高性能混凝土在高架桥上的应用.pdf
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1、3 3 2 成果应用 城市道桥 与防洪 2 0 1 3 年 7 月第 7 期 高性能混凝土在高架桥上的应用 李 显 潮 , 伍 二 发 ( 中交公 路规 划设计 院有 限公 司贵州分 公 司 , 贵 州贵 阳 5 5 0 0 0 3) 摘 要 : 现行规 范对 桥梁结构 的使用年 限提出了明确 的要 求 , 桥梁结 构的耐久性设 计 已成 为重 点 , 高性 能混凝 土是确保结 构物 耐 久性的重要措施。 该文阐述了, 在贵阳市某主干道高架桥设计中, 从耐久性设计为出发点, 选取了主体结构混凝土等级 , 并对主梁 及桥墩 按高性能混 凝土进行设计 , 为高性 能混凝土在桥 梁结构上 的应 用提
2、供参考 。 关键 词 : 高性能 混凝土 ; 高 架桥 ; 应用 ; 使用年 限; 耐久性 ; 贵 阳市 中图分 类号 : U 5 2 8 3 5 、 U 4 4 8 2 8 文献 标识码 : B 文章编号 : 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3) 0 7 0 3 3 2 0 3 0前言 国家 和行业规 范对桥梁 的设计使用年 限都有 明确规定。因此 , 桥梁结构 的耐久性应是设计关注 的重点之一 。近期 , 国内多位院士和著名桥梁专家 均指 出 : 混凝土结构设 计 中 , 混凝土强 度 的选用 , 不仅要满 足强度计算的要求 ,还必须满足耐久性 设计的要求 。这应是当代混凝
3、土结构设计的重要 理念之一。而高性能混凝土是确保结构物耐久性 的重要措施 。 贵 阳市某 高架桥 为 了城市美 观及节 约用地 , 选用 了独柱墩 、 横 向大悬臂 、 鱼腹式线型连续箱梁 的结构型式 , 桥墩外轮廓采用花瓶式造型 , 与上部 箱梁 的曲线相协调 。桥梁上部结构跨径有 3 0 i n , 3 8 m及 5 2 9 m,均为现浇等截面预应力混凝土连 续箱梁 , 高架桥全长为 9 1 1 m, 桥面宽度为 2 6 1 m 及 3 3 6 m, 独柱墩墩 顶支座 横 向距离 为 6 m, 道路 等级为城市主干道 ,设计 中除 了满足结构设计安 全度外 , 从 结构耐久性设计出发 ,
4、选取 了桥梁结构 中主要部位混凝 土等级 ,对主梁及桥墩采 用高性 能混凝土进行设计 。 1 主体结构设计使用年限的确定 高架桥主要结构包括: 箱梁 、 桥墩 、 承台、 桩基础。 混 凝土结 构耐久 性设计 规 范 ( G B T 5 0 4 7 6 2 0 0 8 ) I 2 1第 3 - 3 条规定 : “ 城市快速路及 主干道上的桥 梁及其他道路上的大型桥梁 ,设计使用年限不低 于 1 0 0 a ” 。 工程结构可靠性设计统一标准 ( G B 5 0 1 5 3 2 0 0 8 ) 3 1 第 A- 3条规定 : “ 公路桥涵的设计使用年限 , 特大桥 、 大桥 、 重要中桥为 1
5、0 0 a ” 。第 3 3条规定 : 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 4 一 l 1 作者简 介 : 李显潮 ( 1 9 8 1 一) , 男 , 山西 晋中人 , 硕 士 , 工程 师 , 从 事道路桥梁工程设 汁工作 。 “ 工程结构设计时 ,应规定结构 的设计使用年限” ( 强制性条文 ) 。 公路桥涵设计通用规范) ( J T G D 6 0 2 0 0 4 ) 第 1 0 6条规定 : “ 公 路桥涵 的设计 基准期 为 1 0 0 a ” ( 强制性条文 ) 。 该高架桥的主要结构, 设计使用年限采用 1 0 0 a , 按此进行混凝 土结构耐久性设计 。 2 混凝土强度等级
6、的确定 影响混凝土强度等级选用的主要因素 , 除结构 受力条件外 , 最主要 的是环境作用。根据该桥各主 要部位 的环境情况 和设计使用年限为 1 0 0 a , 主要 结构混凝 土强度等级确定如下 。 2 1 箱梁 箱梁顶部有复合式桥面铺装 , 能有效防止雨水 浸蚀 主梁 , 但在大雨并伴有大风的情况下 , 箱梁侧 面仍可能偶尔接触雨水。所以, 箱梁的环境作用等 级,按 公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范 ( J T G T B 0 7 0 1 2 0 0 6 ) l 5 l规定应为 B级 , 按 混凝土结 构耐久性设计规范 ( G B T 5 0 4 7 6 2 0 0 8 ) 6 1 规定
7、应为 I B级 , 则混凝土强度最低等级为 C 3 5 。 箱梁为部 分预应力混凝土 A类构件 , 桥面宽度达 2 6 1 m和 3 3 6 m, 并采用独柱式桥墩 , 横向为超大悬臂结构 , 结经构计算 , 正 应力 、 主应力 和剪 应力均较大 , 有 必要适 当提高混凝土强度等级 ,故采用 C 5 5级混 凝 土 。 2 2 桥墩墩身 处于干湿交替环境 ,按 J T G T B 0 7 0 1 2 0 0 6规 定 ,环境作用等级应为 c级 ;按 G B T 5 0 4 7 6 2 0 0 8 规定应为 I C级 , 则混凝土度最低等级为 C 4 0 。 设 计采用 C 5 0混凝土。
8、2 3 桩基与承台 埋于地下 ,温度 、湿度相对稳定的基础构件 , 环境作用等应为 B级或 I B级 , 则混凝土强度最 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 7 月第 7 期 城 市道桥 与防洪 成果应用3 3 3 低等级为 C 3 5 。采用 C 3 5混凝 土。 3 箱梁和墩身采用高性能混凝土的基本要求 箱梁 和墩 身为本桥结构受力最大 、最 复杂的 部位 , 也是影响耐久性和安全性的关键部位 。根据 国内已建桥梁 的成功经验 , 采用高性能混凝土。 高性能混凝土 的定义 : 具备施工性 ( 即高工作 性 ) 、 高 抗渗 性 、 高体 积稳
9、 定性 ( 硬 化过 程 中不 开 裂 、 收缩徐变小 ) 、 较 高强度 ( C 4 0 ) , 并 保持强 度 持续增长 , 最终获得最佳耐久性( 使用年 限不小于 1 0 0 a ) 的优质混凝土 7 J 。( 文献 7 】 即 : 铁建设 ( 2 0 0 5 ) 1 5 7号 ,铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定 , 以 下简称 铁规 ) 该桥箱梁和墩身高性能混凝土设计要点如下 。 3 1 原材料 3 1 1 水 泥 水泥宜 用硅酸盐水泥( P I或 P ) 和普 通硅 酸盐水泥( P 0 ) ; 选用低水化热和含碱量低 的水泥 ; 避免使用早强水泥和 C A含量高 的水 泥 ;与高效
10、减水剂有很好 的相容性 ; 水泥 的技术要求 , 可参阅 铁规 【 8 】 第 4 1 条规定。 3 1 2粗骨料 碎石粒 径为 52 5 m m。也可采用碎 卵石 , 不 宜采用砂岩碎石 ; 碎石颗粒的外形, 应尽量接近等 径状。 针片状颗粒尽量少, 其含量应小于碎石总量的 5 , 碎石应级配良好 。 碎石应有较高的强度 , 其抗压 强度应大于 1 0 0 MP a ,饱和状态下应大于 8 0 MP a , 密度应 大于等于 2 6 5 m3 ;碎石应是 清洁 的, 含 泥量应小于 1 ; 碎石 中不含能与碱反应 的活性成 分 ( 例 如微 晶石英岩 、安 山岩 、硅 质岩和玄武岩 等) ;
11、 碎石压碎指标应符合 铁规 8 表 4 4 5的规 定 ; 碎石 的其他质量要求应符合 公路桥涵施工技 术规范) ( J T J 0 4 1 2 0 0 0 ) ( 简称 公规 ) 9 】 、 建筑用 卵石、 碎石 ( G B T 1 4 6 8 5 2 0 0 1 ) ( 简称 建石 ) 1 0 】 、 铁规 8 的规定。 3 1 3 细骨料 采用 中粗砂 , 优先采用 优质河砂 , 也可选用 由 专门机械生产的人工砂 , 不宜使用天然山砂 。应级 配 良好 , 细度模量 32 3 , 砂率在 3 2 4 0 之 间 优选;含泥量小于 l ; 0 6 3 m m筛的累计筛余大于 7 0 ;
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