胶州湾跨海大桥案例分析整理

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模 通 钢
-12
2
0.123
0.307
0.452 0.083 0 0
常规方法(电通量法和RCM法)均无法评价CPF对结构表层混凝土抗渗性的改善; CPF只能改善结构表面下很小的范围,改善范围的界定以及改善程度的梯度尚未解析出。
Ze md ra in
采用英国女王大学开发的PERMIT 与清华大学联合对多种CPF、 硅烷、有机涂层进行了抗渗性测试
5.2.1 钢护筒— 钻孔灌注桩
12 m m 厚 钢 板
立 钢 围 堰 前
灌注桩一般低潮位不露出水面 钢材在缺氧条件下腐蚀速率较慢 砼可在绝湿恒温条件下养护数十年 此后混凝土的质量如何?更好?!
5.2.2 使用透水模板布(CPF)
• CPF是粘附于钢性模板内壁与混凝土接触, 能够排出结构表面混凝土的多余拌合水的 产品; • 一般为2~3层结构,分别具有透水透气和排 水功能; • 市面上CPF种类及代表产品: 排水—德国Zemdrain 、Classic ,日本CD MAT-100等 排水+蓄水—丹麦Formtex,中国TJ80-X等
MA T10 0 硅 烷 防 水 涂 料 佐 敦 防 污 漆
Fo rm te x
江 银

CD
Cl as si c
5.2.3 混凝土套箱—承台
场 内 预 制 1.概念设计—现浇改预制 2.封底止水—保证干施工 3.体系转换—吊装改支撑 4.消能设计—套箱不开裂 5.长效止水—提高耐久性
消 能 设 计
G22
100 2011 6 30
36.48 4
项目概况
胶州湾跨海大桥(又称青岛海湾大桥)
•项目位于中国山东省青岛市,为全长:28.047 km •(海上25.171 km、陆侧接线2.876 km) 公路桥梁。 •是胶州湾东西两岸跨海通道“一路、一桥、一隧”中的“一桥”。 2012年世界吉尼斯纪录:世界最长跨海桥梁。 该桥整体设计成 “T” 型,连接青岛,黄岛与红岛。 大桥提高抗震,台风,及抗船舶撞击能力,设计使用年限100年。 桥面平均宽度35m,双向六车道
胶州湾海域海水含盐度为29.4%~32.6% ,
是国内其它跨海大桥含盐度的2倍;
桥型:双塔钢箱梁斜拉桥 桥跨布置:80 + 90+ 260+ 90+ 80 =600m
区域自然特点
3.环保要求高:
项目所在城市—青岛市为国家级旅游城市, 大桥的建设首先要与环境协调。大桥所处海域 是养殖、旅游重点区域,对建设、运营期间环 保要求很高,对设计及施工质量要求均较高。
大掺量矿物掺合料(50~65%)
提高抗Cl-渗透性
适当降低水胶比(0.38~0.31)
提高抗冻融能力
适当引气(4~6%,3~4%)
4.3 混凝土的施工
混凝土的质量Q f [a(设计水平),b(材料质量),c(施工质量) ]
若施工没有保证,其他都是空谈!
• 组分较多—适当延长搅拌时间(2.5~3min) • 大体积构件—控制混凝土入模温度(28~30℃) • 海水侵蚀机会大—钢围堰不间断抽水
4.4 混凝土的养护
• 立面结构—承台、墩身侧面
☆早期保湿养护—采用有蓄水功能的CPF,3天拆模 ☆持续保湿养护—薄膜包裹,顶部持续淋淡水至14d 龄期
• 立面结构—箱梁侧壁
☆拆模后喷洒养护剂
• 平面结构—承台、墩身顶,箱梁顶
☆土工布撒水、新型高效节水养护膜
5. 钢筋混凝土结构耐久性保障措施
• 5.1 根本措施 • 5.2 辅助措施
墩身)
• 低水胶比(0.32)+大掺量矿物掺合料 ( ≈50% —矿粉为主)+引气 — 上部结构(箱
梁、塔柱)
张拉龄期,除冰盐破 坏
5.1.2 设计合理的钢筋保护层厚度
5.2 辅助措施
• 5.2.1 钢护筒— 钻孔灌注桩
• 5.2.2 透水模板布—承台、墩身
• 5.2.3 混凝土套箱—承台
• 5.2.4 有机涂层防护—承台底 ~ 6.0m高程 • 5.2.5 外加电流阴极保护—通航孔桥承台、塔柱 • 5.2.6 有机硅烷类浸渍防护—箱梁湿接头
4.通航、航空双重限制:
沧口航道桥通航标准为1万吨轮船,通航 净空为190×47m,航空限高为88.3m,桥面以 上塔高仅38.434m,拉索布置的空间受限。
1.3主体结构组成
黄岛 胶 青岛
红岛互通
沧口航道 李村河互通 红岛连接线
标识站


红岛航道
大沽河航道
收费站 收费站 青岛海湾大桥
红岛
大桥规模:全长35.4km,一期28.9km,海上段27.1km,陆上0.8km;红岛连接线1.3km 通航孔桥:沧口航道桥、红岛航道桥、大沽河航道桥; 互通两个:李村河互通、红岛互通
1.1 地理位置
青 岛 至 银 川 高 速 公 路
青 岛 海 湾 大 桥
国道主干线青岛至兰州高速公路的起点段,位于青岛市 胶州湾内,连接青、红、黄岛。 胶州湾高速公路
青岛海湾大桥
青岛-黄岛海底隧道
我国北方寒冷冰冻海域的首座特大型桥梁集群工程
区域自然特点
1.冰冻:
年平均有50次左右的冻融循环;
2.含盐度高:
1.4 典型混凝土构造物
• • • • • • • 1.4.1 钻孔灌注桩 1.4.2 承台 1.4.3 墩身 1.4.4 箱梁 1.4.5 塔柱 1.4.6 湿接头 1.4.7 防撞墙
1.4.1 钻孔灌注桩
桩基直径1.2~2.5m; 独桩独柱/群桩。
1.4.2 承台
排出海水直至涂装验收
7m×7m×2.5m
• 3.2 不同构造物的服役年限 • 3.3 服役环境分区及作用等级 • 3.4 混凝土耐久性参数设计
3.1 提高混凝土耐久性的重要性
除通航孔桥采用钢结构以外,其他结构均采 用钢筋混凝土结构,全桥共用混凝土200多万方。
无论是从可持续发展还是从节约维护成本的 角度,提高大桥混凝土的耐久性是保障大桥合理 投资、高效运营、利润最大化的根本手段。
★聚羧酸系减水剂—
非预应力砼结构Air ≤4%;预应力砼结构的Air ≤2%;
4.2 混凝土的配制
参考《混凝土结构耐久性设计与施工指南》,《混凝土和混凝土 结构耐久性的欧洲标准》,《高性能混凝土》,《混凝土结构耐久性 设计规范》(送审稿),《铁路混凝土结构耐久性暂行规定》等相关 规范。主要采取如下技术措施来保证混凝土的耐久性:
桥位区海冰严重
2.2 水域条件
• 胶州湾内海水含盐度较外海高,湾内有盐场; • 海水含盐度高是影响大桥钢筋混凝土结构耐 久性的关键因素之二;
Байду номын сангаас项目
青岛海湾大桥
杭州湾跨海大桥
东海大桥
含盐度
29.4~32.9‰
10~15‰
10~25‰
3. 混凝土耐久性设计及参数指标
• 3.1 提高混凝土耐久性的重要性
青岛海湾大桥
建设条件 结构耐久性技术 施工简介
姓名:王生 学号:211607020005
全年公经大一湾成四路家建大青 线完里红桥桥东部横的高造桥岛 通工,岛起、西分一起速的,海 车。投到自一两,环点公特是湾 大资黄青隧岸是”段路大我大 桥额岛岛”跨青公,网跨国桥 于近,主中海岛路是 海自又 大城的通市网山青大行称 年亿桥区“道规上东兰桥设胶 ,全海一“划框省高。计州 月历长尔桥一的架“ 它、湾 速 时 路”路胶的五公是施跨 日 ,。、州组纵 国工海 、 .
本桥的防撞墙 鉴于济南某高架桥防撞墙(经过1个冬季后)提前破坏的教训 本桥对防撞墙的抗冻能力作了明确规定(300次,DF>75%)
1.2 投资、建设、运营模式
• 采取特许经营权模式运作,全球公开招标 确定项目法人;
25年 90.4亿元 3.5年 2010年底
• 山东高速集团中标,承担大桥的投资、建 设、运营、维护以及胶州湾高速的拓宽;
4.1 原材料的选择 4.2 混凝土的配制 4.3 混凝土的施工 4.4 混凝土的养护
4.1 原材料的选择
原材料主要包括水泥、粉煤灰、磨细 矿粉、聚羧酸系减水剂、引气剂、砂、碎 石、水。 ★粉煤灰—
烧失量(≤5%)、需水量比( ≤100%)
★磨细矿粉—
烧失量(≤3%)、活性指数28d(≥90%)、比表面积 (360~440m2/kg)
CPF粘结
CPF施工及作用机理
CPF+钢板立 模
多种CPF对 比试验
排出表面水 分
使用CPF后效果
普通钢 模板 CPF
表层下 2~3mm即有 可视气泡
CPF表面几乎 无可视气泡
带CPF养护3d+ 7d回弹硬度提高 30%
CPF对表面混凝土抗渗性改善
m /s) 氯离子扩散系数(10
2 1.8 1.662 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
6度
通航净空尺度和通航孔数量
航空限高 船舶撞击力标准
3.2 不同构造物的服役年限
服役年限要求的不同,决定了耐久性设计的 等级。 混凝土结构主要包括:钻孔灌注桩、承台、 墩身、塔柱、箱梁、湿接头、防撞墙。 下部结构(桩、承台、墩身)及承载的上部结 构(塔柱、箱梁、湿接头)均属于服役期内不可 更换部分,其服役年限与大桥相同;而防撞墙属 于可更换部分,允许在大桥服役期内进行更换。
根据大桥的服务寿命、结构型式和服役环境 等特点,提出需重点控制混凝土的抗氯离子渗透 性和抗冻融耐久性。
二、主要技术标准
道路等级 桥梁结构设计基准期 车辆荷载等级 桥梁标准宽度 抗风设计标准 设计洪水频率 地震基本烈度和设防标准 通航净空尺度和通航孔数量 航空限高 船舶撞击力标准
使用阶段设计重现期 100年 施工阶段设计重现期 20年
• 特许经营期内,与胶州湾高速捆绑经营。
2. 大桥建设条件
• 2.1 气候条件 • 2.2 水域条件
2.1 气候条件
桥位区属季风气候区,季节变化较明显。 • 冬半年(10月至翌年的3月)呈大陆性气候 特点;12月下旬开始结冰,2月中旬消失, 冰期约60天;冻融循环是影响大桥钢筋混凝 土结构耐久性的关键因素之一。 • 夏半年(4月至9月)空气湿润,雨量充沛, 日温差小,呈现海洋性气候特征;月平均 温度16~25℃。
封 底 止 水 体 系 转 换
长 效 止 水
5.2.4 有机涂层防护
5.1 根本措施
• 5.1.1 海工高性能混凝土
(抗氯离子渗透,抗冻融循环)
• 5.1.2 设计合理的钢筋保护层厚度
5.1.1 海工高性能混凝土
• 降低胶凝材料用量—选择优质集料,合理配置砂 抗渗、抗冻、防撞 石比例,提高单方集料用量,使用高效减水剂; • 大掺量矿物掺合料(≈65%)+低水胶比 (0.38~0.35)+引气—下部结构(桩基、承台、
3.3 服役环境分区
防腐涂层范围: 承台底~+6.0 米
根据胶州湾海域100年一遇的设计波要素 划分出服役环境的界限,作为耐久性设计的依据
3.3 服役环境作用等级
3.4 混凝土耐久性参数设计
4. 保障混凝土耐久性的技术措施
胶州湾海域的高含盐度以及每年50次左右的 自然冻融循环是大桥混凝土耐久性必须解决的根 本技术问题。 抗氯离子渗透能力高和抗冻融耐久性高的混 凝土对该桥而言就是高性能混凝土。
连接线、匝道 滑移模架现浇 30,40,50m (2~3孔一联)
1.4.5 塔柱
主塔爬模施工(4.5m/节) ,初期防风保温处理
1.4.6 湿接头
两片预制梁接合处 顺梁长度方向: 最宽处1.4m,最窄处0.8m
永久支座灌浆之后,支模、浇筑、养护 湿接头与箱梁接合部位采取硅烷浸渍防腐处理
1.4.7 防撞墙
主要内容
• • • • • • • 1. 大桥概况 2. 大桥建设条件 3. 混凝土耐久性设计及参数指标 4. 保障混凝土耐久性的技术措施 5. 钢筋混凝土结构耐久性保障措施 6. 结构耐久性保障措施实施难点 7、关键技术内容及其创新介绍
1.青岛海湾大桥概况
• 1.1 地理位置 • 1.3 主体结构组成 1.2 投资、建设、运营模 1.4 典型构造物
二、主要技术标准
道路等级
桥梁结构设计基准期 车辆荷载等级 桥梁标准宽度 抗风设计标准 设计洪水频率 地震基本烈度和设防标准
300年一遇
通航净空尺度和通航孔数量
航空限高 船舶撞击力标准
二、主要技术标准
道路等级
桥梁结构设计基准期 车辆荷载等级 桥梁标准宽度 抗风设计标准 设计洪水频率 地震基本烈度和设防标准
钢模板+CPF
钢套箱
承台采取 HPC + CPF + 涂层
1.4.3 墩身
• • • • • • • •
钢围堰排水 围堰内立钢模 钢模内贴CPF 带CPF养护3天 保湿养护14天 18天龄期涂装 7天后检测涂层 验收后拆围堰
1.4.4 箱梁
主线采用工场预制 海上吊装 60m,2000t (5孔一联)
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