钢筋混凝土桥梁结构耐久性问题及对策
钢筋混凝土结构设计中的常见不足点及对策
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钢筋混凝土结构设计中的常见不足点及对策1. 结构刚度不足:在设计中,可能没有考虑到结构的刚度要求,导致结构在使用过程中出现较大的挠度,影响使用功能和安全性。
解决这个问题的对策是在设计中充分考虑结构的刚度要求,通过合适的设计参数确保结构的刚度满足使用要求。
2. 抗震性能不足:在地震区域,结构的抗震性能至关重要,但是在设计中可能没有充分考虑地震力的影响。
解决这个问题的对策是在设计中充分考虑地震力的影响,合理设置结构的抗震构造,并进行抗震计算和加固设计。
3. 空间效果不佳:在一些建筑设计中,可能没有充分考虑到建筑内部的空间需求和功能分区,导致建筑内部空间不够合理和灵活。
解决这个问题的对策是在设计中充分考虑建筑的使用功能和空间需求,合理分区和设置建筑内部空间。
4. 破坏性不明显:在设计中,可能没有考虑到结构的破坏过程,导致在发生事故时无法及时发现结构存在问题,增加了安全隐患。
解决这个问题的对策是在设计中充分考虑结构的破坏过程,设置合适的监测和预警系统,及时发现结构存在问题并采取相应的修复措施。
5. 材料选用不当:在一些设计中,可能没有充分考虑到材料的性能和可靠性,导致结构的耐久性和安全性下降。
解决这个问题的对策是在设计中充分考虑材料的性能和可靠性,选择合适的材料并进行必要的试验和检测。
7. 施工难度大:在一些设计中,可能没有充分考虑到施工的难度和实际情况,导致施工难度增加,造成延误和增加成本。
解决这个问题的对策是在设计中充分考虑施工的实际情况和难度,减少施工难度和风险。
在钢筋混凝土结构设计中解决这些不足点的对策包括:1. 在设计中充分考虑各种力学性能指标,如刚度、抗震性能、抗拉性能等,确保结构的力学性能满足使用要求。
2. 在设计中充分考虑地震力,采用抗震设计方法,并进行抗震计算和抗震加固设计。
3. 在设计中充分考虑建筑内部的使用功能和空间需求,合理分区和设置建筑内部空间,提高空间利用率和灵活性。
4. 在设计中充分考虑结构的破坏过程,设置合适的监测和预警系统,及时发现结构存在问题并采取相应的修复措施。
浅谈钢筋混凝土耐久性的影响因素及对策
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1 混凝 土耐久- 陛的概 念
混 凝 土 耐 久 性 是 指 混 凝 土 在 设 计 寿 命 周期 内 , 正 常维 护 下 , 须 保 持 适 合 于 使 在 必 用 , 不 需要 进行 维 修 加 固 , 而 即指 混 凝 土 在 抵 抗 周 围 环 境 中各 种 物 理 和 化 学 作 用 下 ,
下 钢 筋 腐 蚀 的补 充 措 施 。 我 国北 方 寒 冷 地 区 大 量 出现 。 止 冻 融 破 防 另外 , 可 掺 加 高 效 减 水 剂 , 还 在保 证混 坏 主 要 措施 是 降 低 水 灰 比 、 用 引 气 技术 。 凝 土 拌 和 物 所 需 流 动 性 的 同时 , 可 能 降 使 尽 但是 , 由于 引 入 空 气 微 泡 会 降低 混 凝 土 强 低 用水 量 , 小 水 灰 比 , 混 凝 土 的 总 孔隙 减 使 度 , 之 市 场 上 引气 剂 品 种 繁 多 , 加 质量 参差 率 , 别 是 毛 细 孔 隙率 大 幅 度 降 低 。 入 高 特 掺 不齐, 故在 工 程 使 用 时 应 慎 重 选 用 。 效 活 性 矿 物 掺 料 , 硅 灰 、 煤 灰 等 , 善 如 粉 改
期 内 结 构 保 持 正 常 功 能 的 能 力 , 一 正 常 这
功能 不仅 仅包括结构 的安全性 , 且更 多 而 地 体 现 在 适 用 性 上 。 凝 土 耐 久性 主 要 包 混
配合 比将 影 响 碳 化 速 度 , 足够 的水 泥 用 量 、
降低 水 灰 比 、 用 减 水 剂 都 可 减 缓 碳 化 速 采 度。 外 , 高 混 凝 土 密 实性 、 此 提 增强 抗 渗 性 、
用 , 保 持 强 度 和 外 观性 的 能 力 。 能 三是 抗 侵 蚀 性 。 凝 土 暴 露 在 有 化 学 物 质 的 环 境 和 混
钢筋混凝土桥梁耐久性不足成因及对策浅析
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考虑水土中盐类侵蚀 和大气 中的烟雾作用 , 东北地区修建的
桥梁要考虑冬天撒冰盐及冰冻作用等等 , 而没有采取一些特
殊设计导致 桥梁 的耐久性不足 。
25 施 工 及 维 护 中存 在 的 问题 .
惰性氧化铁薄膜 的破坏 , 在空气 中的水 和氧 的作 用下 , 会 还 引起平行于钢筋 的裂纹和混凝土的崩裂 , 了结构的耐久 影响
就会加剧钢筋 的腐蚀 , 降低混凝土结构 的耐久性。
2 3 钢 筋 的锈 蚀 .
钢筋在混凝土 中处于一种强碱性环境 。在这种环境 中, 钢筋表面形成一层惰性 的氧化铁薄膜 , 它使钢筋表面不存在 活性状态的铁 , 钢筋 就不会 产 生锈蚀 。而一旦 钝化膜 被破 坏, 在有水和氧气的条件下 , 钢筋就会产生锈蚀 。通常 , 钢筋 表面氧化铁薄膜遭到破坏的原 因主要有两个 : 一是混凝土碳
性。 2 2 混凝 土 的 冻 融破 坏 .
施工过程中的施工 和管理水平欠 规范是造成 桥梁结构
耐久性不足的重要原 因。许多短期 内发生 突然破 坏与倒塌 的桥梁 , 由于施工质量 没有达到 规范和设计要 求 , 多是 比较 典型 的问题包括混凝 土质量 不合格 , 振捣不密实 ; 桥梁建设
9 . %充满水时 , 17 水结 冰才产 生 内应 力。孔隙体 积膨胀 , 孔 壁受压变形 , 冰融化后 , 就可能使孔壁产生拉应力 , 当作用于
孔壁 的拉应力大于混凝土 的极限抗拉强度时 , 就会产生微裂
收稿 日期 :0 8一O o 2o 3一 9
筋混凝土桥梁的耐久性 和安全性 。另外 , 某些施工队伍不适 当地加快施工进度 , 没有保证混凝土桥梁所需要 的足够的施
1 概 述
文献标识 码 : c
海水中钢筋混凝土桥梁结构防腐耐久性 技术措施分析
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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。
钢筋混凝土结构设计中的常见不足点及对策
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钢筋混凝土结构设计中的常见不足点及对策钢筋混凝土结构作为现代建筑结构的主流,其设计的质量直接影响着建筑的安全性和耐久性。
然而,在实际工程建设过程中,仍然存在一些常见的不足点,如未考虑地震作用、钢筋未预留等问题。
本文将围绕这些问题展开讨论,并提出针对性的对策。
一、未考虑地震作用地震是工程建设过程中必须考虑的自然灾害。
在钢筋混凝土结构设计中,未考虑地震作用很容易导致建筑物在地震时倒塌。
因此,在设计钢筋混凝土结构时,必须考虑地震作用,以保障建筑物的安全性。
对策:在钢筋混凝土结构设计中,必须充分考虑地震作用对建筑物的影响,制定合理的设计方案,采用适当的建筑材料,加强建筑物的抗震性能,如采用加固钢筋、预应力混凝土等技术。
二、钢筋未预留钢筋未预留是钢筋混凝土结构设计中一个很常见的不足点,如果未考虑钢筋预留,就会导致施工难度增加,甚至损坏原有的构件。
特别是在现场试验后需要施加补强加固措施时,如果没有预留钢筋,一定会影响后期的加固工程。
对策:在钢筋混凝土结构设计中,必须谨慎考虑钢筋预留。
预留钢筋的位置应该在设计时充分考虑,并将其纳入到设计参数中。
此外,预留钢筋的数量和规格应该在施工前进行详细计算,并且在施工过程中,按照设计要求进行预留工作。
三、排水不良钢筋混凝土结构中,排水问题往往是建筑物长期使用后出现的问题。
在设计时,如果没有考虑到排水问题,就会导致建筑物内部的潮湿、霉菌生长等问题,影响建筑物的使用寿命。
对策:在钢筋混凝土结构设计中,应该充分考虑到排水问题。
在设计过程中,应该考虑到建筑物的周围环境和场地地形的特点,确定排水设计方案,采用适当的排水设施,如排水沟、雨水收集桶等,确保建筑物的排水系统畅通。
四、防火措施不足防火是建筑物设计中必须考虑的一个方面。
在钢筋混凝土结构的设计中,如果没有充分考虑到防火问题,那么建筑物在遭受火灾时,会增大火势的蔓延速度,损失建筑物的整体结构性能。
对策:在钢筋混凝土结构设计中,必须充分考虑到防火问题。
利用钢筋阻锈剂来提高桥梁钢筋混凝土结构的耐久性
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利用钢筋阻锈剂来提高桥梁钢筋混凝土结构的耐久性李文琪1温斌2(1.中国路桥集团桥梁特种工程有限公司 2.上海加固行建筑技术工程有限公司)摘要钢筋锈蚀在混凝土结构中大量存在,是混凝土结构耐久性破坏的主要形式之一。
引起钢筋锈蚀的原因有很多,其中以氯腐蚀与碳化(中性化)的影响作用最为明显。
使用钢筋阻锈剂是一种比较经济有效的保护措施,能够明显提高结构的抗锈蚀能力和耐久性。
本文对钢筋阻锈剂的应用背景、阻锈性能等进行了简要介绍,并与传统方法进行了对比分析,结果表明:使用阻锈剂技术具有更经济及应用方便的特点。
随着我国对混凝土耐久性认识水平的不断深入与重视,钢筋阻锈剂应该能得到更大的发展。
1.应用背景但随着服役时间的延长,钢筋混凝土桥梁结构中会出现各种各样的病害。
如果混凝土材料的施工质量不好,或结构物设计有缺陷等、都会加速病害的发生和发展速度。
采用高质量的材料、优良的施工和设计质量、可以提高新建桥梁的耐久性,但仍然有许多理由需要对这些新桥进行保护以便使其能达到或超过设计服役寿命。
对已经服役一定时间的桥梁,则更要进行经常性的保护和维修,以便使其经常处于良好的条件下,延长服役寿命[1]。
在影响桥梁钢筋混凝土结构耐久性的诸多因素中,钢筋锈蚀问题举足轻重。
在1991年召开的第二届混凝土耐久性国际学术会议上,Metha教授指出:“当今世界混凝土破坏原因按重要性递减顺序排列是:钢筋锈蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境下的物理化学作用”[2]。
他明确将“钢筋锈蚀”排在影响混凝土耐久性因素的首位,而来自海洋环境和使用除冰盐引来的氯腐蚀与来自CO2和SO2等的混凝土中性化又是造成钢筋锈蚀的主要原因。
1998年美国运输部门给国会的关于美国公路与桥梁状况的报告中指出:“现在积压着有待修补的混凝土桥梁的维修费是1550亿美元”[3]。
美国公路研究战略计划披露,到20世纪末,为更换或修复冬天撒除冰盐引起的破损公路混凝土桥面板,估计要耗资4000亿美元,其中大部分是由钢筋锈蚀引起的。
基于钢筋混凝土耐久性的影响因素及对策探讨
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基 于 钢 筋 混 凝 土 耐 久 性 的 影 响 因 素 及 对 策 探 讨
韩 伟
( 太古高速 公路养护 中心 , 山西 太原 0 3 0 0 0 6 )
摘
要: 主 要 针 对 钢 筋 混 凝 土 在 路桥 工 程 建设 中 的 耐久 性 问题 进 行 了 探 讨 , 分 析 了影 响混 凝 土 耐 久 性 的 因 素 及 其破 坏 机 理 , 并 对
其预防措施提 出了 自己的建议 , 旨在为路 桥工程质量与寿命 的增强提供理论参考。 关键 词 : 钢筋混凝土 , 耐久性 , 破 坏机 理 , 预防措施
中图分类号 : T U 5 2 8 文献标识码 : A
在 我国当前 阶段道路桥梁工程 施工过程 中, 大规模 的混凝土 性介质侵蚀以及冻融破 坏等问题 进行了重点分 析 , 并 提出了解决 应用屡见不鲜 。作为施工材料 中用 量最大的材料 之一 , 混凝土在 钢筋混凝土耐久性问题的几点意见和建议 。
施工过程中有着多种形式的应用。随着我国公路总里程的快速 1 混凝 土 耐久性 的影 响 因素 及其破 坏机 理
增 长和公路事业 的高速 发展 , 钢筋混凝 土结构的强度 问题受 到了 1 ) 混凝 土的碳化 。作 为施工过程 中的一个重点 问题 , 混凝 土 业 界和学术界 的广泛关 注 , 与此 同时 , 对耐久 度也提 出 了更 高 的 碳化又称之为中性化 , 从 其本质 来说 , 是其 中碱性 物质受 到空 气
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筋混凝土各种病害处治方法见表 2 。
表 2 钢 筋 混 凝土 病 害 处 治 方 法 表
序号 病害种类 I 麻 面 处治方法 麻面采用表面修补法 处理 ; 首先 , 将麻 面用清 水刷洗 干净 , 充 分干燥后 , 用 M1 2 5水泥浆 、 液态树 脂或涂料 胶均 匀抹刷 , 达 到 表 面 封 闭 处 理 1 ) 小蜂窝采用表 面修补法 , 同麻 面处理方法。2 ) 较大较 深蜂 窝采用压力灌浆法处 理 首先 , 凿去表 面薄 弱松散颗 粒, 用清 水刷洗干净 , 支模, 用高标号水泥浆压力灌浆 , 捣实、 拆模并养护 1 ) 小部分露筋采 用压 力灌浆法处 理; 清理 露筋上铁锈 , 用水j 中 刷湿润 , 再 用 MI 2 . 5水泥浆抹压平整 , 用高一级强度 细石混凝 土压 力灌浆 , 捣实、 拆模并加强养护。2 ) 大面积露筋可 采用结 构加 固法 ; 采用钢板 、 锚固件及钢筋混凝土进行结构加固
桥梁设计中存在的安全耐久性问题及对策分析
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桥 梁设计 中存在 的安全 耐久性 问题及对 策分析
摘要 : 在 现在 的桥 梁 设计 中有很 多问题 涉 及 到桥 梁 的 安全 性 、 耐 久 性 。本 文 针对 这 些 问题 , 分 析 了桥 梁 缺 乏安 全 性和 耐 久 性 的 危险性, 同时又提 出了一些新的设计理念和设计方法, 希望有助于解决桥梁设计中存在的问题。 关键 词 : 桥 梁工 程建 设 ; 设计; 安全 性 ; 耐久性; 对策 随着 经 济 的 飞速 发 展 , 我 国桥 梁 建 设 工程 也 在 不 断地 发 展 , 但 是 在这 个 发展 过 程 中 总会 出 现很 多 问题 , 例 如 桥梁 的过 早 报废 、 坍塌 、 不稳定 、 安全 性 过差 等 。 这些 问题 都会 引起 或 大或 小 的交 通 事故 , 造 成 恶 劣的 社会 影 响 。 作 为 桥梁 工 作 者 , 我 们 应该 借 鉴 国 内外 的 一 些 经验 教 训 , 认 真 思考 工 作 中存在 的 问题 和 不足 之 处 , 及 时采 取 相应 措施 以避免 惨 剧 的发 生 。
总结 国 内外 桥 梁建 设 中 的经验 , 我们 不 难发 现 如 果在 建 设前 期 的 设计 中 没 能 对桥 梁 的安 全 性 和耐 久性 进行 周 全 的考 虑 , 将 会 在桥 梁 的运 行 与 维护 中 出现 很 多 问题 ,这些 问题会 引 起一 些 不必 要 的经 济 损 失或 者 是惨 重 的 事故 。 例 如 位 于我 国北 京 西直 门 的环 形立 交 桥 , 是 在上 世 纪 后期 将 其拆 除 进 行 的重
特 点 就是 : 被袭 击 和破 坏 的几 率很 大 、 投 资 巨大 、 很 严 重 的坏 境影 响 以及建 设 技 术 越来 越 复 杂 、 维修 和 养护 工 作 的 难 度增 加 , 一 旦 出 现安 全 性 或 是 耐久 性 问题 将会 产 生很 大 的影 响 。
桥梁耐久性不足成因分析及对策
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津地 区 的城 市立交 桥 由于冬天 撒冰盐 及冰 冻作用 ,使用 十几年 后就 出 现 问题 ,需 限载 、大修 或拆除 。跨海大 桥 浪溅 区构 件仍 旧改用 不耐氯 严格 控制 材料用 量 ,确保 混凝 上施 T质 量和钢 筋保护 层厚度 以及 盐侵蚀 的混凝 土和 较薄 的保 护层厚 度 ,公路桥 面板 的混凝 土保护 层厚 足够 的施工 养护期 ,杜绝 不合理 地加快 施工进 度 ,防止 因振 捣不实产 度有 的仅 为2 m。这些 做法 在 国外 的 通用标 准 中是不许 可 的 ,但 并不 生蜂 窝 、麻 面 、漏浆 ,以及 因养 护不 当产生 缩裂缝 等缺 陷部位 。实 c = f : 违反 我因规 范的规定 。 践表 明 :这 些缺 陷部位 的混凝 土碳化深 度要 比相 同环境条 件下振 捣密 实 、表面无 缺陷部 位大得 多 。可见 ,施 质量 好 ,混凝土 强度高 ,密 【 : 1 实 际施工 中存在 的问题 . 3
工 程 管 理
C ONS TRUCTI oN
桥 梁耐久性 不足成 因分析及对策
高 星 于 恋 海
1 铁 九 局 集 团有 限公 司 大 连 工 程 处 中 2 沈阳沈港地铁运 营有限公司
摘要: 对我 国钢筋混凝 土桥 梁耐久性 不足 的现状 ,在 已有研 究资料的基础 上,总结 出导致耐 久性不足的各种 原因 ,同时介绍 了提 高桥 梁结构 针 耐久性的有效措施 ,以保 证我 国交通事业的 可持 续发 展。
可能 从这 些部位 或环节 开始破坏 。加拿 夫安 大略省 的公路 桥梁为 对付 除 冰盐侵 蚀及 冻 融损 害 ,钢 筋 的混凝 土保 护层 最小厚 度 从25 m 渐 . 逐 c 增加 到7 m;混凝 土强度 的最低等 级也从 c 5 c 2 增加到c O 4 ;桥面板 混凝 土从 不要求 外加 引气剂 、不设 防水层 到必须 引气 以及 需要设 置高 级防 水胶 膜引入 环氧涂膜钢 筋 。 23 .施工方 面
论钢筋混凝土桥梁常见的问题及对策
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论钢筋混凝土桥梁 常见 的问题 及对 策
Dic son o Co mon Pr blm san Co s us i n m o e d unt r e s e i f r e nc e e Br b e e m a ur sofRe n o c d Co r t i g
文章 编 号 :0 6 4 1 (0 0)8 0 3 — 2 10 — 3 12 1 1— 0 5 0
1 影 响钢 筋 混 凝 土桥 梁 耐 久 性 的 原 因 度 5 rm 的 圆柱 体 。养 护 时尽 量 减 少试 块 与外 界 环 境 的水 分 交换 。 0 a 用 钢 筋 混 凝 土 作 为主 要 建 造 材 料 的 桥 梁 在 十 九 世 纪 后 半 叶 才 养 护在 2 。 0 c的室 内进行 , 即将试块密封保存。 立 采用氨气作为渗透 出现 , 发 展 速度 却 很 快 。 一 百 多 年 来 , 筋 混 凝 土 桥 广 泛 采 用 , 但 钢 特 气 体 。渗透 压 力 分 别 为 1 ,.,. a( 对压 办 ) 计 算 各 压 力 下 的 . 20 3 br绝 5 0 。 别 是 在 中 小跨 径 方 面 。 混凝 土 中配 置 钢 筋组 合 成 钢 筋 混 凝 土 材 料 来 l , 平 均 值 即得 各 配 比混 凝 土 的渗 透 系数 K。 混凝 土 收缩 试 验 按 (取 i 砌 筑 建筑 物是 16 年 左 右 开 始 的 ,首 先 建造 的 是 水坝 、 管道 和 楼 照使 用 测 量 标 距 为 5 0 m、 度 为 00 m 的 混凝 土 收缩 仪 测 混 凝 81 4m 精 .1 m 板 。 8 5年 , 国 的 一位 园 艺 师蒙 1 12 ~ 9 6年) 成 了世 界 上 第 土 的 收缩 值 。 每 组 配 比成 型 三 个 10 m ̄ O m 55 m 长 方体 标 17 法  ̄(88 10 建 0 m lO mx 1r a 座 钢 筋 混凝 土 桥 。 所谓 钢 筋 混 凝 土桥 梁耐 久 性 不 足 主 要 表 现 在 结 准试块 , 型 1 成 d后拆模并 与标准养 护室养护直至 3 d龄期 ( 从搅拌 构 表 面裂 缝 增 多 、 筋 锈蚀 膨 胀 、 分 混凝 土 保 护 层 剥 落 等 问题 。 钢 部 其 混凝土加水算起 ) 立 即移入温度( 0 3 。 相对 湿度 为(0 5 %养 。 2+ ) C, 6 ̄ ) 产 生 的具 体 原 因如 下 : 护室中 , 测定其初始长度。此后 , 分别测量 3 7 l ,8 6 ,0 , ,4 2 ,0 9 d龄期 11桥 梁的设计对 其耐久性 以及工作 状态有着 至关重 要的影 时 混 凝 土 的 收缩 值 。 。 响 。 国桥 梁 在 实 用 中 , 采取 部 分经 验 手 段 进 行数 据 调 整 的 方 法 , 我 仍 23 实验 结果 及 其 分析 。 . 属 于 半概 率 极 限状 态设 计 方法 。 因此 , 算模 式 不 定 系数 对 正 常 使 计 231钢 筋 混 凝 土桥 梁 耐 久 性 劣 化和 力 学 性 能 现状 。主 要 调 查 .. 用极 限状态可靠度 的影响最大 , 并且 , 由于 混凝 土材 料的离散性 , 所 某市 公 路 系统 的钢 筋 混 凝 土 桥 梁 。从 现场 进行 的钻 孔取 样 , 根 据 并 以 其 自身 也 会 对正 常使 用 可 靠度 产 生 较 大 的影 响 。 混凝 土 构 件 使 要 求 制样 , 而 以测 定 起 氯 离子 渗 透 性 、 化 程 度 和 强 度 。 碳 用一段时间后 , 易发 生碳 化 等 混凝 土 中 性 化 现 象 , 筋 的锈 蚀 会 导 钢 ①钢筋混凝土氯离子渗透性 的检测。 钢筋混凝土桥 梁混凝土试 致 钢 筋 面 积 缩 小 , 凝 土 保 护 层 涨 裂 等 问题 , 结 构 的 使 用 性 和 耐 样 的 导 电量 大 部 分 超 过 4 0 C 说 明 混 凝 土 的 康 氯 离 子 渗 透 性 能 已 混 对 00 , 久性 产 生 严 重 影 响。 因此 , 耐 久 性 角 度 考 虑 桥 梁 结 构 设 计 是 极 限 经 很 差 , 凝 土 耐 久 性 能 收 到 严 重 劣 化 , 从 混 混凝 土 对 钢 筋 的保 护 作 用 状 态 设计 的重 要 方 面 。 已经 很 弱 。 中部 试 样 的导 电量 大 约 为 两 侧 混凝 土导 电量 的 3 说 明 / 4, 12冻融循 环的影响。混凝土是一种 多孔结 构 , . 在混凝 土的毛 中部混凝土的抗氯离子渗透性也受到 了较强的劣化。 ②钢筋混凝 土 细 孔 和 凝 胶 孔 中存 在 水 分 , 这 些 水 分 的 主 要 来 源 有 两 种 : 是 在 碳 化 深 度 的检 测 。 钢 筋 混 凝 土 桥 梁 的 混 凝 土 碳 化 深 度 达 到 1. m 而 一 95 a r 混凝 土拌 合时 加 入 的 ; 是 外 界 渗 入 。 当环 境 温度 降低 到水 的冰 点 左 右 。以外 , 凝 土 的氯 离 子 渗 透 性和 碳 化 深 度 有 很 好 的相 关性 , 二 混 说 以下 , 结 冰 , 积 膨 胀 9 水 体 %。 而 当 混凝 土 中 有超 过 9 . 1 %的 空 隙 被 明氯离子渗透性和 碳化 深度对混凝土耐久性的评价是一致的。 钢 7 ③ 水充满后 , 结冰 的 水 就 会 对 孔 壁 产 生 压 力 , 种 压 力被 称 为 是 膨 胀 筋 混 凝 土抗 压 强度 的测 试 。 设 计 强度 为 C 0的混 凝 土 现 在 的 强度 这 原 3 压 力 。 当混 凝 土 内 部 的张 力 达 到 并 超 过 混 凝 土 的 极 限 抗 拉 强 度 时 , 都 有 大 幅 度 降 低 , 中抗 压 强 度 最 低 的只 有 1.M a 回 弹 强 度 也 其 48 P , 混凝 土 即会 开 裂 。 只 能 达 到 1 . a 同时 结 合 氯 离 子 渗透 和 碳 化 深 度 测 试 的 结果 发 46 MP 。 1 . 筋锈 蚀 的影 响 。钢 筋 在 混凝 土 中 处 于 一 种 强碱 性环 境 , 现 , 3钢 强度 低 的试 样 其抗 氯离 子渗 透 性 差 , 时 已被 碳 化 的 深度 大 。 同 这 种环 境 中钢 筋表 面 形 成 了一 种 钝 化 膜 , 种 钝 化 膜 是 一 种 不渗 透 这 232混 凝 土 耐 久 性 改进 对 策 的研 究 。混 凝 土 耐 久 性 取 决 于 配 .. 的氧 化 物 , 它令 钢 筋表 面 不 存 在 活 性 的铁 , 得 钢 筋 不 会锈 蚀 。 而 合比、 使 然 组成材料和 内部结构。这几方面均与水泥品种、 水灰 比、 活性 冻 融循 环 会 导 致 混 凝 土 裂 宽 和 裂 深 的 不 断 加 大 , 坏 钝 化 膜 , 水 掺合 料及其掺加 比例与方式有关。在水泥 品种 、 破 在 水灰 比确定 的前提 和 氧 气 的 作 用下 , 筋很 容 易产 生 锈 蚀 。 钢 筋 锈蚀 会 导 致 混 凝 土 开 下 , 性 掺 合 料 的 品 种 、 量 及 掺 加 方 式是 提 高 混 凝 土 耐
桥梁结构耐久性的影响因素及优化设计研究

交通科技与管理167工程技术1 桥梁结构耐久性影响因素1.1 材料劣化的影响桥梁结构材料由钢筋和混凝土组成,其耐久性损失通常是从材料劣化开始的。
钢筋和混凝土的劣化可由化学或物理作用引起,主要表现形式包括混凝土碳化、钢筋腐蚀等。
(1)混凝土碳化。
大气里CO 2含量高,CO 2先和外界环境各种水分发生化学作用产生碳酸性物质,再与桥梁结构中的碱性物质产生中和反应,降低混凝土的pH 值的现象称之为混凝土的碳化。
混凝土碳化反应产物是CaCO 3,而CaCO 3溶解性较差,且体积会增加17%左右,故混凝土凝胶孔隙可能被碳化物填充,使混凝土孔隙比降低。
碳化反应还会提高混凝土脆性,降低其延展性。
但是,混凝土碳化对桥梁结构耐久性影响的最关键原因是pH 值的降低,因为pH 值较小,容易使钢筋脱钝和锈蚀。
影响桥梁结构混凝土碳化程度原因包括混凝土本身特性和外部环境两方面,前者包括水灰比、水泥用量、骨料粒径、外掺剂等,其中混凝土碳化速度与水灰比和骨料粒径成正比,与水泥用量成反比;后者主要有相对湿度、CO 2浓度、温度、施工技术等,其中混凝土碳化速度与CO 2浓度的平方根和温度成正比。
同时,环境湿度在70%~80%时,混凝土碳化速度最快。
(2)钢筋锈蚀。
桥梁混凝土一般呈碱性,会在钢筋结构表面形成一层钝化膜保护钢筋不受腐蚀。
但是在足够的O 2与H 2O 环境中,钢筋容易失去电子出现如下各种电化学反应:①阳极:Fe →Fe 2++2e;②阴极:O 2+4H 2O+4e →4OH —;③阳极二次反应:Fe 2++4OH —→Fe(OH)2。
电化学反应会破坏钢筋表面的钝化膜,使钢筋处于一种“脱钝状态”,此时钢筋表面会出现大量红锈,使得氯离子慢慢渗进混凝土内部。
当处于游离状态的氯离子大于临界浓度时,会加速钢筋锈蚀,即混凝土中氯离子含量越高,钢筋的锈蚀速度越快。
1.2 裂缝的影响在混凝土桥梁运营期间,出现各种构造裂缝往往是难以避免的,且随着桥梁使用时间的增加,裂缝数量和宽度也会进一步扩展。
桥梁预应力钢筋混凝土结构耐久性影响因素及对策
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Abstract:The influencing factors on durability of prestressed concrete structure are complicated.Th e causes and effects varies with different environment.The inf luencing factors,corrosion mechanism and forming pro— cedure about the durability are analyzed. The measures of improving and strengthening the durability are presented. Key words:prestressed concrete stru cture;durability;influencing factors;mechanism;measur与施工技术
Bridge M achinery& Construction Technology
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桥 梁预 应 力钢 筋 混凝 土 结构 耐久 性 影 响 因素及 对 策
李世 秋 。,汪厚植 ,胡新 民。
f1.武 汉 科 技 大 学 材 料 与 冶金 学 院 ,湖 北 武 汉 430081;2.湖 南 金泰 特 种 工 程 施 工 有 限公 司 ,湖 南 长沙 410004; 3.湖南广播 电视大学 土木工程 学院,湖南 长沙 410004)
摘 要 :影 响钢 筋混 凝土 结构 耐久 性 的因素 复杂 ,成 因和表 现 随环 境 的不 同而异 。综合 研 究分 析 了对桥
耐久性混凝土影响因素及对策

耐久性混凝土影响因素及对策发表时间:2012-12-06T16:13:57.000Z 来源:《建筑学研究前沿》2012年7月Under供稿作者:朱斌华[导读] 混凝土从本质上说它是一种多相不均匀的多种材料合成的人造材料,由于它的合成和人造性质。
朱斌华深圳市建筑工务署广东深圳 518006摘要:国内以往在混凝土结构设计过程中主要侧重于荷载作用下结构的强度需要,而没有重视环境作用下结构的耐久性,这就直接导致混凝土结构工程使用性能差,寿命短,甚至频发事故的不良后果,针对这一问题,文章重点阐述了结构耐久性的重要性,对结构裂缝种类和产生原因作了较全面的分析,从原材料组成、配合比设计、施工及养护等方面找出控制裂缝的可行办法,达到增强混凝土耐久性的目的。
关键词:耐久性混凝土影响因素对策1、耐久性混凝土及其使用意义混凝土从本质上说它是一种多相不均匀的多种材料合成的人造材料,由于它的合成和人造性质。
因此,不可避免的存在缺陷,不可能是无限耐久的。
近年来,混凝土工程出现渗水破坏、结构开裂、碱骨料反应破坏、海水腐蚀等导致钢筋锈蚀等病害接连不断的被发现。
为消除上述病害,据美国联帮公路局1997年的调查报告称,全美所需的修复费用高达780~1200亿美元。
对我国而言,同样也面临着上述问题。
在耐久性设计上,我国的标准一直偏低,从经济的角度上只考虑了建筑成本,而忽视了营运期的维修成本和与使用寿命相对应的效益成本。
近年来随着铁路客运专线和地铁及大型基础设施的大规模实施,已经认识到混凝土耐久性的重要性。
逐步改变了以往建设中片面追求高强度而忽视耐久性的习惯。
耐久性混凝土是指能达到使用年限的耐久性优异的混凝土。
通过提高混凝土的抗渗透、抗钢筋锈蚀、抗化学腐蚀、抗碱骨料反应等能力,全面提高混凝土抵抗环境作用的能力,达到延长混凝土使用年限的目的。
传统混凝土设计主要考虑荷载作用下结构的安全性和适用性,较少考虑结构长期使用过程中环境作用引起混凝土性能恶化对结构安全性和适用性的影响,而这些正是耐久性混凝土设计的核心内容。
浅谈钢筋混凝土耐久性的影响因素及对策
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浅谈钢筋混凝土耐久性的影响因素及对策摘要:混凝土结构是应用非常广泛的一种结构形式,但是由于其结构自身和使用环境的特点,使得混凝土存在严重的耐久性问题。
本文论述了影响混凝土结构耐久性的因素及其对混凝土的破坏机理,并针对混凝土的碳化、冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、混凝土碱集料反应、钢筋锈蚀等方面提出了预防的措施。
关键词:混凝土耐久性破坏机理预防措施1 混凝土耐久性的概念混凝土耐久性是指混凝土在设计寿命周期内,在正常维护下,必须保持适合于使用,而不需要进行维修加固,即指混凝土在抵抗周围环境中各种物理和化学作用下,仍能保持原有性能的能力。
混凝土工程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,这一正常功能不仅仅包括结构的安全性,而且更多地体现在适用性上。
混凝土耐久性主要包括以下几方面:一是抗渗性。
即指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。
二是抗冻性。
混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下,经受多次抵抗冻融循环作用,能保持强度和外观性的能力。
三是抗侵蚀性。
混凝土暴露在有化学物质的环境和介质中,有可能遭受化学侵蚀而破坏。
2 影响混凝土耐久性的主要因素一般混凝土工程的使用年限约为50年至100年,但实际中有不少工程在使用10年至20年,有的甚至在使用几年后即需要维修,这就是由于混凝土耐久性低造成的。
影响混凝土耐久性的原因错综复杂,除去社会因素、人为因素外,技术方面的主要因素有以下两点。
(1)混凝土的碳化。
几乎所有混凝土表面都处在碳化过程中。
它是空气中CO2与水泥石中的碱性物质相互作用,使其成分、组织和性能发生变化,使用机能下降的一种很复杂的物理化学过程。
混凝土碳化本身对混凝土并无破坏使用,其主要危害是使混凝土失去对钢筋的保护作用,使混凝土中钢筋锈蚀,混凝土的碳化还会加剧混凝土的收缩,这些都可能导致混凝土的裂缝和结构的破坏。
(2)混凝土的冻融破坏。
混凝土毛细孔的自由水就是导致混凝土遭受冻害的主要因素,因为水遇冷冻结成冰后会发生体积膨胀,引起混凝土内部结构的破坏。
桥梁设计中的安全性、耐久性问题分析及解决思路
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932019·7摘要:交通运输在满足人们正常出行需要、推动地区经济发展方面有着重要的作用,桥梁作为交通运输的咽喉,更是发挥着不可替代的作用。
而现阶段,我国存在安全隐患的公路桥梁较多,这对区域经济发展而言是一个极大的威胁和隐患。
本文作者就公路桥梁存在的问题原因进行分析,并提出了相关解决对策,希望可以为桥梁工程的安全性和耐久性设计提供参考。
关键词:桥梁设计;安全性;耐久性前言在公路桥梁建设和使用过程中,难免会受到化学物质、周围环境的侵蚀,并受到过往车辆的碾压,导致桥梁的性能不断退化,对桥梁整体结构造成一定的损伤,不得不在使用过程中安排相关工作人员进行维修加固,造成不必要的经济损失。
因此,相关设计人员在设计公路桥梁的时候,一定要注重加强对桥梁的安全性和耐久性设计,对桥梁各结构细节与布局进行充分全面的考虑,使公路桥梁的使用寿命得到延长,在最大程度上减少桥梁在使用过程中出现问题,避免不必要的维修花费,实现经济效益最大化。
一、公路桥梁工程设计存在的问题(一)安全性不高现阶段,在我国的公路桥梁中,存在各种安全隐患的工程占比约为3.5%。
为了彻底解决公路桥梁的安全问题,防止老化、破损等问题的发生,我国在针对桥梁工程的监管、维护方面下了很大功夫,特别是钢筋混凝土建筑,在加大投资的同时还配备了专业型人才和先进技术设备。
不过,这些举措并没有从根本上解决问题,从实际情况来看,桥梁损坏、裂缝等问题依然很多,对桥梁整体工程安全造成极大的隐患。
(二)缺乏耐久性(1)混凝土结构疲劳与老化。
这个问题在全世界桥梁结构与建设中都比较常见,也非常不好处理。
桥梁结构经过多年的使用,都多多少少存在疲劳和老化的问题,因此,需要施工人员在监管上多下功夫,定期进行加固和维护,防止出现重大事故。
(2)结构密实性差。
出现这样的问题主要是因为施工过程中缺乏严格把控,导致压实和碾压操作不到位,最终使桥梁结构在遇到重压之后产生裂缝。
(3)混凝土碳化。
混凝土结构耐久性的影响因素及对策
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民用 建筑 和 公共建 筑 的使用环 境相对 较好 ,一般 可维持 5 0年 以上 ,但 室外 的 阳台 、雨 罩等 露天 构件 的使 用 寿命通 常仅 有 3 ̄4 年 。桥梁 、港 口等基础 设施 工程 的耐久性 问题 更为严 重 ,由于钢 筋 的混 0 0
凝 土保 护层 过 薄且密 实性 差 ,许 多工 程建 成后几 年就 出现钢 筋锈蚀 、混 凝土 开裂 。海 港码 头一般 使 用 1 左右 就 因混凝 土顺筋 开裂和 剥落 ,需要 大修 。 O年
当前 ,我 国的基础 设施建 设工程 规模宏 大 ,投 入资金 每年 高达 2 亿元 人 民币 以上 ,约 3  ̄5 万 0 0 年 后 ,这些 工程 将进 入维修 期 ,所 需的维 修费或 重建 费用将 更为 巨大 。有专 家估计 ,我 国 “ 干 ” 大 基础 设 施工程 建 设 的高 潮还可 延续 2 0年 , 由于忽视 耐久性 问题 ,迎 接我 们 的还 会有 “ 修 ”2 大 0年
使 用几 年后 即需 要维修 ,这 就是 由于混 凝土 耐久性 低 ( 不足 )造成 的 。影响混 凝土 耐久 性 的原 因错
综 复杂 ,除 去社会 因素 、人 为因素 ,技术 方面 的因素之外 ,其主 要 因素有 以下几 点 。
3 1混 凝土 的碳 化 . 混 凝土 的碳 化又称 为混 凝土 的 中性 化 ,几乎所 有混凝 土表 面都处 在碳 化过 程 中。它 是空 气 中二 氧化 碳 与水泥 石 中 的碱 性物 质相互 作用 ,使其 成分 、组织 和性 能发生 变化 ,使 用机 能下 降 的一种 很
的高潮 ,这个 高潮 可 能不用很 久就将 到来 ,其耗 费将倍 增于 当初这些 工程 施工 建设 时的投 资 。因此 ,
港珠澳大桥主体混凝土结构120a使用寿命耐久性对策

4、选用多重防护措施:综合运用防水、防腐蚀等措施,提高混凝土结构的耐 久性。
5、考虑结构冗余:在设计中考虑一定的结构冗余,以应对可能出现的结构损 伤。
港珠澳大桥混凝土结构耐久性设 计案例
以港珠澳大桥主梁为例,说明混凝土结构耐久性设计的方法和技巧。主梁是港 珠澳大桥的主要承重结构,其耐久性设计至关重要。以下是主梁耐久性设计的 关键步骤:
高性能混凝土的制备与应用;2)多重防护措施的优化与协同;3)智能化监控 与检测技术的应用。通过不断完善和优化混凝土结构耐久性设计方法,将有助 于提高工程质量,延长工程使用寿命。
引言
港珠澳大桥是中国一项宏伟的跨海工程,连接香港、澳门和珠海三地,具有重 要的战略意义和经济价值。这项工程的建设面临着复杂的地理环境、气候条件 和技术难题,因此,需要进行科学、高效的项目管理规划。本次演示将围绕港 珠澳大桥主体工程建设项目管理规划展开讨论,以期为类似大型工程建设项目 提供借鉴和参考。
4、多重防护原则:采用多重防护措施,如防水、防腐蚀等,提高混凝土结构 的耐久性。
港珠澳大桥混凝土结构耐久性设 计方法
在港珠澳大桥混凝土结构耐久性设计中,采用了以下方法:
1、合理选择材料:选用高强度、抗腐蚀性能好的材料,如高性能混凝土,以 提高结构的耐久性。
2、增加保护层厚度:适当增加混凝土保护层厚度,以延缓结构腐蚀的发生。
(1)在大桥的设计阶段,充分考虑其服役环境,选用适合的混凝土材料和配方。 同时可以采取一些新的结构形式和构造措施以减轻桥体重量、减少温度应力等 对混凝土结构的影响; (2)针对大桥所处环境的不同情况可以采用不同的具体 实施方法。
例如在环境较为恶劣的情况下可以采用高性能混凝土材料、新型防护涂料、防 腐剂等耐久性材料以提高混凝土结构的寿命; (3)在具体的施工阶段要充分考 虑施工因素尽量减少施工过程中的荷载和应力对混凝土结构的影响做到精心设 计精心施工; (4)最后在桥体的使用和维护阶段要建立严格的检测和维护机制 对混凝土结构进行定期检测及时发现问题进行处理以确保桥梁的安全运行。
钢筋混凝土桥梁耐久性、腐蚀病害及对策
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浅谈钢筋混凝土桥梁耐久性、腐蚀病害及对策摘要:通过对桥梁耐久性影响因素分析,认为钢筋腐蚀对桥梁耐久性影响最大。
通过对钢筋腐蚀影响因数和腐蚀机理分析,提出预防钢筋腐蚀对策。
关键词:钢筋混凝土;桥梁;耐久性;腐蚀;病害;对策中图分类号:u444 文献标识码:a 文章编号:1001-828x(2012)07-0-01一、桥梁耐久性与影响因素所谓耐久性,本人有两种理解,一是理论耐久性,二是实际耐久性。
理论耐久性按《公路工程混凝土结构防腐技术规范》解释是指“结构在预期作用和预定的维护条件,能在规定期限内维持其设计性能要求的能力”;实际耐久性是指结构对气候作用、化学侵蚀、物理作用或任何破坏过程的抵抗能力。
一般来讲,在正常设计(满足强度、刚度、稳定性和使用功能等要求)、正常施工(严格依照规范和设计进行)、正常使用(规定荷载等)和正常养护(不使用化冰盐)的条件下,桥梁理论耐久性是有保障的。
然而暴露在野外环境的桥梁,受到各种水侵腐蚀、冻融破坏、正常和非正常荷载的作用,加之设计、施工的不当,其生存时间很难同我们想象的设计寿命挂钩,其实际耐久性远远小于理论耐久性。
影响桥梁耐久性的因素十分复杂,不考虑洪水、地震、超载及船舶的撞击,主要取决于以下四方面因素:(1)混凝土材料、钢材的自身特性;(2)桥梁结构的设计与施工质量;(3)桥梁结构所处的环境;(4)桥梁结构的使用条件与防护措施。
其中混凝土材料、钢材的自身特性和钢筋混凝土桥梁的设计与施工质量是决定桥梁耐久性的内因。
混凝土是由水泥、水、粗集料和某些外加剂,经过搅拌、浇注、振捣和养护硬化等过程而形成的人工复合材料。
混凝土的材料组成,如水灰比、水泥品种和用量、集料的种类与级配等都直接影响桥梁的耐久性。
混凝土的缺陷(例如裂缝、气泡、孔穴等)都会造成水分和侵蚀性物质渗入混凝土内部,与混凝土发生物理化学作用,腐蚀结构的钢筋,影响桥梁的耐久性。
二、钢筋腐蚀病害成因混凝土对钢筋的保护体现在两个方面:即物理保护和化学保护。
钢筋混凝土结构设计中的常见不足点及对策
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钢筋混凝土结构设计中的常见不足点及对策钢筋混凝土结构设计是工程结构设计的常见形式,它以钢筋和混凝土为主要材料进行构造,具有良好的承载性能和耐久性。
然而,设计师在实际设计过程中,常常会忽略一些细节,导致结构出现不足点,从而影响结构的安全和耐久性。
下面将对钢筋混凝土结构设计中的常见不足点及对策进行剖析。
1. 梁柱节点设计不足钢筋混凝土结构中,梁柱节点是结构的薄弱环节,如节点连接不牢固,易造成结构失稳,从而影响整个结构的安全性。
因此,在设计梁柱节点时,必须充分考虑不同荷载、受力条件和结构形式。
常用的设计方法有拼接节点和拉钢强化节点等。
在设计中还应注意保留充足的抗震预留量,并考虑地震作用的影响,以保证结构在地震等恶劣环境下的安全性。
2. 钢筋混凝土柱设计不足在设计钢筋混凝土柱时,常见的不足点有横向配筋不足或者过多,柱截面尺寸过小等。
这些问题都会影响到柱的承载能力,容易发生柱剪破坏,产生严重后果。
针对这些问题,设计者应合理配筋,注意柱的截面尺寸并预留充足的抗震预留量,提高结构的整体稳定性和韧性。
3. 基础设计不足基础是结构安全的重要基础,如果基础设计存在不足,会影响整个结构的承载能力和稳定性。
常见的基础设计不足点包括基础底面不平,基础土质不佳等。
在实践中,建议设计者在设计基础时充分考虑周边土质情况,尤其是软土层和斜坡处;加强基础底面处理,增加承载能力。
4. 受力构件强度不足在钢筋混凝土结构中,不同构件的受力情况不同,因此其强度要求也不同。
但是在实践中,很多受力构件的强度设计不足,如梁的大跨度受力梁和柱的受力层数多等。
在设计这些受力构件时,需要根据受力情况提高构件的强度,防止其失效。
同时,在设计中还可以采用加强板、加强筋等方法,增强构件的承载能力。
5. 混凝土抗压强度不够在钢筋混凝土结构设计中,混凝土是一种重要的材料,影响整个结构的质量和强度。
如混凝土抗压强度不够,会影响结构承载能力,加速结构老化,甚至引起结构倒塌。
钢筋混凝土桥梁结构耐久性问题及对策
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p p rh sa aye tu trle d r n e fi r c a im.T i p p rh s s de h rs n i ain o h a e a n ls d s cua n u a c al e me h ns r u h s a e a t id te p ee tst t fte u u o
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钢筋混凝土桥梁结构耐久性问题及对策摘要: 本文针对钢筋混凝土桥梁结构耐久性的问题,分析了结构耐久性失效机理、桥梁结构耐久性现状及提高桥梁结构耐久性的对策。
关键词:钢筋混凝土;桥梁;耐久性
1 概述
钢筋混凝土包括预应力钢筋混凝土桥梁的耐久性是近半个世纪来人们普遍关心的问题。
大量研究结果表明,钢筋混凝土桥梁耐久性的降低除自然灾害或意外事故外,主要源于以下几个方面或其复合作用:钢筋腐蚀;混凝土碳化;冻融循环;碱—骨料反应;机械磨损。
其中钢筋腐蚀是最主要的原因。
2混凝土结构耐久性失效机理
2.1钢筋腐蚀
一般埋在混凝土中钢筋不会锈蚀,这是由于混凝土呈高度碱性,会在钢筋表面形成一层防止锈蚀发展的保护膜(钝化膜)。
但是混凝土结构在混凝土碳化、混凝土碱-集料反应、氯离子侵蚀等作用下,钢筋外面的混凝土中性化或出现开裂等情况,钢筋失去碱性混凝土的保护,钝化膜破坏并开始锈蚀,逐渐失去了对其内部钢筋的保护作用。
锈蚀的钢筋不但截面积有所减少,材料的各项性能也会发生衰退,影响混凝土构件的承载能力和使用性能。
钢筋锈蚀会引起混凝土保护层胀裂,锈胀裂缝产生后钢筋的锈蚀会加速。
混凝土结构的耐久性主要取决于钢筋锈蚀的速率。
因为埋在混
凝土中的钢筋发生锈蚀以后,其产生的铁锈的体积是相应钢筋体积的2~4倍,其会向四周膨胀,而钢筋四周的混凝土会限制它的膨胀,产生了交界面上的钢筋锈胀力。
钢筋生锈一方面使其截面面积减少,另一方面铁锈的体积膨胀导致混凝土开裂或剥落,消弱钢筋与混凝土的有效接触面积,使结构削弱使用功能和承载力。
2.2混凝土碳化
碳化是空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用,使其成分、组织和性能发生变化,使用机能下降的一种很复杂的物理化学过程。
碳化会降低混凝土的碱度,破坏钢筋表面的钝化膜,使混凝土失去对钢筋的保护作用,给混凝土中钢筋锈蚀带来不利的影响,同时,混凝土碳化会加剧混凝土的收缩,这些都能导致混凝土产生裂缝和结构的破坏,混凝土碳化与混凝土结构的耐久性密切相关,是衡量钢筋混凝土结构物可靠度的重要指标。
2.3混凝土碱-集料反应
混凝土碱-集料反应是指混凝土中的碱与集料中的活性组分之
间发生的破坏性膨胀反应。
该反应发生于混凝土中的活性骨料与混凝土中的碱之间,其反应产物为硅胶体,这种硅胶体遇水膨胀,产生很大的膨胀压力,从而引起混凝土开裂。
混凝土发生碱-集料反应破坏表现为:外观上主要是表面裂缝、变形和渗出物,而内部特征主要有内部凝胶、反应环、活性碱-集料、内部裂缝、碱含量等。
混凝土结构一旦发生碱-集料反应出现裂缝后,会加速混凝土的其他破坏,如空气、水、二氧化碳等侵入,会使混凝土碳化和钢筋锈
蚀速度加快。
2.4氯离子侵蚀
氯离子侵入混凝土腐蚀钢筋的机理为:
(1)破坏钝化膜。
氯离子是极强的去钝化剂,氯离子进入混凝土到达钢筋表面,吸附于局部钝化膜处,使该处的ph值迅速降低,破坏钢筋表面钝化膜。
(2)形成腐蚀电池。
不均质的混凝土中,局部腐蚀对钢筋表面钝化膜的破坏发生在局部,使这些部位露出铁基体,与尚完好的钝化膜区域形成电位差,铁基体作为阳极而受腐蚀,大面积钝化膜区域作为阴极。
腐蚀电池作用的结果使得钢筋表面产生蚀坑,同时,由于大阴极对应于小阳极,蚀坑的发展会十分迅速。
(3)去极化作用。
氯离子不仅促成了钢筋表面的腐蚀电池,而且加速了电池的作用。
氯离子将阳极产物及时地搬运走,使阳极过程顺利进行甚至加速进行,而氯离子并不被消耗。
(4)导电作用。
腐蚀电池的要素之一是要有离子通路,混凝土中氯离子的存在,强化了离子通路,降低了阴阳极之间的欧姆电阻,提高腐蚀电池的效率,从而加速了电化学腐蚀过程。
3 提高桥梁结构耐久性的对策
3.1增加钢筋保护层的厚度
水和氧气是钢筋锈蚀的必要条件,所以提高混凝土结构耐久性的最佳途径是增加钢筋混凝土保护层厚度和增加混凝土材料自身
的密实性,以延缓水分、氧气及其它有害化学物质侵入混凝土并到
达钢筋的时间。
适当增加钢筋的混凝土保护层厚度是保证混凝土结构耐久性最有效、最经济的措施。
目前我国混凝土结构的耐久性现状十分严峻,建议按国外标准进行耐久性设计(尤其是钢筋的保护层厚度),以提出合理经济的地方设计标准。
3.2采用高性能混凝土
为提高结构耐久性,应使用密度高的混凝土,这是钢筋混凝土防蚀的最重要对策之一。
一般而言抗压强度高的混凝土密度亦高。
因此,在保持适当的性能之下,应尽量降低水灰比,降低水灰比可以提高混凝土的抗压强度及水密性。
因此单位水泥用量宜控制在500kg/m3以下。
总之对于混凝土而言,可通过提高混凝土的致密性来提高其耐久性,即采用高性能混凝土。
普通混凝土在3~10年就开始破裂,而高性能混凝土以耐久性为首要设计指标,有可能为基础设施提供100年以上的使用寿命。
一般认为,高性能混凝土是具有高强度、高工作性、高抗渗性和优良体积稳定性的混凝土。
因此,在桥梁工程中使用高性能混凝土无疑会大大提高桥梁的使用寿命。
3.3防止混凝土产生龟裂
钢筋混凝土无龟裂时,cl-离子以hooke之扩散法则,从混凝土表面渗透至钢筋表面需要100年。
对于钢筋混凝土结构,如果建在湿度较小的地区,混凝土即便存在一些小龟裂,对结构的耐久性影响也不会太大。
但在南部沿海地区,如果o2,co2,h2o等从龟裂处的裂缝进入,可以导致加速混凝土中性化及腐蚀,即盐分比较
容易进入钢筋表面,将钢筋表面的钝态皮膜破坏且加剧腐蚀,严重降低结构的耐久年限,因此必须设法避免混凝土表面龟裂的产生。
近年来大直径钢筋应用越来越多,采用大直径钢筋时由于对于混凝土干燥收缩拘束增大,内部易产生微细龟裂,同时由于混凝土介面增大易产生泌水,且易产生孔隙,降低其抗蚀性。
因此设计时应考虑配合钢筋直径比以决定钢筋保护层厚度。
据实验,保护层厚度与钢筋直径之比,采取2.5~3.0时其防蚀性最为有效。
4结语
我国混凝土结构耐久性设计标准远低于发达国家,提高耐久性标准仅会使工程初始造价略有提高,但长远经济与社会效益巨大,是实现土建工程可持续发展的最佳途径。
钢筋混凝土防腐蚀的最基本方法是保证钢筋表面有完整的钝态保护膜,并用密度高、足够厚度的高性能保护层混凝土包裹,使钢筋周围的pl值维持在12以上,以避免钢筋生锈。
同时,还应在设计和施工方面采取措施避免混凝土表面产生龟裂。
如果能依照上述方法来设计和施工,就基本可以确保钢筋混凝土桥梁的结构安全和耐久性要求。
参考文献:
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[3] 金伟良,赵羽习”混凝土结构耐久性研究的回顾与展望[j].
浙江大学学报(工学版),2009(4)。