2020年度进展04：混凝土桥梁的耐久性

1 概述

混凝土桥梁的耐久性直接影响到长期服役桥梁的安全性和桥梁的使用寿命。近年来混凝土桥梁的耐久性引起了广泛的关注并一直是桥梁研究的热点之一。由于桥梁的使用环境比较复杂，桥梁结构外部因素的影响（如温度、气候、荷载作用等）以及有害离子的侵蚀（如氯离子、硫酸根离子等），都会导致桥梁耐久性退化的问题。桥梁结构耐久性的研究大致分为两个方面：一方面是从材料的损伤机理层面入手研究桥梁构件材料的破坏方式和影响因素；另一方面是材料耐久行为的研究，从桥梁结构的整体出发研究桥梁耐久性能的设计、评估以及桥梁的养护方案等^[1]。混凝土桥梁中材料性能的劣化主要受物理、化学和力学等方面的影响，并且混凝土的劣化会导致内部钢筋的锈蚀问题，进而引起混凝土桥梁耐久性的退化。在桥梁结构中，由于不同构件所处的部位、环境和受力状况等方面的差异，其也会在使用过程中产生不同程度的耐久性能退化。本文主要从材料的耐久性问题、不同使用环境对桥梁耐久性的影响、桥梁耐久性的设计以及寿命预测等方面，对2020年国内外学者在相关内容上所取得的进展进行梳理总结。

2 桥梁耐久性设计

在桥梁结构中，不同的混凝土构件所受到的荷载以及所处环境的不同会导致桥梁混凝土结构耐久性能差异的现象，针对这一现象，陈琳等^[2]对混凝土构件的耐久性设计方法进行了研究，提出了混凝土结构的分层模块化划分方法，并进行单独的寿命设计使各层次的耐久性达到要求，从而能够优化混凝土结构的整体设计，降低桥梁的建造、维修以及养护成本，延长结构的寿命。林政园^[3]对全寿命周期的桥梁设计流程进行了系统的介绍（图1），分析对比了该方法与传统设计方法的区别，并且以日喀则地区某市政桥梁设计为例，开展了桥梁全寿命周期设计。王崇交等^[4]通过考虑桥梁使用周期内的荷载、环境和灾害作用，结合桥梁与周围环境、经济的相互关系，采用时变可靠度分析方法，建立桥梁结构时变可靠指标，并以成本效益为最优目标提出了基于可靠度的桥梁全寿命设计方法。殷鹏程^[5]以湄洲湾跨海大桥为工程背景，考虑桥梁使用环境中具有的侵蚀性离子和结晶破坏等特点，对该桥梁开展了结构耐久性设计，主要设计手段是高性能混凝土的应用、混凝土保护层厚度的增加以及结构表面的防腐措施的应用。

图 1 全寿命周期设计流程示意图^[3]

秦向杰等^[6]对南京长江大桥加固方案进行了比选，为了满足文物保护要求而采用了不同的填料材料来提高结构性能，分别采用了薄层自密实混凝土、轻质泡沫混凝土填料等来提高桥梁结构的承载力以及耐久性能。黄海新等^[7]为实现钢筋混凝土T梁桥结构的优化设计，以桥梁设计规范为基础，采用模块化的思想构建了能进一步考虑耐久性和可靠性的优化设计模型，并采用VB和MATLAB 平台开发了优化程序。

通过上述研究的总结可以发现，在桥梁结构的设计和桥梁构件层面提出了更为细化的设计方法，并且桥梁全周期设计方法也得到了进一步的提升。

3 桥梁混凝土材料耐久性问题的研究

混凝土桥梁中混凝土材料的耐久性问题体现为材料本身的劣化问题，主要包括碱骨料反应、硫酸盐侵蚀和冻融循环等对混凝土的损伤和破坏，典型情况如图2所示。本节对桥梁混凝土材料耐久性问题的相关研究进行了梳理总结。

（a）碱骨料反应^[8]

（b）硫酸盐侵蚀^[9]

（c）冻融循环^[10]

图2 混凝土的不同劣化形式

碱骨料反应方面：

碱骨料反应是导致桥梁耐久性退化的主要问题之一，混凝土中碱骨料反应主要有两种形式，分别为碱-硅反应（ASR）和碱-碳反应（ACR）。在桥梁服役过程中ASR相比于ACR更为常见。碱骨料反应对桥梁中各个部位的混凝土构件都有潜在的影响，从而导致桥梁结构的耐久性问题。仅在法国就有超过400座桥梁结构受到了ASR的影响^[11]。ASR模型的建立可以有效地提供混凝土构件在ASR破坏条件下的行为特征，从而更好地进行混凝土构件的耐久性设计，以及有效地做出桥梁养护维修的决策。Hamed Allahyari 等^[12]采用机器学习的理论，结合化学-力场、动力学知识，建立了时变-温变的ASR模型，用来分析在役混凝土结构中ASR的膨胀问题，该模型利用了实验室实测数据，并结合相关文献中的ASR数据，对模型开展了修正，相较于之前同类碱-硅反应膨胀模型，该模型在预测碱-硅反应中材料行为的精确度上有了明显的提高。Madhu M. Karthik等^[13]考虑了混凝土保护层、内部混凝土的时效性和被动预应力效应对纵向和横向钢筋的影响等，采用兼容拉压杆模型对实验环境条件下不同程度碱-硅反应和延迟钙矾石形成的破坏，以及承受不同程度钢筋锈蚀的C型梁开展了研究。结果表明，混凝土构件的力学性能和韧性会随着由碱-硅反应和钙矾石形成的被动预应力的增加而提升，而对于受到严重侵蚀的构件，其吸能性能会降低59%左右。并且结果还表明经过60年的钢筋锈蚀，梁柱接头处横向和纵向钢筋的锈蚀会导致35%左右的变形能力下降以及86%的吸能能力降低。对在役桥梁的现场实测数据的分析能够进一步了解实际使用过程中ASR对桥梁结构的影响，L.F.M. Sanchez 等^[14]利用表面观测以及多层次测试方法对受碱-硅反应影响的服役近五十年的立交桥的状况进行了评估。研究发现，与桥面板上部相比，其底部由于高湿度环境、钢筋高度锈蚀以及加载和约束效应等因素与碱-硅反应产生的膨胀相叠加有更严重的损坏。并且，碱-硅反应物的产生可能影响到骨料咬合能力，导致受碱-硅反应影响的构件抗剪能力的降低。为了充分利用已有的检测数据对桥梁混凝土构件中ASR问题进行有效的分析，Fukutsugu Ogawa等^[15]利用了一种名为主题模型的统计方法，对不同桥梁检测报告中的数据及内容进行了统计分析，研究总结归纳出桥梁在不同条件下的破坏特征，为桥梁的养护以及管理提供了有效的指导。该研究重点分析了桥梁检测报告中与碱-硅反应破坏相关且出现频率较高的关键词如“裂缝（crack）”、“碱-硅反应（ASR）”，“龟背纹（turtle-shaped）”等，总结出桥梁中产生碱-硅反应后的破坏特征，从而有利于在之后桥梁检测过程中根据这些特征及早地判断桥梁结构中是否存在碱-硅反应的破坏，并做出相应的防护措施。

硫酸盐侵蚀方面：

为了研究硫酸盐侵蚀对弯曲疲劳荷载和干湿循环条件下混凝土试件的影响，Fang Liu等^[16]采用质量损失率和相对动弹性模量的变化来评估耦合效应对混凝土的整体性以及力学性能的影响，并测量了混凝土内部的硫酸盐含量来衡量硫酸根离子在不同实验环境条件下的渗透率。结果表明，在干湿循环作用下混凝土试件同时受到毛细作用引起的水对流以及浓度梯度产生的扩散现象的影响，弯曲疲劳荷载和干湿循环的条件加速了硫酸根离子在混凝土中的迁移以及混凝土的劣化程度。张中亚等^[17]采用微观扫描以及力学性能测试的方法，研究了硫酸盐侵蚀条件下混凝土构件的抗剪性能，发现混凝土的抗剪强度会随着硫酸盐侵蚀的时间增加而降低；不同硫酸盐浸泡条件下的试件的破坏形式由于侵蚀机理的不同而产生变化，全浸泡的混凝土试件的主要破坏形式为骨料的翻滚、剥离以及剪切面附近水泥基质的滑移，如图3(a)所示。而半浸泡条件下，混凝土试件以物理结晶损伤为主，破坏形式主要以基质开裂和剪胀滑移为主，如图3(b)所示。

图3  (a) 全浸泡条件下试件破坏模式；(b) 半浸泡条件下试件破

坏形式^[17]

为了进一步研究不同浸泡环境中硫酸盐对混凝土的孔隙结构的影响机理，张中亚等^[18]从细观孔隙结构的层面对混凝土在不同硫酸盐侵蚀条件下的劣化特性进行了探讨，结果表明，混凝土试件在硫酸盐溶液中全浸泡条件下，硫酸盐侵蚀产物在前期（三个月内）首先会填充在混凝土细观孔隙中，在中后期（三个月后）由于硫酸根离子与水泥水化产物的反应以及骨料与基质接触区域的破坏，试件中大孔隙（直径为1–100 µm）的含量增加导致混凝土构件的劣化。在硫酸盐半浸泡条件下，硫酸盐侵蚀产物前期主要在大孔隙中聚集，而中后期由于结晶压力的作用引起水泥基质中裂缝的开展导致细观孔隙增多。该研究提出减少混凝土结构中大孔隙（直径为1–100 µm）的起始含量将会潜在地减少硫酸盐侵蚀对混凝土构件的物理破坏。

冻融循环方面：

Murat Saydan等^[19]根据Misirlioglu大桥所用不同种类集料类型的实测数据建立了有限元模型，并模拟了在现有荷载下冻融循环前后桥梁的结构行为。结果表明，冻融循环前桥梁构件在当前荷载的作用下应力分布在整体结构的表面，而冻融循环后结构易失去承载能力并且荷载会集中分布在局部构件。Shifa Xu 等^[20]对新型桥面铺装材料聚醚型聚氨酯混凝土的抗老化性能进行了评估，并发现在不同老化条件下，聚醚型聚氨酯混凝土在冻融循环后的劈裂强度都明显高于未老化的SBS改性沥青，聚醚型聚氨酯混凝土有良好的抗老化性以及耐久性，可以用于长期服役的桥面铺装材料。Mehdi Khanzadeh Moradllo 等^[21]利用临界饱和点到达时间模型（TTRCS）评估了混凝土构件冻融循环条件下的耐久性能，研究了三十种不同水灰比、空隙率以及气孔分布的混凝土构件。结果表明，高效减水剂和引气剂同时使用时会产生反应，引起混凝土内部气孔间距增大，从而导致混凝土构件在使用高效减水剂的时候需要增加引气剂的用量。然而高效减水剂在低水灰比的混凝土试件中可以减小气孔直径，降低气孔连通性，从而增加到达饱和临界点的时间，进而提高混凝土抗冻融循环的性能。

4 桥梁结构中钢筋的锈蚀研究

除了混凝土基体结构以及混凝土保护层的损伤以外，钢筋混凝土中钢筋的锈蚀也是钢筋混凝土桥梁耐久性能退化的一个重要原因。在钢筋混凝土桥梁服役过程中，环境中的有害物质（如氯离子和CO₂等）逐渐侵入混凝土并在混凝土内部迁移，从而导致钢筋钝化层的破坏和钢筋的锈蚀，其示意如图4所示。

图4 混凝土中钢筋锈蚀示意图^[22]

混凝土碳化导致钢筋锈蚀也是桥梁结构最普遍的影响耐久性的问题之一。大气中的CO₂是导致混凝土碳化的主要因素。随着世界工业化的发展，全球二氧化碳的排放量在不断增加，预测显示大气中的CO₂未来很长一段时间里也会持续上升^[23]。为了考虑大气中CO₂的变化对混凝土结构的影响，S.O. Ekolu^[24]基于全球CO₂浓度变化的预测数据（到2100年）并考虑环境因素（包括内陆和沿海亚热带地区的气候条件），研究了自然碳化预测模型，探讨了混凝土中碳化的发展以及混凝土结构的使用寿命。研究结果表明，随着CO₂浓度的增加，普通强度的混凝土的碳化深度将会增加31%而使用寿命则降低24%。并且，对于正在服役的混凝土结构，由于大气CO₂浓度的增加，钢筋锈蚀速率将会加快导致桥梁维修和养护成本的增加。研究指出针对大气中CO₂浓度不断升高的问题，在混凝土结构设计时需要更加注意混凝土强度等级以及保护层厚度的设计。

混凝土结构碳化引起的钢筋锈蚀的预测模型，对桥梁的耐久性设计、旧桥的养护和维修以及桥梁耐久性能的评估都有着重要的指导作用。常见的自然碳化模型主要是根据加速碳化等实验数据所建立，对于实际混凝土结构的自然碳化以及锈蚀过程难以准确预测。为了提高现有钢筋混凝土碳化预测模型的准确性，Hui Gu等^[25]基于贝叶斯定理提出了基于实测数据修正碳化引起的钢筋混凝土结构锈蚀与开裂模型的方法。为校准现有的混凝土碳化引起的衰退模型提供了强有力的工具，使现有的预测模型能够更准确地评估钢筋混凝土构件在真实使用环境中的劣化程度以及结构的耐久性，并且预测模型对混凝土构件剩余使用寿命预测的准确性随实测数据样本数量的增加而提高。Hyunjun Jung 等^[26]根据服役超过19年桥梁的现场实测数据，考虑了扩散系数、CO₂浓度、CO₂吸收量以及水化程度等设计参数，提出了一种结合菲克第一定律与贝叶斯原理的混凝土碳化预测方法。并且利用韩国不同地区桥梁的现场实测数据对该方法进行了验证，结果表明，新的预测方法能够很好地对不同环境条件下的钢筋混凝土构件的碳化过程进行预测，从而根据预测结果有效地对在役桥梁结构提供针对性的养护方案。Bo Sun^[27]研究了混凝土碳化、钢筋锈蚀产生以及积累到保护层表面开裂的劣化过程，考虑使用环境、材料以及结构特性存在的不确定性提出了一个综合的概率分析方法。该方法在已有的模型基础上增加了矫正和误差项，并基于现场实测数据利用贝叶斯理论对模型参数行了改进和校准，能够分析锈蚀引起的钢筋混凝土开裂问题，从而达到更准确且满足结构耐久性的设计要求。Pietro Crespi 等^[28]提出了水平荷载作用下在役高速公路桥梁垮塌的有效评估方法，并通过减少钢筋用量和应用多模态推覆分析方法建立了简化模型，用于考虑碳化导致的钢筋锈蚀问题。该方法能够识别出桥梁结构中最先达到垮塌条件的混凝土构件，从而给桥梁的养护、维修以及加固提供有效的信息。

在大气环境下桥梁结构中钢筋的锈蚀问题主要是考虑混凝土的碳化问题，并建立碳化模型来研究的，在过去的一年中研究人员从不同方面对钢筋混凝土碳化锈蚀模型进行了改进，然而对模型的优化依然需要更多的桥梁实测数据进行校准和验证。

5 不同服役环境对桥梁耐久性的影响

不同的服役环境对桥梁耐久性影响明显，如海洋环境下海水中含有的有害离子和气候变化过程中温度的变化都会潜在地增加桥梁结构耐久性能退化速度，因此，了解桥梁在不同服役环境中的劣化行为对桥梁耐久性的设计与评估有重要意义。

海洋环境：

Yupeng Xie等^[29]对洋流和海浪的耦合效应对海洋环境中跨海桥梁桥墩结构耐久性能的影响开展了研究，包括环境指标、耐久性指标和耐久性评价等。研究结果表明，桥墩结构的损伤与桥墩材料的成分、特殊环境作用下宏观性能的下降有关。Man Zhou 等^[30]在日本开展了为期四年的混凝土桥梁结构在大气海洋环境下的暴露实验，并考虑了盐雾、台风、雨水等多种环境因素，研究了混凝土中氯化物的黏附与扩散行为。研究发现，混凝土结构中氯化物的沉积不仅与时间有关，还与构件所处位置的局部气候以及地理状况有着密切的关系。桥梁表面氯化物的沉积在台风期间会明显增加，而雨水对试件表面氯化物的影响与雨水的分布和平均降雨量有关，既影响冲刷作用也影响其渗透性。其研究结果有助于更细致地确定海洋环境下桥梁结构的养护重点，从而对桥梁进行针对性的养护以节约养护维修成本。

气候变化：

Hamidreza Shirkhani等^[31]研究了加拿大不同区域的气候变化条件下温度的升高对混凝土桥面板设计使用寿命的影响。该研究利用三种温室气体排放的代表性浓度路径下的十种全球气候模型，来获取未来温度变化的预测值，并根据菲克扩散模型建立了氯离子扩散和钢筋脱钝氯离子阈值与温度相关联的模型，预测钢筋开始锈蚀的时间从而评估混凝土桥面板的使用寿命。研究结果表明，30年平均温度每升高1°C氯离子扩散系数将会从4%提高到7%，到21世纪末，普通水泥混凝土和高性能混凝土桥面板的平均设计寿命将会分别减少50%和33%。Geoffrey Guest等^[32]探究了考虑气候变化过程中钢筋混凝土劣化的桥面板设计模型的建立方法，该模型模拟了钢筋锈蚀的产生、混凝土裂缝的产生以及裂缝的扩展这三个劣化阶段，研究不同的桥面板设计方法以及气候变化对桥面板的设计寿命和桥面板劣化的敏感性的影响。结果表明，气候变化对桥面板使用寿命影响的大小主要取决于桥面板的耐久性设计。

上述研究均表明，不同的气候条件以及桥梁的服役环境在不同程度上影响了桥梁结构的使用寿命以及耐久性能。在桥梁设计过程中考虑多因素的耦合有利于提高桥梁寿命预测的准确性。

6 桥梁耐久性的提升

桥梁耐久性能的提升有助于降低桥梁养护维修的成本和延长桥梁的使用寿命，随着桥梁耐久性问题越来越受到研究人员以及工业界的重视，耐久性提升方法方面的研究也逐渐增多。在桥梁结构耐久性设计提升方面，潘涛^[33]提出对混凝土结构环境、强度等级、钢筋保护层厚度、构件裂缝宽度以及结构的防水系统等桥梁设计因素进行综合考虑，从而实现混凝土桥梁耐久性的提升。从桥梁材料的改性以及加固的角度出发，Ping Sheng等^[34]发现在钢筋混凝土结构中使用高岭土作为添加剂部分替代普通硅酸盐水泥，能够有效地减少有害离子对钢筋表面的侵蚀，从而提高钢筋混凝土结构的耐久性。其原因主要是高岭土的添加能够减少混凝土构件中裂缝的形成与扩展，并且通过高岭土的填充作用减少了水泥基质中的孔隙，降低了混凝土结构的渗透性，从而延缓外部有害离子对混凝土构件内钢筋的侵蚀。E Chen 等^[35]通过为期3年的自然锈蚀实验发现，钢纤维的添加可以增加混凝土内部裂纹的曲折度，并减少在使用荷载下混凝土和钢筋之间的损坏程度。另一方面，纤维能够对混凝土基质产生约束作用，减缓在钢筋锈蚀膨胀的情况下混凝土保护层的开裂，从而延长钢筋混凝土构件的耐久性能。孙宗磊^[36]提出对浅海区铁路桥梁通过添加原位增韧材料或减缩型聚羧酸减水剂，能够有效地提升钢筋混凝土结构的耐腐蚀性能；并且添加的材料能够有效地抑制有害离子向混凝土结构内部的迁移，从而提升海洋环境下桥梁结构的耐久性能。

上述研究结果表明，通过不同手段对混凝土材料进行改性和加固能够在一定程度上提高桥梁结构的耐久性能，如果在设计阶段考虑到改性材料性能的提升对耐久性的影响，并且细化桥梁耐久性设计，将有利于更高效地提升桥梁的整体耐久性能。

7 桥梁长期服役性能评估

为了更好地评价桥梁在实际使用过程中产生的劣化问题，对长期服役的桥梁进行现场实测数据的采集必不可少，并在此基础上开展桥梁的使用性能评估。

Andrzej Ambroziak等^[37]调查了波兰北部一座95年水泥混凝土拱桥的物理、化学以及力学性能，分析了桥梁混凝土材料的抗冻性、吸水性、氯离子和硫酸根离子浓度以及碳化深度等耐久性指标。结果表明，虽然混凝土的碳化深度相对较大（最高可达到55 mm），但混凝土的pH值仍然在安全范围内，测试的混凝土样品有很好的抗冻性能，并且氯离子和硫酸根离子浓度未超过标准值。James Wacker等^[38]分析了长期服役木-混凝土组合桥梁的实测数据后，认为木-混凝土结构桥梁是一种高效并且耐久的结构（图5）。木材给混凝土提供了湿度的保护，从而大大减少了潜在的结构劣化，在高交通量与少量养护的情况下能保持近100年的使用寿命。研究结果表明，木-混凝土结构高耐久性的实现得益于良好的项目规划和桥梁的细部设计，减少了服役过程中重大的破坏及劣化，从而延长了结构的使用寿命。

图 5 木-混凝土组合桥梁（Salmon River Bridge）^[38]

Jun Liu等^[39]以30年服役期的钢筋混凝土桥梁构件为样本，研究了构件中氯化物含量、混凝土的微观结构、孔隙分布和钢筋的锈蚀物等，发现氯化物的侵入深度在已开裂混凝土中明显大于未开裂混凝土，并且由于海水的冲刷和钙的浸出，上游侧的混凝土桥墩孔隙率会相应地增大。Yusak Oktavianus等^[40]以1984年建立在印度尼西亚泗水港Peti Kemas码头的预制钢筋混凝土T形梁为研究案例，以无损检测和有限元模拟的方法对桥梁翻新加固前后的挠度和抗弯承载力进行了研究，并且对于蠕变、裂缝分布以及单个梁的极限弯矩承载力变化所引起的长期变形开展了预测。在考虑到钢筋锈蚀以及车辆通行要求后，得到了新的桥梁结构使用寿命。其分析结果为印尼港口的桥梁管理、养护维修和桥梁使用寿命的评估提供了重要的参考。Petr Konecny等^[41]用现场测试的方法对捷克在役钢筋混凝土桥梁的劣化程度进行了评估，并通过钻芯方法分析了碳化作用和氯离子侵蚀对钢筋锈蚀的影响。该研究对14座桥（包括9座普通公路桥梁和5座高速公路桥梁）的数据进行了评估，发现高速公路桥梁潜在的锈蚀风险比普通公路桥梁更大。Ali F. Al-Khafaji等^[42]开展了美国密苏里州的Southview大桥和德克萨斯州的Sierrita de la Cruz Creek桥的钻芯试件微观结构的分析，研究了玻璃纤维增强韧性聚合物筋对桥梁混凝土结构耐久性的影响。结果表明，两座大桥在微观结构上都没有发现明显的劣化现象，且不存在浸出氯离子以及碱水侵蚀的迹象。碳化问题仅在其中一座桥梁上存在，该研究为玻璃纤维增强韧性聚合物筋提高混凝土在实际工程中应用的耐久性能提供了重要的参考。Hui Zhang等^[43]对南京长江大桥轻骨料混凝土桥板的宏观力学性能以及轻质骨料和水泥浆体的界面过度区进行了研究，发现服役50年后，混凝土取芯试件的抗压强度在冻融循环和动荷载的作用下降低了76%。由于长期的水泥水化作用使轻骨料与水泥浆能够紧密地结合，导致界面过渡区在扫描电子显微镜下无法辨别，用纳米压痕的方法判断出界面过渡区的范围在100微米左右。研究结果有助于进一步了解轻质骨料对桥梁结构耐久性的影响。 

长期服役桥梁实测数据的分析能够很好地反应出在桥梁实际使用过程中产生的实际耐久性退化问题，有效地为当地的桥梁设计、养护和修复提供重要的数据支撑。并且，桥梁的实际所处环境比实验室模拟的环境更为复杂，对实测数据的研究能够更准确地体现导致桥梁耐久性退化的主要原因。

8 热点与展望

随着基础设施建设的数量和规模日益扩大，桥梁的耐久性能受到了越来越多的重视。根据目前现有的文献发现，对于桥梁耐久性的研究在不同层面上都趋于精细化，笔者认为未来可以从如下几个方面开展桥梁耐久性的研究：

1、混凝土耐久性设计的优化，如材料、结构一体化设计、考虑多因素耦合情况下的耐久性设计；

2、高性能及高耐久性材料的研发，如混凝土的改性、抗侵蚀的表面涂层、UHPC、FRP材料等在桥梁构件中的应用以及混凝土高效有机添加剂。

3、钢筋抗腐蚀技术的研究，如钢筋阻锈剂、自迁移钢筋阻锈技术等。

4、混凝土桥梁耐久性相关的理论基础的研究，如桥梁的钢筋混凝土结构在多因素情况下的破坏损伤机理。

5、桥梁寿命预测模型的进一步提升，如根据桥梁实测数据进一步考虑桥梁寿命预测中不同因素的影响。

作者简介

ABOUT THE AUTHOR

占玉林，男，博士，教授，博士生导师。主要研究兴趣为混凝土及钢-混凝土组合结构桥梁、高性能复合材料等方面。四川省学术与技术带头人后备人选，西南交通大学“雏鹰学者”和“唐立新优秀教学教师奖”获得者。中国钢结构协会钢-混凝土组合结构分会理事、四川省科技青年联合会理事、四川省建筑业协会混凝土分会科学技术专业委员会副主任、美国ASCE会员。主持和主研包括国家自然科学基金在内的项目60余项，发表学术论文70余篇，获专利10余项，专著1部。曾获四川省教学改革成果奖、中国交通运输协会、住房和城乡建设部华夏建设科学技术奖等奖项。电子邮箱：[e-mail]

斯睿哲，男，博士后。美国土木工程学会（ASCE）副会员，美国陶瓷协会（ACers）水泥分会会员。主要研究方向为固体废弃物在水泥基材料中的应用；碱激发胶凝材料的微观表征、反应机理以及耐久性研究。发表期刊论文20篇，其中包括以第一作者身份发表SCI论文6篇。联系邮箱：[e-mail]

臧亚美，女，西南交通大学土木工程学院博士研究生，西藏大学资源勘查与土木工程系 讲师。研究领域为高原建筑材料耐久性，重点为混凝土的耐久性。联系邮箱：[e-mail]

参考文献

REFERENCE

[1] 吴宽. 桥梁结构耐久性设计研究[J]. 智能城市, 2020, 6(24): 38-39.

[2] 陈琳,屈文俊,朱鹏,等. 混凝土结构等耐久性设计方法[J]. 建筑科学与工程学报, 2020, 37(2): 81-90.

[3] 林政园,肖光术,冯玉龙,等. 基于全寿命周期的桥梁安全和耐久性设计研究[J]. 公路工程, 2020, 45(4): 120-122, 210.

[4] 王崇交,李亚东. 基于可靠度的桥梁全寿命设计方法[J]. 铁道建筑, 2020, 60(11): 1-6.

[5] 殷鹏程. 福厦高铁湄洲湾跨海大桥(96 180 96) m斜拉桥总体设计[J]. 铁道标准设计, 2020, 64(S1): 12-18.

[6] 秦向杰,何初生,陈春,等. 基于文保要求的南京长江大桥双曲拱桥加固方案比选及设计[J]. 中外公路, 2020, 40(2): 102-106.

[7] 黄海新,孙文豪,程寿山. 钢筋混凝土T梁桥模块化集成设计优化与实践[J]. 混凝土, 2020, 368(6): 152-159, 162.

[8] Fernandes I,Broekmans MATM. Alkali–silica Reactions: an Overview. Part I[J]. Metallography, Microstructure, and Analysis, 2013, 2(4): 257-267.

[9] https://www.iamcivilengineer.com/2016/07/sulphate-attack-in-concrete-itseffects.html [Z].

[10] http://publish.illinois.edu/concretemicr oscopylibrary/freeze-thaw/[Z].

[11] Multon S,Leclainche G,Bourdarot E, et al. Alkali-silica Reaction in Specimens Under Multi-axial Mechanical Stresses[C]//Proc. 4th Int. Conf. Consec, 2004: 2004-2011.

[12] Allahyari H,Heidarpour A,Shayan A, et al. A Robust Time-dependent Model of Alkali-silica Reaction at Different Temperatures[J]. Cement and Concrete Composites, 2020, 106: 103460.

[13] Karthik MM,Mander JB,Hurlebaus S. Simulating Behaviour of Large Reinforced Concrete Beam-column Joints Subject to Asr/def Deterioration and Influence of Corrosion[J]. Engineering Structures, 2020, 222: 111064.

[14] Sanchez L,Fournier B,Mitchell D, et al. Condition Assessment of an Asr-affected Overpass After Nearly 50 Years in Service[J]. Construction and Building Materials, 2020, 236: 117554.

[15] Ogawa F,Chikata Y. Analysis on the Utilization of Opinion of Bridge Inspection Results Using Topic Model for Maintenance and Management[J]. Materials Transactions, 2020, 61(12): 2428-2434.

[16] Liu F,You Z,Diab A, et al. External Sulfate Attack on Concrete Under Combined Effects of Flexural Fatigue Loading and Drying-wetting Cycles[J]. Construction and Building Materials, 2020, 249.

[17] 张中亚,周建庭,邹杨,等. 硫酸盐侵蚀对混凝土抗剪性能的影响[J]. 土木工程学报, 2020, 53(7): 64-72.

[18] Zhang Z,Zhou J,Yang J, et al. Understanding of the Deterioration Characteristic of Concrete Exposed to External Sulfate Attack: Insight Into Mesoscopic Pore Structures[J]. Construction and Building Materials, 2020, 260.

[19] Saydan M,Unal A,Keskin US, et al. An Investigation of the Current Situation of the Misirlioglu Bridge and Possible Damages After Freeze-thaw By Using Finite Elements Analysis, Sille - Konya (central Anatolia, Turkey)[J]. Engineering Failure Analysis, 2020, 117.

[20] Xu S,Xu M,Zhang Y, et al. An Indoor Laboratory Simulation and Evaluation on the Aging Resistance of Polyether Polyurethane Concrete for Bridge Deck Pavement[J]. Frontiers in Materials, 2020, 7.

[21] Moradllo MK,Qiao C,Ghantous RM, et al. Quantifying the Freeze-thaw Performance of Air-entrained Concrete Using the Time to Reach Critical Saturation Modelling Approach[J]. Cement & Concrete Composites, 2020, 106.

[22] https://www.ispatguru.com/corrosion-of-steel-reinforcement-bars-in-concrete/[Z].

[23] Stocker TF,Qin D,Plattner G, et al. Climate Change 2013: the Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of Ipcc the Intergovernmental Panel on Climate Change[Z]: Cambridge University Press, 2014.

[24] Ekolu S. Implications of Global Co2 Emissions on Natural Carbonation and Service Lifespan of Concrete Infrastructures – Reliability Analysis[J]. Cement and Concrete Composites, 2020, 114: 103744.

[25] Gu H,Li Q. Updating Deterioration Models of Reinforced Concrete Structures in Carbonation Environment Using In-situ Inspection Data[J]. Structure and Infrastructure Engineering, 2020.

[26] Jung H,Im S,An Y. Probability-based Concrete Carbonation Prediction Using On-site Data[J]. Applied Sciences-basel, 2020, 10(12).

[27] Sun Bo,Xiao Ru-cheng,Ruan Wei-dong, et al. Corrosion-induced cracking fragility of RC bridge with improved concrete carbonation and steel reinforcement corrosion models[J]. Crossref: 110313.

[28] Crespi P,Zucca M,Valente M. On the Collapse Evaluation of Existing Rc Bridges Exposed to Corrosion Under Horizontal Loads[J]. Engineering Failure Analysis, 2020, 116.

[29] Xie Y,Li X. Influence of the Coupling Effect of Ocean Currents and Waves on the Durability of Pier Structure of Cross-sea Bridges[J]. Journal of Coastal Research, 2020: 87-90.

[30] Zhou M,Liao J,An L. Effect of Multiple Environmental Factors on the Adhesion and Diffusion Behaviors of Chlorides in a Bridge with Coastal Exposure: Long-term Experimental Study[J]. Journal of Bridge Engineering, 2020, 25(10).

[31] Shirkhani H,Zhang J,Lounis Z. Ensemble Analysis of Climate-change Impacts on Design-service Life of Reinforced Concrete Bridge Decks Across Canada[J]. Natural Hazards Review, 2020, 21(3).

[32] Guest G,Zhang J,Atadero R, et al. Incorporating the Effects of Climate Change Into Bridge Deterioration Modeling: the Case of Slab-on-girder Highway Bridge Deck Designs Across Canada[J]. Journal of Materials in Civil Engineering, 2020, 32(7).

[33] 潘涛. 预应力混凝土桥梁耐久性提升对策研究[J]. 居舍, 2021(3): 29-30.

[34] Sheng P,Wang D,Yu G. Effect of Kaolin Addition on Electrochemical Corrosion Resistance of Duplex 2205 Stainless Steel Embedded in Concrete Exposed in Marine Environment[J]. International Journal of Electrochemical Science, 2020, 15(12): 11732-11741.

[35] Chen E,Berrocal CG,Löfgren I, et al. Correlation Between Concrete Cracks and Corrosion Characteristics of Steel Reinforcement in Pre-cracked Plain and Fibre-reinforced Concrete Beams[J]. Materials and Structures, 2020, 53(2): 33.

[36] 孙宗磊. 浅海区铁路桥梁耐久性设计与应用研究[J]. 铁道标准设计, 2020, 64(S1): 27-33.

[37] Ambroziak A,Haustein E,Niedostatkiewicz M. Chemical, Physical, and Mechanical Properties of 95-year-old Concrete Built-in Arch Bridge.[J]. Materials (basel, Switzerland), 2020, 14(1).

[38] Wacker JP,Dias AMPG,Hosteng TK. 100-year Performance of Timber-concrete Composite Bridges in the United States[J]. Journal of Bridge Engineering, 2020, 25(3).

[39] Liu J,Jiang Z,Zhao Y, et al. Chloride Distribution and Steel Corrosion in a Concrete Bridge After Long-term Exposure to Natural Marine Environment[J]. Materials, 2020, 13(17).

[40] Oktavianus Y,Sofi M,Lumantarna E, et al. Long-term Performance of Trestle Bridges: Case Study of an Indonesian Marine Port Structure[J]. Journal of Marine Science and Engineering, 2020, 8(5).

[41] Konečný P,Vořechovská D,Šomodíková M, et al. Extended Evaluation of Durability-related Field Inspection Data From Concrete Bridges Under Service[J]. Procedia Structural Integrity, 2020, 26: 430-438.

[42] Al-khafaji AF,Myers JJ,Nanni A. Assessment Study of Glass Fiber-reinforced Polymer Reinforcement Used in Two Concrete Bridges After More Than 15 Years of Service[J]. Aci Materials Journal, 2020, 117(5): 209-220.

[43] Zhang H,Huang L,Yu L, et al. Macromechanical Properties and Itz of Lightweight Aggregate Concrete From the Deck of Nanjing Yangtze River Bridge After 50 Years[J]. Journal of Materials in Civil Engineering, 2020, 32(5).