跨海桥梁混凝土结构耐久性设计.pdf
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1、7 2 桥梁结构 城市道桥 与防洪 2 0 1 2 年 l 2 月第 1 2 期 跨海桥 梁混凝土结构耐久性设计 谭 克俊 ( 大连市市政设计研究院有限责任公司, 辽宁大连 1 1 6 0 1 1 ) 摘 要: 近年来的桥梁设计十分重视提高结构物的耐久性并将其作为重要的设计原则, 统一考虑合理的结构布局和构造细节。 海南 清澜大桥是 较长 的跨海 桥梁 , 该 桥梁结 构的耐久性设 计成为设计 中 的难 点和重点 。结 合工程 实践阐述结 构耐久 性设计 的具 体措 施和设计要 点。 关 键词 : 跨海桥梁 ; 混凝土结构 ; 耐久性 ; 涂层 中圈分 类号 : U 4 4 文献标 识 码 :
2、 B 文章 编号 : 1 0 0 9 - 7 7 1 6 ( 2 0 1 2 ) 1 2 0 0 7 2 0 3 1 概述 清澜大桥位于海南省文 昌市清澜镇 ,距离外 海约 4 k m, 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 3 0 0 m的双塔双索面结合梁斜拉桥 ,跨径 布置为 1 2 0 m+3 0 0 m+1 2 0 m, 引桥部分采用 4 0 m 跨简支变连续小箱梁形式。采用 1 0 0 a 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
3、 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 2 m。 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
4、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 2 3 4 2 4 4 c C, 桥址区域常年平均湿度为 8 5 。 按 混凝土结构耐久性设计规范 ( G B 厂 r 5 0 4 7 6 2 0 0 8 ) 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 收稿 日期 : 2 0 l 2 0 7 _ 0 5 作者简介: 谭克俊( 1 9 6 2
5、 一 ) , 男, 辽宁大连人, 教授级高级工程 师 , 从事道桥设计与管理工作。 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 。影响钢筋锈蚀的因素是多方 面的, 如周 围介质
6、 的侵蚀 、 钢材 的材质差 、 混凝 土保 护层 的性 能影响 等。混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发, 一是海 水 中 C l 一 侵蚀 ,二是大 气 中的 c o 使混 凝土 中性 化 。国内外 大量工程调查和科学研究结果表明 , 海 洋 环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的 主要 因素是 c l 一进入混凝土 中,并在钢筋表面集聚 , 促 使钢筋产生电化学腐蚀 。 3 提高海工混凝土耐久性的技术措施 国内外相 关科研 成果 和长期工程实践调研显 示,当前较为成熟的提高海洋钢筋混凝土工程耐 久性的主要技术措施有 以下几个方面 : ( 1 ) 高性能海工混凝 土 商 陛能混凝 土就是在混凝
7、土内掺加了粉煤灰 、 磨细矿渣、硅粉等复合矿物掺合料 以及与之相匹配 的高效减水剂,使混凝土具有高流态自密实性能且 通过降低用水量使硬化后的混凝土内部孔隙减少 , 可 以增加混凝土的密实度以消除混凝土表面及内部 缺陷, 同时充分发挥不同掺合料的作用, 达到叠加效 应 , 满足水化热低和抗氯离子渗透的要求 。 高性能海 工混凝土以较高的抗氯离子渗透性为特征,其优异 的耐久性和性能价格比已受到工程界的认同。 ( 2 ) 提高混凝土保护层厚度 这是提高海洋工程钢筋混凝土使用寿命的最 为直接、 简单而且经济有效的方法。氯离子侵入混 凝 土的方式主要有 : 毛 细管作用 、 渗 透作用 、 扩散 学兔兔
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