塌
一般作用下的承载力极限状态与偶然灾害作用下的极限状态并不一定等同。
以两端固定的混凝土梁为例,当最大受弯截面的受拉钢筋屈服,接着压区混凝土应变逐渐增加到达极限值并开始破碎剥落,这就是一般作用下的承载力极限状态。
而偶然极限状态还可以考虑
更大的破损变形直到构件濒临倒塌;由于固端梁因支座的水平位移受限,当构件发生较大变形时,会在支座处产生水平推力,使梁的受弯截面受到纵向压力而提高承载力(称为拱作用),当截面压区混凝土不断破碎,梁的承载力逐渐下降并出现很大的挠度后,梁内的上、下纵向钢筋的作用继而转变成拉索(称为悬索作用),这样梁的承载力又会进一步上升到更高的数值,直至钢筋的应力达到极限强度被拉断为止。
近年来,由于国际恐怖活动剧增,土建工程的整体牢固性更是得到发达国家的重视。
一些国家要求政府建筑物、驻外机构、交通枢纽等重要建筑物必须有防爆的特殊要求。
我国今后也应采取类似的对策。
2.1.4环境作用与结构安全性
▼环境作用导致钢筋锈蚀、混凝土腐蚀等材料性能的劣化。
当钢筋锈蚀发展到一定程度后会胀裂钢筋外侧的混凝土保护层发生顺筋开裂,这种状态虽然还不至于影响结构的承载力安全性,但已损害到结构的适用性,除非进行修复,否则就不能继续正常使用,所以耐久性的问题主要属于正常使用极限状态下的适用性范畴。
可是,外表的开裂或损伤在某些隐蔽工程中不易察觉,尤其是预应力混凝土中的预应力筋和吊杆、拉索等高强钢材,一旦发生应力腐蚀后很容易坑蚀脆断,破坏前在构件的外表上常无可觉察的征象出现。
预应力筋和拉索常是结构中最主要的受力部件,一旦断裂就有可能引起结构的倒塌。
近年来,我国的预应力结构发展迅速,但在耐久性要求上尚缺乏严格的规定,加上施工技术和管理水平较差,拉索锈蚀造成的工程事故已接连出现,如广东海印大桥(斜拉桥)的拉索锈断事故,四川宜宾小南门拱桥的吊杆腐蚀造成桥面坠落事故,这两座桥的使用年限均不到l0年。
即使是非预应力的普通钢筋,也有可能因锈蚀而引发安全事故.如国内曾发生过的多起混凝土悬挑雨篷因根部钢筋锈蚀而坠落的事例。
尽管环境作用也会引起结构的安全事故,但是环境作用下的结构耐久性设计仍按正常使用下的适用性极限状态设计,而不是承载力的极限状态设计。
除了上面已经提到的原因,即混凝土顺筋开裂等表象已为正常使用的适用性所不容外,更主要的理由是:
按照现行规范的承载力极限状态设计方法,对于构件承载力的可靠指标或安全储备程度在其整个使用期内是不容许低于规定值的。
所以除非在设计时就留出额外的余地,使结构的实际承载力比规范要求的大,否则是不容许钢筋能够锈蚀到影响构件承载力(例如直径变细或混凝土的粘结力丧失)或混凝土因腐蚀而损害到截面承载力及其对钢筋的保护能力。
因此,环境作用下的材料劣化程度必须限制在某一可
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