路基路面工程中环境因素对桥梁寿命的影响

桥梁是公路工程中的核心要素，其服役时间长短直接关联到交通安全性与通行率。当桥梁处在服务期内，由耐久性衰退及结构损伤所产生的问题并不仅和最初的质量控制相关联，而且还会波及到经济方面的收入增长及社会整体的安定水平等众多方面。就路基路面本身而言，它是整个桥梁最底层部分，它会受到外界自然环境状况变化（如温度、湿度、光照条件）与外部施加给它负载力大小（包括重量）的影响而变得十分敏感。在长时间内气温发生频繁转变，各种不同种类的荷重又不停交替作用在上面，就会使材料老化过程加速进行，造成桥面及其它各处出现不同程度上的损毁现象，并使得整体使用功能逐渐退化下去。这样的一种复杂状况就需要认真分析其中具体因素所起作用的原因，还要建立一套科学有效的保护体系才行。

一、环境因素对桥梁寿命影响的理论基础

（一） 气候条件对桥梁耐久性的作用机制

气候因素对桥梁耐久性的冲击表现出长期且复杂的特性。在高温状态下，混凝土内的水分会快速挥发掉，这很容易造成开裂以及体积缩减的现象出现，从而降低结构承受力；到了寒冷时节，那些材料就会由于反复经历冻结融化这个循环程序而产生不同程度的损伤情况发生。特别当毛细孔内存在的水分遇到零度以下环境温度就冻成了冰块，在这样的情形下这些被冰冻住的微小裂缝将会逐渐扩散开，进而影响到全部整体结构上的力学表现效果。湿度有所变化时能促使钢筋同周围混凝土之间形成更不稳定的黏结联系，在这个过程中钢筋生锈的危险程度也会相应增加；酸雨天气下，则让混凝土中的碳化进程得到快速推进，在这样一种酸性环境中混凝土里的钢筋保护层慢慢消失不见，这样一来其自身所遭受腐蚀的速度便会明显加快。当处于海上这样的环境中时，海浪吹起的盐汽就有可能通过渗透方式去侵蚀桥梁表面部分，其中含有氯化物等元素会对其起到损害的效果，最终导致桥梁的使用寿命大大减少。一些外界气候方面的要素也可能会影响到材料本身所具备的一些基本属性，比如说弹性模数与拉伸强度方面等等，这种影响会进一步影响到桥梁长时间稳定运行的安全保障。

（二） 地质水文环境对路基路面稳定性的影响研究

路基承受着诸多复杂地质环境因素的制约，在此背景下，那些易造成桥梁基础稳定异常的地层如软土，膨胀土，砂性土之类，就容易引发桥梁基础稳定性问题，造成不均等的路基沉降情况。地下水位变动亦会对路基路面稳定情况造成明显影响，在地下水位较高情形下，路基中的土壤空隙内的水压力增多，使得该土壤力学特性变差，进而形成路基的下沉状况。而洪水或者长时间有水等状况都会让路基被冲刷，桥梁下的支撑力量减弱。特别在山坡区域，山体滑动，泥石流之类的地质灾害时常出现，这就使得桥梁面临更大的风险隐患。在水文周期内波动的时候，会促使地基和桥台发生位移方面的损伤，从而缩减桥梁使用寿命。路基路面变得不稳定之后，会给行车安全带来威胁，而且它还会因附加荷载加大而导致桥结构加速产生疲塌损现象。

二、环境因素影响下的桥梁寿命延长对策

（一） 材料耐久性与环境适应性改进策略

增强桥梁材料耐久性是延长服役寿命的关键部分。在混凝土方面，改进配合比设计，减小水胶比，添加矿物掺合料，能明显提升其抗渗性能和抗冻融能力。恰当运用外加剂有益于改善混凝土密实度并优化长期耐久性。针对钢材来讲，采用耐候钢或者施加防腐涂层可以有效地提升其抗腐蚀性能，结合热喷涂锌和阴极保护技术可减轻氯离子和酸雨侵蚀带来的影响。近些年来，纤维增强复合材料凭借轻质高强且耐腐蚀的优势，在桥梁加固和构件替换时被普遍应用，这极大地提升了整体抗环境侵害的能力。按照区域气候特性合理选材并采取针对性的改良方案，可以保证桥梁在复杂工况条件下保持良好的耐久性表现，防止由于材料劣化引发结构功能退化的情况出现。

（二） 路基路面施工工艺优化及结构防护技术应用研究

施工工艺的改良改进在改善工程环境适应性方面有着重要的意义。路基建造时期要着重做好地基加固以及排水系统的规划工作，利用预压，置换填料，桩基加强等技术手段来改善整体稳定性，防止地下水位变化造成的沉降危险。路面构造规划应当采用防水层与透水层相配合的策略，以此化解雨水堆积给路基带来的不良影响。桥面铺装适宜选用耐久性良好的材料，而且要严格把控伸缩缝以及排水设施的施工品质，缩减渗水致使的结构腐蚀隐患。关于桥梁主体的保护办法，要在关键部位施加保护涂层或者设置防水屏障，在墩柱和承台周围添加护坡设备以抵御洪水冲刷。借助表面封闭剂和高品质的防腐材料能够进一步削减外界环境要素对桥梁形成的损害，进而增长其使用寿命。

（三） 环境监测与桥梁寿命预测模型构建

要创建起科学化的管理体系，关键是把环境监测和寿命预测这两个重要板块整合起来。环境监测要包含温度，湿度，风速，降水量以及氯离子浓度等许多维度的数据，还要着重观察桥梁结构里的应力分布状况，裂缝增长速度以及钢筋腐蚀程度之类的性能指标。依靠传感器网络和信息化平台做到数据的即时采集和动态分析，就能准确掌握桥梁所处的服役环境以及它的技术状态是如何变化的。在这种情况下，利用数学建模的方法再加上计算机仿真技术来开发寿命预测模型，把环境因素，材料老化现象以及车辆荷载的影响结合起来，就可以对桥梁剩下的使用寿命以及存在的危险作出定量的评价。

（四） 全寿命周期下养护管理制度的完善与控制

完善的养护管理体系是保证桥梁安全运行的重要因素。要创建起包含定期检查和动态监测的体系化维护制度，涉及外观检测，结构分析以及环境观测等多种功能板块。采用分层分类的管理方法，按照不同风险级别的桥梁来制订不一样的养护计划，做到资源分配的精确化和效率的最大化。根据全生命周期管理的理念，把设计，建造，运营和检修这些环节整合成一个整体框架，达到从起点到终点的全流程风险管理与性能提升的目的。凭借数字化平台，可以迅速聚集并显示养护信息，给决策给予有力的支撑。

三、结束语

路基路面工程领域当中，环境要素对于桥梁服役时间长短的影响存在复杂又多层次的特征，涉及气候因素、地表特性、水文情况和交通流量等重要方面。在这方面做细致探究，有益于桥梁全生命周期的设计规划，施工操作，维护管理和运行监视等工作。在实际操作方面看，改良材料抗风蚀的性质，改善施工工序方法，增添防护措施，形成动态监控网络并加强对养护管理的力度之后，可以有效减缓桥梁各项性能衰退的趋势，从而使得它整体使用的年限变得更久远一点。经过研究得知，有组织有系统的办法来应对来自外界的不良影响并且采取合作治理的方法，既对经济效益产生正面作用效果，同时也增强了交通设施在安全方面的情况保障。

参考文献：

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