海洋环境下混凝土桥梁结构耐久性设计方案评估
沿海混凝土桥梁的防腐耐久性设计
. 该桥于 1 9 9 7年 3月开工 ,9 9年 3月完工 , 20 19 至 0 6年 已运 营三 2 1 钢 筋净保 护 层厚 度偏 小 大量桥梁从混凝 土剥落处看到 , 主桥 箱梁保护 层厚度 大都在 年多。通过对该 桥的宏观工作状况及细 部健康状 况的检测 , 了解
2mm-2 5mm左右 , 主桥薄壁墩墩 身钢筋净保 护层仅 2 . m, 9 5m 该桥 目前 的使用情 况 、 存在 病害及 病害 原 因, 而对桥 梁的运 营 2 从 主引桥过渡墩钢筋净保护层仅 2 . 7 5mm。由于保护层 偏薄 , 得 使 技术状态做出评 价。主要 检测项 目如下 : 氯离子等在不 长的时期 内就可 以渗透到 经检测 : 大桥结构安全状况基本 良好 , 能满足现 有运营要 求。 混 凝土毛细孔偏于连续 , 钢筋表面 , 化层也容 易达到钢筋表 面 , 碳 使钝化 膜破 坏 , 筋发生 钢 主要存 在问题表现为 :
1 箱梁内 、 ) 外表面混凝土表面存在 蜂窝 、 麻面等 , 有露筋 情况 锈 蚀。
存在 , 主桥箱梁外表面共发现可见 露筋 1 处 , 中多集 中在 翼板 2 2 防排 水 设计 不合 理 3 其 . 端部 、 根部及 排水 管 附近 ; 梁 内表面 共 发现露 筋 2处 , 箱 面积 均 如检测 中发现 :0世纪 9 2 0年代初 期设计 的桥梁 , 大部 分未设 0 1 。桥梁墩 台混凝 土存 在露筋 现象 、 筋或 绑扎 钢丝 外露 , 置 防水 层 。 . m2 箍
其桥梁强度 和刚度均不 同程度 有所 降低 , 用年 限将 减短 。目前 使
行深入 的研究和特殊设 计 , 沿海 混凝土 桥梁 除 了在 结构 、 力等 受 耐久性设计 。
3 墩柱 、 ) 盖梁钢 筋锈胀严 重 , 混凝土 表面 大量存在 沿钢 筋方 通过对大量 沿海混凝土桥梁 的检 测并 和原设计 对 比, 这些桥
海洋环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析
i 丽 了
j ( )
式中: c=混凝土保护层厚度 ( m)D m , o=氯离子 扩散系数 ( m / er , =结构建成至检测时所 m ya) 经历的时间 (er) o =D ya , s d o的时间效应系数 ,
r 2 1
构整体力学性能退化. 影响这一退化过程的设计参
数有很多 , 主要包括 : 混凝土保护层厚度 、 大气温 度、 钢筋锈蚀临界氯离子浓度 、 凝土表面氯离子 混 浓度以及混凝土强度 等. 目前 , 对这些设计参数 针 对桥梁结构整体性能影响的分析大多为定性的, 缺 乏定量的研究成果. 本文通过结合 已有的耐久性退 化关键时刻计算模型- 和笔者 自行开发 的分析程 2
S p. e 2 1 01
文章编号 :0 8—10 (0 1 0 10 4 2 2 1 )5-04 0 6 6- 5
海 洋 环 境 混 凝 土桥 梁 耐 久性 参数 敏 感性 分 析①
田 浩 宣新祥 陈 , , 亮
(. 1 浙江省交通科 学研究所 。 浙江 杭州 3 0 0 ;. 10 62 诸暨市公路管理段 。 浙江 绍兴 3 10 ) 18 0
氯离子侵蚀是导致 海洋环境下混凝土桥梁结 构性能退化的主要因素之一 l . 1 当钢筋 表面的氯 ] 离子聚集到一定程度时钢筋开始锈蚀 , 进而导致结
划分 为 四个 阶段 . 化过程 的第 一 阶段 由施工 过程 退
结束时刻( 即成桥时刻 ) 开始到钢筋表面的氯离子 浓度累积到钢筋即将开始锈蚀时刻 t为止 , 该阶段 也可称为氯离子侵蚀 阶段 . J根据现场及试验实 测数据给出 t 的计算公式 ,
海水中钢筋混凝土桥梁结构防腐耐久性 技术措施分析
海水中钢筋混凝土桥梁结构防腐耐久性技术措施分析随着社会发展的需求与技术的进步,使得公路桥梁的建设由内陆水环境延伸为沿海甚至跨海环境,在新环境的要求下,钢筋混凝土桥梁的防腐耐久性技术日趋重要。
然而处于海水环境中的钢筋混凝土桥梁结构,由于氯盐环境的影响导致结构内的钢筋极易锈蚀,进而大幅度降低了桥梁的使用寿命,对结构的安全也带来了危害。
据工业发达国家报道,钢筋混凝土在海洋环境中的浪溅区及海洋大气区内,使用寿命大幅缩短,结构大量返修,造成的损失往往能达到总投资的40%。
本文主要分析了海水环境下桥梁结构腐蚀的原因,并就海水环境下的桥梁结构防腐耐久性技术措施从结构形式、构造及材料选择等几个方面进行分析论述。
最后,针对北方海洋环境下桥梁的设计和施工,提出具体的提高桥梁抗腐蚀性的技术措施。
一、海水环境下的桥梁结构腐蚀原因分析一般来讲,砼内部的高碱性能使钢筋表面形成一层钝化膜,保护钢筋免受锈蚀。
而钢筋锈蚀往往也就开始于其表面钝化膜的破坏。
在海水环境下,它的破坏主要有以下原因导致:首先是供氧不足。
一般来讲,钢筋表面钝化膜要保持良好需要一定浓度的氧流量(一般为0. 2~0. 3mA/m2),而水下环境的氧流量一般很低,进而导致钝化膜的厚度逐渐减小直至完全消失,导致钢筋非常缓慢的腐蚀。
再有,海水环境下的桥梁结构由于经常与海水接触并处于潮湿环境中,因各种原材料挟进砼中的氯离子以及海水中的大量氯离子不断渗入到钢筋周围,当此氯离子含量达到某一临界值时,钢筋的钝化膜开始破坏,丧失对钢筋的保护作用,从而引起钢筋锈蚀,削弱其有效断面,并引起膨胀,进而破坏砼保护层,形成恶性循环,加速砼结构破坏,使桥梁使用寿命受到严重威胁。
因此,必须进行防腐蚀耐久性设计,保证砼结构在设计使用年限内的安全和正常使用功能。
二、桥梁结构钢筋混凝土防腐蚀耐久性设计桥梁结构钢筋混凝土防腐蚀耐久性设计,应针对结构预定功能和所处的环境条件,选择合理的结构形式、构造和抗腐蚀性、抗渗性好的优质砼;对处于浪溅区和水位变动区的桥梁下部结构,宜采用高性能砼,或同时采用特殊的防腐措施,同时宜采用焊接性能好的钢筋。
海洋环境下钢筋混凝土桥梁结构的耐久性评估
海 洋环 境 下钢 筋 混凝 土桥 梁 结构 的耐 久性 评 估
朱绩超 邵旭 东。 ,
(. 1 大连交通大学 土木 - 9安全工程学院 , 宁 大连 162 ;. 辽 10 82 湖南大学 桥梁工程研究所 , 湖南 长沙 4 0 8 ) 10 2 摘 要: 以海洋环境 为背景 , 钢筋和混凝 土 自身 的劣 化出发 , 从 根据 Fe 散定律 , i k扩 推导 出沿海 环境下
快, 腐蚀不均匀 , 经常引起局部坑蚀 , 使钢筋截面
损失 较严重 . 离 子侵 蚀 造 成 钢筋 截 面 有 效 面积 氯 的减 小 , 钢 筋屈 服应力 的 降低 , 导致 同时会 造成混 凝 土强 度 的劣化 . 文 适 合 氯离 子 侵 蚀 环境 下 经
E malz @ at.d .n - i j : e j eu c. u
第 2期
朱绩超 , 海洋环境 下钢筋 混凝土桥 梁结构 的耐久性评估 等:
准 的常最 大值 . G e通过 对澳 大利 亚 15 Mc e 8座桥 1
。
( ) =3 . 二 1 78
C
一
() 7
1 1 氯 离子渗透 .
研究 表 明 , 在假定 混凝 土相对 潮湿 的情况下 ,
氯离 子在 混 凝 土 中 的渗 透 过 程 可视 为 服从 费 克
界范围造成了巨大的经济损失, 因此, 混凝土耐久 性 问 题 已 经 成 为 世 界 性 的重 大 问题 , 名 专 家 著
Me a 授在题 为 《 t 教 h 混凝 土耐久 性五 十 年进 展》 主 旨报告 中 , 钢筋 腐 蚀 列 为影 响 混凝 土耐 久 性 的 把 第 一 因素. 而氯盐 离 子 正 是 引起 钢 筋 锈蚀 的主要 因素之一 , 国又是 氯盐 环境 的大 国 , 我 更应 该引起 特 别 的重视 . 氯 离子引 起 的钢筋 腐蚀就 大环境 可分 为海洋
「东海大桥混凝土结构耐久性策略及高性能混凝土在工程中的应用」
「东海大桥混凝土结构耐久性策略及高性能混凝土在工程中的应用」东海大桥是中国江苏省苏州市吴江区与常州市武进区之间的一座跨越长江的大型公路桥梁,全长32.4公里。
作为世界最长的公路大桥之一,东海大桥的混凝土结构耐久性策略及高性能混凝土在工程中的应用十分重要。
首先,为了确保东海大桥的混凝土结构的耐久性,施工人员在设计和建造过程中采用了一系列的策略。
首先,他们充分考虑了大桥所处环境的特点,包括海洋环境对混凝土的侵蚀、气候因素以及交通负荷等。
根据这些因素,工程人员在设计混凝土配合比时选用了高性能混凝土,以提高混凝土的抗压强度和耐久性。
此外,他们还采用了特殊的表面处理方法,如防水涂层、防腐蚀涂层等,以保护混凝土结构不受外界环境的影响。
其次,高性能混凝土在东海大桥的工程中得到了广泛应用。
高性能混凝土是一种具有较高强度、较低渗透性和较好耐久性的混凝土,通常由特殊类型的水泥、粉煤灰、硅灰等掺合料以及优质骨料组成。
这种混凝土的抗压强度比普通混凝土高出很多倍,并且其耐久性也更好。
在东海大桥的建设中,高性能混凝土被广泛应用于桥梁结构、桥台、桥墩等重要部位,以确保大桥的结构安全和耐久性。
此外,在东海大桥的建设中,工程人员还采用了其他的技术和方法来提高混凝土结构的耐久性。
例如,他们使用了材料促进剂和化学缓凝剂来优化混凝土的性能和加快混凝土的凝固和硬化过程。
此外,工程人员还进行了严格的质量控制和施工管理,确保混凝土的配合比和施工工艺的正确性。
总之,东海大桥混凝土结构的耐久性策略及高性能混凝土在工程中的应用起到了至关重要的作用。
通过选用高性能混凝土、采用特殊的表面处理方法以及其他的技术和方法,工程人员确保了东海大桥的混凝土结构的强度和耐久性,为大桥的安全运营提供了可靠的保障。
这些经验和教训对其他类似工程的建设也具有很大的借鉴意义。
桥梁结构的耐久性评估标准与实践案例分析
桥梁结构的耐久性评估标准与实践案例分析桥梁作为人类历史上最重要的交通工程之一,其耐久性评估标准及实践案例分析对于保障公共交通安全至关重要。
本文将针对桥梁结构的耐久性评估标准进行详细探讨,并借助几个实践案例进行分析,以充分展示我在建筑工程行业的专业和经验。
首先,桥梁结构的耐久性评估标准是建筑工程中不可忽视的重要指标。
因为桥梁通常承受着复杂的荷载和环境作用,同时也往往具有长期使用的特点,必须具备出色的耐久性能。
在评估桥梁结构耐久性时,我们需要考虑以下几个方面。
首先是结构材料的选择和使用。
桥梁常用的材料包括混凝土、高性能钢材等。
在选择材料时,需要考虑其强度、抗腐蚀性、耐久性等因素。
另外,材料的施工质量也是保证桥梁耐久性的重要因素,例如混凝土的浇筑、养护等工艺必须严格按照规范进行。
其次是桥梁结构的设计和施工。
桥梁的结构设计需要满足一系列的要求,如承载能力、刚度、稳定性等。
合理的结构设计能够减少结构受力集中,延长桥梁的使用寿命。
而施工过程中的质量控制和工艺操作也是影响桥梁耐久性的重要因素。
必须确保施工过程中的每一个环节都符合规范和要求,例如焊接、拼缝等工艺。
再次是桥梁的定期检测和维护。
桥梁作为大型的工程结构,往往存在着难以发现的缺陷和潜在的问题。
因此,定期的检测是必不可少的。
通过使用先进的检测技术,如无损检测、红外热像等,可以及早发现结构的问题,采取修复措施,避免事故的发生。
同时,定期进行维护保养也是延长桥梁寿命的重要手段。
以下是几个实践案例,可为我们详细阐述耐久性评估标准与实践案例的关系。
首先是港珠澳大桥。
作为世界上最长的跨海大桥之一,港珠澳大桥不仅承受着巨大的荷载,还需要抵御海水的腐蚀。
为了确保桥梁的耐久性,工程师们采用了世界最先进的材料和施工技术。
在设计中,他们充分考虑了强度、稳定性和耐久性等因素。
同时,他们还采用了先进的无损检测技术,定期对桥梁进行检测和维护,确保桥梁的安全性和耐久性。
第二个案例是北京大兴国际机场的跨海桥。
浅谈沿海地区桥梁的耐久性设计
则, 从设 计基 本要 求、 混凝 土保 护层 、 防止和控 制 裂缝 、 强桥 面防水设计 等 方面对提 高沿海地 加
区桥 梁结构 耐久性措 施进 行 了介 绍 。 关键 词 沿 海地 区 桥梁 耐 久性 设 计
长期 以来 , 们 受 混凝 土 是 一种 耐 久 性 能 良好 人 的建筑材 料这一认 识 的影 响 , 视 了钢 筋 混凝 土结 忽 构耐久 性 问题 , 使 以往 的设 计 中普 遍 存 在重 视 强 致
缝, 并引起混凝土胀裂 ; 钢筋保护层剥落、 露筋、 箍筋 坑 蚀锈 断 , 梁更 为严重 ; 边 下部 结构盖 梁表 面承 重部
基于上述原则 , 针对导致桥梁混凝土结构腐蚀 的各种 因素 , 我们在 设计 中采取 了一系 列相应 措施 ,
维普资讯
气是造成沧州沿海地区桥梁结构混凝土腐蚀破损 的 主要因素 , 另外冻融交替亦促进了混凝土腐蚀的加 剧 ; 致钢筋 锈蚀 的 主要 原 因是 保 护层 太 薄 或 遭 破 导
坏 及混 凝土密 实性 不 足 , 此外 海 水 及 海洋 大 气 中 含 有 大量 的 C一 加快 了钢筋 的锈蚀 。 l 离子
冰冻 区 。通 过调 查 我们 发 现 : 州沿 海 6 、O年 代 沧 O7 及其 以后所建 钢 筋 混凝 土 桥 梁 , 大都 存 在 不 同程 度
混凝 土桥梁 结构 的耐久 性取决 于混凝 土材 料 的 自身 特性 和结构 的使用 环境 , 与结构设 计 、 施工及 养
护管理密切相关。综合 国内外研究 成果 和工程经
维普资讯
・
5 6・
北 方 交 通
浅谈 沿 海 地 区桥 梁 的 耐久 性 设 计
刘 文辉
( 河北省沧州交通 勘测设计 院 , 沧州 o 10 ) 60 1
跨海桥梁混凝土结构耐久性设计
城市道桥与防洪2012年12月第12期1概述清澜大桥位于海南省文昌市清澜镇,距离外海约4km,跨越内部海湾连接清澜镇和东郊镇,是航天发射中心配套项目之一。
清澜大桥设计方案采用主跨300m的双塔双索面结合梁斜拉桥,跨径布置为120m+300m+120m,引桥部分采用40m跨简支变连续小箱梁形式。
采用100a设计基准期。
为保证清澜大桥混凝土结构的耐久性,工程采取了以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性技术方案。
结合清澜大桥工程的具体需要,研究跨海大桥混凝土结构耐久性策略和高性能混凝土的应用技术成为重要的课题。
2清澜大桥环境作用分析清澜大桥的不同部分分别处于一般大气和土壤环境,海洋大气、海水和海洋地质及滨海等环境中,按耐久性设计要求对其环境分区和环境作用需要分别进行研究。
经勘查,场地地下水属松散岩类孔隙潜水、微承压水,主要赋存于粉土质砂及粉土质砾砂中,含水层富水性、透水性较好。
粉土质砂与地表水水力联系密切,主要接受地表水补给,水位随海潮变化而变化,年最大变化幅度约2m。
拟建桥址区地下水对混凝土具结晶类弱腐蚀性和结晶分解复合类弱腐蚀性,场地土对混凝土无腐蚀性。
桥址地处热带北缘沿海地带,具有热带和亚热带气候特点,属热带季风岛屿型气候。
年平均气温为23.4 ̄24.4℃,桥址区域常年平均湿度为85%。
按《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476-2008)的基本规定,按结构所处环境对钢筋和混凝土材料的腐蚀机理可将结构所处环境分为5类,即一般环境、冻融环境、海洋氯化物环境、除冰盐等其他氯化物环境和化学腐蚀环境。
根据所处环境条件,清澜大桥可能处于一般环境、氯化物环境和化学腐蚀环境中。
清澜大桥的主要腐蚀环境为近海或海洋环境。
近海或海洋环境条件分为大气区、浪溅区、潮汐区、水下区和土中区5个腐蚀区带。
清澜大桥环境作用分级见表1。
近年来,随着跨海桥梁的建设,设计人员开始重视海水环境下桥梁耐久性的设计。
影响混凝土耐久性的主要原因有混凝土质量问题、冻融作用、化学物质侵蚀、集料的化学反应、磨损及人为因素等。
海洋环境下混凝土结构的耐久性研究综述
数法 ( 或称 R C M法) 是 目前科 研 和工 程应 用 中最 广
泛 采 用 的试 验 方 法 , 《 普 通 混 凝 土 长 期 性 能 和 耐 久
为氯 离子 表 观扩 散 系数 ; G 为混 凝 土表 面 氯离 子 浓 度; C o 为 钢 筋锈 蚀 临 界 氯离 子 浓 度 ; c 0 为 混 凝 土初 始 氯离 子浓 度 。 由此可 知: 在钢 筋保 护层 厚度 一定 的条 件下 . 只 要 知 道 腐 蚀 介质 在 混 凝 土 中的浓 度 及 钢 筋 混 凝 土 表 面允 许 的临界 浓 度 , 就可 以计 算 出腐蚀 介 质 由外 界 扩散 至钢 筋表 面并 达 到 临界 浓度 所 需 的时 间 , 即 t , 也 即混凝 土寿命 预测 的 时间 。利用 已经测 得 的氯 离子 扩散 系数 , 考 虑钢 筋混凝 土在严 重侵 蚀环 境 下 , 根据 钢筋 保 护层 厚度 , 利 用 上述 公式 计 算 出混 凝 土 中钠 筋锈蚀 的时 间( 即t ) 。
锈
蚀
程
度
材料 最重要 的 考核指 标 。 耐久 性 的含义 是有 长久 的
l
J
冰 } 汹 r
安全 使 用 寿命 , 可 定 义 为其 在 使 用 过 程 中经 受 ( 抵
抗) 各种 破坏 因素 的作 用 ( 破坏 力 ) 而能 保持 其 使用 功能 的能 力 。 海洋 环境 中 的钢筋混 凝 土结构 极易 因
海洋 条件 是严重 的氯 盐腐 蚀环 境 。 根据 热力 学
原理 , 在环境 与混 凝土 内部 氯离子 浓度 差 的作 用下 . 氯 离子 会 向混凝 土 内渗透 和扩 散 , 并 不断 积 聚 。在
化 能力 。混 凝土孑 L 溶液 中 C l 一 导致 孔溶液 p H下 降 . 使 钢 筋脱 钝锈 蚀 。据 Ha u s ma n n [ 4  ̄ 介绍 , 在模 拟 混 凝 土 孔 溶 液 的石灰 饱 和溶 液 ( p H值为 1 1 . 6 ) 中, 只要 [ C 1 一 ] / E O H 一 ] 值 不大 于 0 . 6 , 钢筋 就不会 活化 。 渗透 性 被 认 为是衡 量 混凝 土耐 久 性 的最重 要 的综 合 指标 。
浅析滨海环境混凝土桥梁耐久性设计
设计理念基础上 , 从材料 、 构造措施及表面防腐涂层
等 方 面着手 进行 结构 耐久 性设 计 。
2 . 1 材 料
开裂 。碱一 骨 料反 应 引 起 的混凝 土 结 构破 坏 程 度 , 比其他 耐 久 性破 坏 发 展 更 快 , 后 果 更 为 严 重 。碱一 骨料 反应 一 旦 发 生 , 很 难 加 以 控制 。碱一 骨 料 反 应
2 桥梁 结构 的 耐久性 设计 桥 梁结 构 的耐久 性设计 应 根据 不 同的设计 基 准
( 1 ) 钢筋锈蚀 : 混凝 土 中钢筋腐蚀首先是钝 化
膜破坏 , 混 凝 土 的碳 化 和 氯离 子 侵 蚀 都 会 造 成 钢 筋 表 面 碱性 钝化 膜 的破 坏 , 随后在 水 和氧作 用下 , 钢 筋 就 会腐 蚀 , 进 而引起 体 积膨胀 , 混凝 土产 生沿 钢筋 的 纵 向裂缝 , 造 成钢筋 与混 凝 土之 间 的黏结 力破 坏 , 钢
滨海环境相对于其他环境 , 空气湿度大 , 空气和 水 中氯离子含量大, 混凝土结构更容易产生钢筋锈
蚀、 混 凝土 腐蚀 、 冻融 、 碳 化 等病 害 。
以上所有 的病害基本上都离不开水 , 因此桥梁
病 害 中水 是 主要 媒 介 和诱 因 , 也是 耐 久 性 设 计 中需 重 点考 虑 的因素 。
筋截面积削减 , 使结构构件的承载力降低 , 随着时间 的推移 , 腐蚀会逐渐恶化 , 最终可能导致结构的完全
破坏。
( 2 ) 混凝 土 的 碱一 骨 料 反 应 : 碱一 骨 料 反 应 一 般 指水 泥 中 的碱 和骨 料 中 的活 性 硅 发 生 反应 , 生 成
碱 一硅 酸盐 凝 胶 , 并 吸水 产料、 涂层 等方面的耐久性设计要素 。
海洋环境中工程结构的耐久性问题
海洋环境中工程结构的耐久性问题作者:周国然,中港集团海港湾工程设计研究院2004-11-02来源:质监总站1 结构耐久性的现状在土木工程中,对结构发生作用的因素可分为三类:荷载、灾害、环境。
其中荷载因素和灾害主要对结构的安全性产生影响,以往的研究也比较多,而环境因素主要对结构的耐久性产生影响,由于这类影响的长期性和隐蔽性,长期以来并未获得足够的重视。
具体来说,环境因素包括海洋、土壤和大气中各种盐类的腐蚀作用、除冰盐的使用、由气候条件引起的冻融循环和干湿循环等。
此类耐久性问题带来的后果不仅会造成经济上的大量损失,也给结构的安全性带来巨大隐患。
根据著名混凝土专家美国加州大学伯克利分校的P.K.Mehta教授的研究,混凝土结构破坏的原因首先是钢筋腐蚀,其次是冻害。
据美国1988年的统计,当年钢筋混凝土腐蚀破坏的修复费为2500亿美元,其中桥梁修复费为1550亿美元,是这些桥初建费用的4倍。
在我国因腐蚀引起的结构破坏问题同样严重,八十年代交通部曾组织有关单位对沿海码头展开调查,据1980年有关单位对华南地区沿海码头的调查结果,80%以上的码头发生了严重或较严重的钢筋锈蚀破坏,出现破坏的码头有的距建成时间仅5~10年,对华东及北方地区沿海码头调查也得到类似结果。
因长期使用除冰盐引起的耐久性问题同样严重,例如,北京的某立交桥1999年拆除重建时,距建成还不到19年。
此外,在我国的西部存在大范围的盐渍土,北方地区的冻融环境,均使钢筋混凝土结构面临严重的耐久性问题。
由于耐久性问题带来巨大的经济损失,从上世纪80年代开始受到国内工程界的关注,交通部根据对沿海码头耐久性问题的调查研究结果,于1986年制订了《海港钢筋混凝土结构防腐蚀技术规定》和《海港预应力钢筋混凝土结构防腐蚀技术规定》,使结构耐久性问题以技术标准的形式得以确定,为提高海港工程的耐久性发挥了重要作用。
然而随着近年国民经济的高速发展,土木工程建设的质量要求越来越高,同时土建工程的全寿命成本分析也得到了越来越多的关注,因此对结构耐久性提出了更高的要求。
海洋环境下混凝土桥梁耐久性设计_张飞进
海洋环境下混凝土桥梁耐久性设计张飞进李旭伟摘要:介绍了海洋环境下混凝土桥梁由于环境的影响出现较为常见的病害,有针对性地分析了病害的产生原因,根据已有危桥的经验教训对海洋环境下混凝土桥梁结构设计提出了一些建议,以提高混凝土桥梁的寿命。
关键词:混凝土桥梁,滨海环境,处治技术,耐久性,设计中图分类号:U442文献标识码:A海南四周环海,海洋环境对桥梁的影响很大,以前修建的桥梁对于海洋环境下桥梁的设计与施工缺乏经验,没有考虑滨海环境对于桥梁的影响作用,很多桥梁因环境影响出现严重病害,很多桥梁在修建后较短时间就成为危桥,因此必须进行加固或者拆除重建。
滨海环境下出现的病害主要体现在以下几方面:1)混凝土方面:开裂,渗漏,侵蚀,碳化,破碎等;2)钢筋、钢束方面:锈蚀,脆化,疲劳,应力损失等;3)粘结方面:钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的削弱、锚具的失效、注浆不密实等。
1海洋环境下混凝土桥梁病害分析通过对区域内大量旧桥调查分析发现,引起桥梁病害的原因存在于环境影响、结构设计、施工及维护等各个环节。
主要原因有5个:1)没有考虑特殊环境下桥梁的抗腐蚀、混凝土的抗渗等因素;2)随着经济的发展,交通量增大,载重等级发生变化;3)指导思想注重于材料的节省,安全度低,造成断面单薄、安全储备低,典型的是双曲拱;4)桥梁耐久性差和年久老化,如砖拱桥;5)设计失当或者施工质量差。
1.1环境影响桥梁的施工及使用环境总是与设计的环境有一些差别,因此环境的影响是非常重要的。
混凝土的抗拉强度大约是其抗压强度的10%,由于早期的水化热影响、干缩应变反应强烈,加上环境、温度、湿度、日晒雨淋、冲击荷载的影响,混凝土结构很容易产生裂缝。
开裂后,由于水分子、氯离子的侵入,导致钢筋面层的钝化,从而使钢筋腐蚀,破坏了钢筋表面与混凝土之间的化学胶结力,其直接后果是钢筋与混凝土不能很好的协同工作。
混凝土构件的强度和刚度逐渐削弱,最终导致结构的耐久性破坏。
1.2结构设计理论和结构构造不完善虽然在许多国家的设计规范中都明确规定钢筋混凝土结构的耐久性要求,但是,这一宗旨并没有充分地体现在具体的设计条文中,导致在工程设计中普遍存在重视结构强度设计而轻视甚至忽视结构耐久性设计、重视承载能力极限状态而不重视正常使用极限状态、重视结构的建造而不重视结构的维护等现象。
混凝土结构的耐用性评估标准
混凝土结构的耐用性评估标准一、前言混凝土结构作为建筑工程的重要组成部分,其耐久性是关乎结构安全和使用寿命的重要指标。
因此,制定一套完善的混凝土结构耐久性评估标准对于保障建筑工程的安全和可持续发展具有重要意义。
二、标准适用范围本标准适用于各类混凝土结构的耐久性评估,包括但不限于建筑结构、桥梁、隧道、水利工程以及其他混凝土建筑结构。
三、术语和定义1.混凝土结构:指以混凝土为主要构件的建筑结构,包括但不限于柱、梁、板、墙、桥墩、护坡、坝体等。
2.耐久性:指混凝土结构在设计寿命内,保持原有功能和性能的能力。
3.设计寿命:指混凝土结构的设计使用期限。
4.环境因素:指影响混凝土结构耐久性的各种外部因素,包括但不限于气候、水质、土壤、化学介质、紫外线等。
5.评估指标:指评价混凝土结构耐久性的各项指标,包括但不限于强度、耐久性、裂缝控制、渗透性、抗冻性等。
四、评估方法1.强度评估强度评估是评价混凝土结构耐久性的基本指标之一。
可以通过采集混凝土样本进行实验室检测,也可以通过无损检测方法进行现场评估。
评估结果应该与设计强度进行对比,判断混凝土结构是否存在强度下降的情况。
2.耐久性评估耐久性评估是评价混凝土结构耐久性的关键指标之一。
可以通过现场观察和实验室检测等方法进行评估。
评估结果应该与设计寿命进行对比,判断混凝土结构是否存在耐久性下降的情况。
3.裂缝控制评估裂缝控制评估是评价混凝土结构耐久性的重要指标之一。
可以通过现场观察和实验室检测等方法进行评估。
评估结果应该与设计要求进行对比,判断混凝土结构是否存在裂缝控制不佳的情况。
4.渗透性评估渗透性评估是评价混凝土结构耐久性的重要指标之一。
可以通过实验室检测等方法进行评估。
评估结果应该与设计要求进行对比,判断混凝土结构是否存在渗透性增加的情况。
5.抗冻性评估抗冻性评估是评价混凝土结构耐久性的重要指标之一。
可以通过实验室检测等方法进行评估。
评估结果应该与设计要求进行对比,判断混凝土结构是否存在抗冻性下降的情况。
海洋环境下混凝土结构的耐久性
海洋环境下混凝土结构的耐久性[摘要]混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用,长期保持强度和外观完整性的能力。
处于海洋环境下的混凝土由于受海洋生物,无机盐,大气,水,温度等的影响造成的耐久性的降低。
文章首先分析了混凝土耐久性破坏机理,然后总结了提高混凝土耐久性的措施。
1. 前言:混凝土的耐久性混凝土的耐久性是指混凝土的结构在规定的使用年限以内,在各种环境条件作用下,不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、能够正常使用和有可接受的外观的能力。
现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中,明确规定混凝土结构设计采用极限状态设计方法。
但现行的设计规范只划分成两个极限状态,为承载能力极限状态和正常使用极限状态,而将耐久性能的要求列入正常使用极限状态之中,且以构造要求为主。
混凝土的耐久性与工程的使用寿命相联系,是使用期内结构保持正常功能的能力,这一正常功能不仅包括混凝土结构的安全性,而且更多地体现在适用性上。
2. 背景影响混凝土结构耐久性的因素很多,随着近些年工程应用中出现的问题和形式的发展,人们认识到混凝土材料的耐久性应受到高度重视。
比如在海洋环境中混凝土结构的耐久性,国内外也有很多由于混凝土破坏问题发生事故而造成人力和财力的损耗。
随着经济的发展,社会的进步,许多投资大、施工长的大型工程(如大跨度桥梁)日益增多,人们对海洋混凝土使用寿命的期待日益提高。
而这些混凝土的使用环境却十分苛刻,客观上要求混凝土有优异的耐久性。
中国目前处于大规模建设基础设施时期。
临海城市深水港的建设已为世人瞩目,对沿海城市经济持续高速发展将起到十分重要的拉动作用。
作为深水港重要组成之一的跨海通道(大桥、隧道等),无论是从跨度、连接功能,还是交通纽带,其建设和服役环境(海洋环境)是建筑物面临的新挑战,主要通过提高混凝土的耐久性来实现。
本文就海洋环境中混凝土耐久性的主要影响因素进行总结并提出合理的技术措施。
海洋工程混凝土结构设计规程
海洋工程混凝土结构设计规程一、前言海洋工程混凝土结构是指在海洋环境下使用的混凝土结构物,其具有耐海水侵蚀、抗风浪冲刷、抗震、抗风等特点。
本规程旨在规范海洋工程混凝土结构的设计,确保其安全、稳定和可靠性。
二、适用范围本规程适用于海洋工程混凝土结构的设计,包括海洋平台、海洋桥梁、海洋堤坝、海洋码头等。
三、设计原则1.安全性原则:结构设计必须满足其在海洋环境下的安全性要求,确保其能够承受海水侵蚀、风浪冲刷、地震等外部环境的影响,保证人员和设备的安全。
2.经济性原则:在满足安全性的前提下,尽可能优化结构设计,降低造价,提高经济效益。
3.可靠性原则:结构设计必须满足其在使用寿命内的可靠性要求,确保其在海洋环境下不发生严重的损坏或事故。
四、设计要求1.材料要求:混凝土应选用符合国家标准的水泥、砂、石等原材料,应符合混凝土强度等级和耐久性要求。
钢筋应符合国家标准,并应具有良好的耐蚀性。
2.结构要求:海洋工程混凝土结构应采用抗震、抗风、抗冲刷等设计措施,结构的刚度、强度和稳定性应符合国家标准要求。
结构应考虑海水侵蚀、腐蚀等因素,采用防腐措施,确保其使用寿命。
3.施工要求:施工应按照设计要求进行,施工过程中应注意混凝土的浇筑、养护等环节,确保结构的质量和稳定性。
五、设计流程1.确定设计参数:确定结构的荷载、海洋环境、使用寿命等参数,以及混凝土材料的强度等级和耐久性要求。
2.制定结构设计方案:制定合理的结构设计方案,考虑结构的刚度、强度和稳定性,采用防腐措施,确保结构的使用寿命。
3.进行结构分析:使用结构分析软件进行结构分析,对结构的荷载、强度、刚度、稳定性等进行分析计算。
4.进行结构优化:根据结构分析结果进行优化设计,降低造价,提高经济效益。
5.进行结构细化设计:制定详细的结构细化设计方案,包括结构的构造、尺寸、钢筋配筋等。
6.进行结构施工图设计:根据结构细化设计方案进行施工图设计,制定合理的施工方案。
7.进行结构施工:按照施工图进行结构施工,注意混凝土的浇筑、养护等环节,确保结构的质量和稳定性。
海洋环境混凝土桥梁防腐技术与耐久性设计
2 钢 筋 腐蚀 与结构 耐 久性 的关 系
2 1 钢 筋腐蚀 的危 害 . 3 预 报解 释 结果
采集 的 T T数据 , R 通过 T T软件进行处理 , R 获得 P波 、 s波波
速 和地 质 层 析 扫 描 成 像 图等 资 料 , 成 果 解 释 中 , P波 、 资 在 以 S波 料 和地 质层 析 成 像 图 为 依 据 , 合 地 质 勘 测 资 料 对 此 现 象 进 行 解 结 释 , 果 如 图 2~图 4所 示 。 结
筑 ,0 0 3 ( 1 :3 —3 . 2 1 ,6 I ) 3 7 3 8
岩 参 考 等级 为 Ⅱ级 。2 里 程 D 2 3 0~D 2 3 0段 , 段 围 ) K 5+ 2 K 5+ 7 该
岩 较 为 破 碎 , 理 裂 隙 发 育 , 部 裂 隙 多 含 裂 隙 水 , 常 地 质 变 化 [ ] 张 景 科 , 文 武 , 节 局 异 5 谌 雷启 云 . S 2 3地 质 超 前 预 报 原 理 及 精 度 TP0 明显 , 测为一断层 , 推 开挖 时 易 塌 陷 , 加 强 支 护 , 做 好 防 、 水 应 并 排 提 高 的途 径 [ ] 西 部 探 矿 工 程 ,0 5 7 :0 . 3 J. 20 ( ) 1 11 . 0 措 施 , 岩 参 考 等 级 为 Ⅲ级 。3 里 程 D 2 围 ) K 5+3 0~D 2 7 K 5+3 5 [ ] 彭 正 勇. 高 T P超 前 地 质 预 报 精 度 的 方 法研 究 [ ] 铁 道 8 6 提 S J.
第3 7卷 第 1 2期 20 1 1年 4 月 文 章编 号 :0 9 6 2 2 1 ) 2 0 7 —3 10 — 85(0 1 17 0 1
混凝土耐久性
混凝土耐久性研究摘要:耐久性混凝土在海洋环境桥梁工程中的技术应用尚在探索阶段,通过结合北方冰冻地区近海环境特点,对桥梁结构耐久性设计及耐久性混凝土的试配试验技术进行了探讨。
阐述了海洋环境下桥梁混凝土结构耐久性设计方法,在考虑海洋环境作用等级及作用环境分区的基础上,提出了耐久性设计的主要技术指标及要求,并给出了针对性强和有效的耐久性设计方案。
在尽可能降低单方混凝土中的水泥用量而提高矿物掺合料用量的基本原则下,提出了国内冰冻海域桥梁建设中首次采用的大掺量普通矿粉的耐久性混凝土配比技术,并通过在青岛滨海公路南段一期工程中铁十九局集团公司第四合同段项目经理部承建的陈家贡特大桥工程对耐久性混凝土各项耐久性指标给出验证。
关键词:北方冰冻地区;桥梁结构;混凝土;耐久性;设计1工程结构的耐久性设计1.1混凝土结构的环境作用等级及作用环境分区对混凝土结构及其配筋(钢筋和预应力筋)产生腐蚀的环境分类及环境作用的等级如表1和表2所示。
由于处于作用等级从中等程度(c 级)至非常严重程度(e 级)的氯盐腐蚀环境和北方微冻的近海或海洋环境,根据青岛滨海公路南段一期工程陈家贡特大桥的结构型式、服役环境和设计使用年限,提出科学、合理的耐久性设计方案是保证结构耐久性的关键一步。
1.2主要的技术指标及要求桥梁的设计基准期(设计使用年限)为100年。
主要耐久性技术设计为,以配制高性能水泥混凝土为基本措施,辅以引气剂、阻绣剂、防腐涂层等附加技术措施。
它们的具体技术指标如表4。
1.2耐久性设计方案基于对混凝土结构耐久性基本问题的研究,形成了陈家贡特大桥混凝土结构成套耐久性设计方案并付诸实施。
(1)混凝土材料选用混凝土结构的耐久性设计对混凝土原材料的选用与混凝土水胶比等主要的配比参数提出具体要求,使混凝土有良好的抗侵入性、体积稳定性和抗裂性。
对于原材料,一般应遵循以下原则:1)选用低水化热和含碱量偏低的水泥,尽可能避免使用早强水泥和高c3a含量的水泥;2)选用坚固耐久、级配合格、粒形良好的洁净骨料;3)使用优质粉煤灰、矿渣等矿物掺和料或复合矿物掺和料;除特殊情况外,矿物掺和料应作为耐久混凝土的必需组分;4)使用优质的引气剂,将适量引气作为配置耐久性混凝土的常规手段;5)尽量降低拌和水用量,为此应外加高效减水剂或有高效减水功能的复合外加剂;6)限制单方混凝土中胶凝材料的最高用量,为此应特别重视混凝土骨料的级配以及粗骨料的粒形要求;7)尽可能减少混凝土胶凝材料中的硅酸盐水泥用量。
青岛海湾大桥混凝土耐久性设计方案研究
青岛海湾大桥混凝土耐久性设计方案研究刘启蛟1,刘宏新2,彭蕙蕙1(1.铁道战备舟桥处,山东德州 251100;2.山东省筑港总公司,山东青岛 266032)摘要:青岛海湾大桥位于胶州湾,连接青岛、红岛和黄岛,工程量浩大,针对大桥处于海湾这一特殊的地理环境以及设计中提出了100年设计标准,给工程用混凝土提出了很高的要求。
主要介绍青岛海湾大桥高性能混凝土设计的背景、要求、性能、工作机理等相关内容。
关键词:海洋环境;100年;混凝土耐久性中图分类号:U442.5 文献标识码:A 1 工程概况青岛海湾大桥是青岛市道路交通网络布局中胶州湾东西岸跨海通道的重要组成部分。
本桥特点为我国在北方寒冷海域一座特大型海上桥梁集群工程,大桥设计起点位于青岛侧胶州湾高速公路李村河大桥北200m处,北距环太原路立交720m,设李村河互通立交与胶州湾高速公路相接;终点位于黄岛侧胶州湾高速公路东1km处,顺接济青南线设计起点;中间设立红岛互通与拟建的红岛连接线相接。
路线全长26 747k m,其中跨海大桥25 171k m。
青岛海湾大桥全线设立三座通航孔桥、二座互通立交,其中非通航孔桥均为50m、60m不同跨径的预应力混凝土连续箱梁或刚构,基础形式为群桩和独桩独柱两种,互通范围内匝道桥分别为30m、50m左右不同跨径的预应力混凝土连续箱梁。
2 大桥环境条件调查分析青岛海湾大桥地处胶州湾,属于典型的海洋环境,并遭受冻融等外部环境荷载,环境条件恶劣。
钢筋混凝土的破坏因素主要有:钢筋锈蚀作用,碳化作用,冻融循环作用,碱 集料反应,溶蚀作用,盐类侵蚀作用,酸碱腐蚀作用,冲击磨损等机械破坏作用。
近几年,我国兴建的多座跨海大桥,其规模与本桥相近的杭州湾跨海大桥、东海大桥和舟山连岛工程金塘大桥等,青岛海湾大桥是我国在北方兴建第一座海上特大桥梁。
本桥与上述几座跨海大桥在建设条件上比较主要区别:(1)海水含盐度较高(见表1)。
(2)冻融循环。
一般年份里,胶州湾冰情日变化较大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
缝, 反而 使结 构 的耐久寿 命 降低 . 在 交通 部 港 工 程 混凝 土 结构 防腐 蚀 技术 规 范》I , 混凝 土 及 预应 力 混凝 土 的最 小 保 护层 厚 度提 [ 对 中
和 应变 , 免应 力集 中, 避 对应 力 集 中部 位应 采 取特 殊 的 防护 措施 , 构 的表 面形 状 应用 利 于排 水 和通 风 , 结 更 12 结构 所处 的环境 - 结构所 处 的工作环 境不 同, 不 同部位 的耐 久性 设计和 防 护方 法就 有很 大 的差 别 . 对
根据 大 量 的统计 资料 表 明 , 期处 于海 洋环 境 下 的结构 , 长 在不 同的部位 , 蚀 不 同, 腐 即使在 同一 部位 , 不 同 在 的温 度 、 气象 、 文等 环境 条 件下 , 水 腐蚀 又会 有 所不 同 .而在 不 同 的地 区 , 由于海 水 的 p H值 、 温度 、 盐 量 、 含 潮流 等 自然 条件 的不 同 , 蚀情 况 也会 有 差别 , 腐 因此 制定 防腐 蚀 措施 时必须 具 体 问题 具体 分 析 .我 国防腐 蚀技 术规 范将海 水环境 暴 露部位 划分 为 四个区 : 大气 区 、 溅 区 、 浪 水位 变动 区 、 下 区 . 水 13 设 计 的保 护层 厚度 . 提 高钢 筋 的设计 保 护层 厚度 是提 高 结构耐 久 寿命 最 直接 、简单 且 经济 有 效 的方 法 .钢 筋 的保 护层 一方 面保 证 了混 凝土 与钢 筋 的有 效粘 结 , 另一 方面杜 绝钢 筋 与 外界环 境 的接 触 .因此 保
摘
要:针对海洋环境 下桥 梁结构耐 久性破坏 的特 点,分析 了影 响桥 梁结构耐久性设计 方案 的关键 因素 .建立 了 耐久性设 计方案的评估模型 ,探 讨 了各 因素 与耐久性设计方案等级状 况之 间的 关系.运 用模 糊评判的方
法对结构的耐久性设 计进行 了评估, 确定 了桥 梁结构耐久性设计等级 , 为桥 梁确 定维护方案和使用 阶段 的
维普资讯
第2 4卷 第 3期
20 0 6年 6月
河
南
科
学
Vo _4 No. l2 3
HENAN SCI ENCE
Jn 20 u.06
文 章编 号 :0 4 3 1 (06 0 - 4 3 0 10 - 9 82 0 ) 3 0 0 — 5
混凝土 质 量控制 方面 的有 关 内容 , 结合 实 际 的工 程应 用 , 为影 响海湾 桥梁 耐久 性设 计 的主要 因素 分为 : 认 1 结构 的设 计形 式及构 造 . 1
要 有利 于水 的排 泄 .
为 了减 少侵 蚀介 质 的聚集 , 构件 的截 面几 何 形状 应简 单 、 顺 , 量减 少棱 角 平 尽
评 估模 型 的建立 .
1 影响桥 梁耐 久性设计方案 的因素
一
般而言, 影响混凝土结构耐久寿命 的主要因素可分为以下几个方面[① 结构 的构造要求: 2 1 : 如保护层
厚度、 截面几何形状 、 钢筋间距 、 形式等 .② 混凝土材料的特性: 氯离子扩散特性 ( 扩散系数、 临界氯离子浓 度、 混凝土内部初始氯离子浓度)所选用的水泥、 、 骨料 、 外加剂、 掺合料的种类和含量 . ③所处的环境条件: 如环境 的氯离 子浓度 、 环境 温度 和暴 露区域 . 在我国《 海港 工程 混凝 土 结构 防腐 蚀 技术 规 范》I , 细 规定 了海 水 环境 中有 关 防腐蚀 耐久 性 设计 和 口 详 中
海洋环境 下混凝 土桥 梁结构耐久性设计 方案评估
赵 卓 - 贾桂琴 z 王 晓阳 。 , ,
4 0 0 ; 2 河南 国基 建 筑 安 装 工程 有 限 公 司 ,郑 州 5 0 2 . 4 00 ; 5 0 3 (. 州 大 学 土 木 工 程 学 院 ,郑 州 1郑
3 郑 州路 桥 建 设 投 资 集 团 有 限公 司 ,郑 I 4 0 5 ) . I 5 0 2 , 河南科 Nhomakorabea学
第2卷 第3 4 期
管 理 提供 了依 据 .
关键词: 耐久性设计; 方案决策; 混凝土桥梁
中图分类号: U4 25 4 .9 ' 文献标识码 : A
海湾 混 凝 土桥 梁所 处 的特 殊 环境 , 得 人们 从 设计 阶段 即开始 加 强对 混凝 土 结 构耐 久性 的关注 f 使 l 1 .耐 久性 设计 方案 的选 取是确 保 结构 耐久 性 的前提 和基 础 .在众 多 的耐 久性 设计 方案 中, 如何 优选 出设计 合理 的方案 , 要考虑 多 方面 的 因素 .在众 多 因素 中 , 多 具有 模糊 性 和 随机 性 .有 些 因素 可 以通 过计 算或 实 需 大 际检 测得 出, 些仅 能给 出定性 的分 析 .基 于此 , 有 本文 提 出采 用模 糊评 判方 法对 耐久 性设 计 方案进 行评 估 . 该方 法简 单 可行 , 合 考虑 了各 因素 的共 同作 用 , 设计 方案 的优选 提 供 了理 论依 据 .根 据海 湾 环境 下 桥 综 为 梁耐 久性 的特 点 , 主要 从 以下 2个 方面 进行 : 1分析 影 响桥梁 耐久 性 设计 方案 的 因素 ;2 耐久 性设 计方 案 () ()
收 稿 日期 : 20 — 1 1 060— 2
基 金 项 目: 河 南 省 杰 出青 年 科 学 基 金 (32 0 6 0 0 100 0 1
作者简介: 赵卓 (9 0 ) 男, 17 一 , 河南郑州人, 郑州大学土木工程学院副教授, 博士.主要从事桥梁结构耐久性设计的研 究.
维普资讯