混凝土结构的耐久性及耐久性设计下
三、完善混凝土结构耐久性设
计方法和设计标准
1、明确设计使用年限
2、改善传统的耐久性设计方法
3、提高耐久性设计标准
1、明确设计使用年限l我国修订的建筑结构设计统一标准：临时性结构（1－5年）
易于替换的结构构件（25年）
普通房屋和构筑物（50年）
纪念性或特殊重要建筑物（100年及以上）l我国城市地铁及轻轨交通结构100年
l我国公路桥梁结构尚无规定
l欧洲共同体规范
建筑结构分4类同上
规定桥梁等各种土木工程结构为100年
l美国对桥梁的设计使用年限为不小于75～100年
l日本建筑学会规范1997年修订，提出建筑物设计使用年限分为三个等级，规定：
1）长期等级，不需大修的年限约100年
2）标准等级，公寓办公楼建筑物，不需大修年限约65年，使用年限100年
3）一般等级，低层私人住宅，不需大修年限约30年，使用年限65年
英国各类结构物设计寿命桥梁、隧道等交通运输结构120年海洋工程40年
一般房屋60年
机场地面5－20年
工业建筑30年
法院监狱100年
国家机构与纪念性建筑200年(英国国家图书馆250年)
我国规范强制规定房屋设计寿命50年所存在的问题
l对大城市的高层住宅和大型建筑物偏短
l对某些工业生产厂房偏长
l对工矿建筑物，应取决于矿产储量和生产能力的服务年限
l合理规定土建结构使用年限关系国家和个人重大利益
3、提高结构的耐久性设计标准
－－碳化引起的钢筋锈蚀
影响碳化及锈蚀速率的主要因素：
l环境条件－－湿度、温度及其变化
干燥环境碳化快，但缺水，难以锈蚀
水下环境缺二氧化碳和氧气，既难碳化，又难锈蚀
最易锈蚀的是干湿交替环境
l混凝土碱度－－与矿物掺和料的火山灰反应有关大掺量粉煤灰降低碱度，必须采用低水胶比，提高密实性
l混凝土中二氧化碳的扩散系数－－与混凝土密实性有关
GB50010－2002规范中，要求100
保护层厚度为50年的1.4倍（即
规定值得探讨
仅在不会发生锈蚀的干燥环境，碳化深度才与时间t 的0.5次方成正比
潮湿环境（RH= 81%）下，碳化深度与t的0.4次方成正比
长期湿润下（高湿度又经常受雨淋），碳化深度甚至与t 的0.1次方成正比
碳化的深度到一定数值后有可能停止
－－氯盐引起的钢筋锈蚀
影响氯离子入侵混凝土的主要因素：
l混凝土中的氯离子扩散系数与水胶比等因素有关l混凝土表面的毛细吸力与表层混凝土饱水程度有关l混凝土与氯离子结合能力与粉煤灰等掺和料有关l混凝土水胶比
l暴露环境的（表面）氯离子浓度
l环境温、湿度
l混凝土碳化程度
－－氯盐引起的钢筋锈蚀
影响钢筋锈蚀的主要因素：
l氯离子临界浓度
使钢筋脱钝时的浓度，与混凝土密实性（水胶比）、混凝土湿度（饱水程度）等有关
l混凝土的电阻
与混凝土湿度、混凝土密实性等有关
l氧气与水分的补充程度
与混凝土密实性、混凝土饱水程度有关
DuraCrete取与水胶比有关，表中数据代表均值
－－氯盐引起的钢筋锈蚀
?水下区混凝土缺氧，腐蚀速度极慢
?危险的是干湿交替区表层毛细吸收，内层扩散
氯盐轻度腐蚀下，采用水胶比不高于0.4（或最多不超过0.45）的矿物掺和料混凝土与适当的保护层厚度，一般能解决问题
干湿交替、使用寿命又长的重要工程部位，需要有很大的保护层厚度，可能还需要防腐蚀附加措施
氯盐环境下的裂缝宽度限制，不同国家的标准差别较大
据DuraCrete的研究，氯离子侵入混凝土
年或50年后，浓度达到临界值处的深度
需保护层厚度为：
对于低水胶比的大掺量矿物掺和料混凝土－x 约与t 的0.15~0.20 次方成正比，并与大气区、浪溅区、水下区等不同环境条件有关
100年与50年的深度差别不到15％
对于不加矿物掺和料混凝土的普通混凝土，100年深度比50年增加30％
影响冻蚀的主要因素：
l混凝土饱水程度
l外部供水程度
l混凝土孔结构或密实性
与混凝土水胶比、龄期、是否引气有关
l气候条件－－冻融次数，最低温度l粗骨料抗冻性能
l有无氯盐
混凝土动弹模降低与饱和度
浅谈混凝土结构耐久性问题
④ XXXXXXX（XX）现代远程教育 毕业设计（论文）题目：浅谈混凝土结构耐久性问题 学习中心：XXXXXX 年级专业：函授XXX 专升本 学生姓名：XXX 学号：XXXXXXXXX 指导教师：X X X职称：副教授 导师单位：威海职业学院 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院 论文完成时间：2012 年 6 月30 日
XXXXXXX（XX）现代远程教育 毕业设计（论文）任务书 发给学员xxx 1．设计(论文)题目：浅谈混凝土结构耐久性问题 2．学生完成设计(论文)期限：2012 年 1 月30 日至2012 年6 月30 日3．设计(论文)课题要求： 1）、重点论述提高我国中小型出口企业国际竞争力的对策 2）、论文字数不少于6000字。 3）、论文要求结构完整，思路清晰，论据缺凿，论点明确，有说服力。 4）、要从安全角度分析，从各个方面去论述。 5)、针对论文所重点阐述的内容，广泛查阅相关资料，为论文的写作奠定坚实的基础，提供有力的证据。 4．实验（上机、调研）部分要求内容： 如果条件具备，可深入企业进行实际调研，写出调研报告，为论文写作提供充分的素材 5．文献查阅要求： 广泛查阅与本文相关的文献材料，为论文写作奠定坚实的基础，通知注意文献材料的真实性。 6．发出日期：2012 年 1 月30 日 7．学员完成日期：2012 年 6 月30 日 指导教师签名： 学生签名：
摘要 混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内,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、正常使用和可接受的外观能力。影响混凝土结构耐久性的因素有很多，本文通过从混凝土的渗透破坏、冻融破坏、侵蚀性介质的腐蚀、碱骨料反应、碳化和钢筋锈蚀六个方面论述了混凝土发生耐久性失效的原因及影响因素，对混凝土耐久性问题进行了研究。最终提出从混凝土材料的选择、结构设计和质量的生产控制三方面进行提高混土耐久性的处理措施。混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用，随着混凝土结构应用领域越来越广泛，大量的混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限，混凝土耐久性发生失效现象日趋严重。 关键词：混凝土；耐久性；影响因素；措施
提高混凝土结构耐久性的技术措施
提高混凝土结构耐久性的技术措施 混凝土结构的设计寿命要求一般为40~50年，有的要求上百年。而现实中，处于腐蚀环境中的混凝土远远达不到设计寿命要求，有的在15~20年就出现了钢筋锈蚀破坏，甚至不足五年就开始修复。此方面的花费是惊人的，已经是一个重大经济问题。因此，提高混凝土结构耐久性的意义是不言而喻的。 提高混凝土结构耐久性措施主要包括两大类：基本措施和补充措施。基本措施的基本内容是：通过仔细设计与施工，最大限度地提高混凝土本身的耐久性，在使用中保持低渗透性，以限制环境侵蚀介质渗透混凝土，从而预防钢筋锈蚀。 ①最大限度地改善混凝土本身性能，是提高混凝土结构耐久性的许多措施中最经济合理的。 （1）结构采用耐久性设计。 （2）提高混凝土保护层厚度和质量。 （3）采用高性能混凝土。 ②补充措施是指：环境侵蚀作用特别严重时，或设计、施工不当，单靠上述基本措施还不能保护混凝土结构必要的耐久性时，需要另外增加的其他防护措施。有以下几方面： （1）采用耐腐蚀钢筋。 （2）对混凝土进行表面处理。 （3）混凝土中掺加阻锈剂。 （4）电化学保护
结构设计 1、结构选型和细部设计 频繁地干温交替会加剧钢筋锈蚀，所以在结构选型和细部设计时，应昼限制混凝土表面、接缝和密封处积水，加强排水，尽量减少受潮和溅湿的表面积。 由于环境侵蚀介质在构件棱角或突出部分可以同时从多方面侵入混凝土，而凹入部分易积存侵蚀介质、应力异常，因此从提高混凝土结构耐久性角度出发，混凝土构件选型应力戒单薄、复杂和多棱角。预计腐蚀破坏严重的构件应便于检测、维护和更换。 2、控制裂缝 不可控制的裂缝包括混凝土塑性收缩、沉降或过载造成的裂缝，常为较宽的裂缝，应针对成因采取措施预防开裂，即使难以预料也应加以引导，使其发生于次要部位或便于处理的位置。 可控制裂缝是靠传统的结构设计知识，按结构几何尺寸与荷载可以合理预防和控制的裂缝。 七、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： （1）高性能海工混凝土 其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土材料。高性能海工混凝土较高的抗
桥梁结构设计中的耐久性设计 王永超
桥梁结构设计中的耐久性设计王永超 发表时间：2018-04-02T16:23:41.447Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：王永超 [导读] 摘要：桥梁结构设计中耐久性问题一直以来是桥梁设计人员研究的重点问题，在桥梁设计过程中，采用哪种方式提升桥梁耐久性是非常重要的，结合作者实际，从桥梁安全性耐久性存在的问题以及提高桥梁结构耐久性设计的主要措施进行了分析，希望在分析过后能够给广大设计人员提供一些参考。 唐山市交通勘察设计院有限公司河北唐山 063000 摘要：桥梁结构设计中耐久性问题一直以来是桥梁设计人员研究的重点问题，在桥梁设计过程中，采用哪种方式提升桥梁耐久性是非常重要的，结合作者实际，从桥梁安全性耐久性存在的问题以及提高桥梁结构耐久性设计的主要措施进行了分析，希望在分析过后能够给广大设计人员提供一些参考。 关键词：桥梁；结构设计；耐久性 随着现代经济发展，桥梁建筑有了很大的发展空间，在施工过程中，使用建筑材料问题上，要重视混凝土以及桥梁结构的耐久性，两者在建筑过程中起到重要作用，减少施工问题发生的可能性。在设计前，要掌握各个结构的承载力、根据材料使用过程进行设计。在使用混凝土前，要对各个施工结构的承载力进行控制，根据基本原则进行设计。 1影响桥梁安全性与耐久性的因素分析 1.1环境影响不容忽视 现代建设桥梁过程中，其的施工过程以及施工环境问题与设计内容仍然存在着一定的距离，施工人员必须要重视环境影响问题。混凝土实际施工的抗拉强度只是设计抗拉强度的10%，早期水化热现象以及干缩现象都有较大变化，环境的温度以及湿度在加上日晒雨淋不断的冲击荷载力，导致混凝土的总体结构出现裂缝现象，出现裂缝后，遭到水分子以及氯离子进入到其中，使钢筋面层不断出现纯化现象，直至腐蚀，导致钢筋表面和混凝土之间的胶结力达不到化学标准，钢筋与混凝土在后期施工中无法顺利完成作业。混凝土结构的耐久性遭到破坏的主要原因是因为其构件的强度以及刚度都达不到标准。 1.2 施工和管理水平低 目前，大多数桥梁的安全性以及耐久性都达不到设计标准，其主要原因是因为在施工过程中，施工人员没能按照设计要求进行作业，在管理问题上也存在着很多问题。大部分桥梁的施工质量与规范要求以及设计要求存在着一定的差距，施工材料的强度以及施工技术都达不到规范标准，导致桥梁在短期使用中就出现破坏以及倒塌现象；另外，部分桥梁在施工过程中，管理人员没能做好管理工作，导致偷工减料现象发生，对桥梁的安全问题带来很大影响。 1.3设计理论和结构构造体系不够完善 设计过程中，在桥梁的施工过程以及使用过程的安全问题上设计不够全面。在设计桥梁结构时，应当根据合理的结构方案进行设计，做好整个桥梁结构的分析工作，设计出构件连接过程，并按照规范要求，掌握桥梁的安全系数以及指标，确保整个施工结构达到安全性。 在设计过程中，设计人员不能单只按照规范要求满足结构强度的安全度，应当根据结构的体系以及构造和使用材料、维护和耐久性等问题进行设计，总结出设计过程以及施工过程和使用过程出现的问题，在根据总结出的结果进行改进，加强桥梁稳定性的同时不断提升桥梁结构的安全性。 此外，在施工过程中，个别结构的整体性以及延性达不到标准，导致冗余性小；设计的计算图式与实际受力路线不相符，导致局部的受力超出设计标准；混凝土的强度以及保护层的厚度与钢筋直径和构件戴面都达不到设计要求；导致桥梁结构的耐久性达不到预算要求，无法确保桥梁结构的安全性。大部分桥梁结构达到设计规范要求强度的情况下，无法确保桥梁的耐久性，在使用时间上，达不到预算标准，导致结构的安全问题得不到保障。因此，在设计过程中，设计人员应当加强重视桥梁的结构以及使用的施工材料，提高桥梁结构的耐久性。 2桥梁结构耐久性设计 2.1要满足接混凝土耐久性指标 要想提高桥梁结构的耐久性，就要确保混凝土的耐久性能够达到标准。混凝土的耐久性是由混凝土材料决定的，材料中的水灰比例以及水泥的用量和强度等级与混凝土的耐久性有着密切联系。在设计时，应当围绕《桥规JTG1362》制定的标准进行设计，在施工过程中，根据不同的施工环境制定合理的施工方案，并要自觉遵守设计标准进行作业，控制好水灰比例以及水泥用量、了解强度等级以及大氯离子的含量与碱含量，提升混凝土的耐久性。 2.2 重视钢筋混凝土保护层设计厚度 钢筋的锈蚀程度是由混凝土的碳化决定的。一般情况下，混凝土的保护层一旦出现碳化，会直接影响到钢筋表层的钝化膜，导致钢筋出现锈蚀现象。在施工过程中，首先，要注重钢筋混凝土，应当根据标准增加其保护层的厚度，减少钢筋出现锈蚀的可能性，确保混凝土结构的耐久性。其次，相关管理部门制定钢筋混凝土保护层的厚度范围跟以往实际设计范围不同，两者之间存在着一定的距离。在设计过程中，根据现场实际施工情况增加混凝土保护层的厚度，确保混凝土结构的耐久性。 2.3 做好构造配筋设计，减少混凝土裂缝出现 混凝土一旦出现裂缝，桥梁整体结构会受到一定的损害，混凝土的结构在遇到日晒雨淋影响后容易出现裂缝现象，出现裂缝后，混凝土的渗透性有所提高，侵蚀速度不断提高，增加侵蚀力度，导致混凝土结构的耐久性达不到标准。因此，要想提升混凝土结构的耐久性就必须要预防混凝土出现裂缝现象，在施工过程中，必须要按照规范标准进行作业，并掌握实际施工情况围绕混凝土结构制定合理的施工方案，对混凝土施工过程做好监督工作，减少在使用中出来多数裂缝的可能性。 2.4提高后张法预应力钢筋管道压浆质量 根据了解《混凝土结构耐久性设计与施工指南》具体内容得知，在设计钢筋耐久性过程中，必须要重视预应力钢筋的锈蚀程度，在没有任何提示的情况下，其会直接影响到钢筋的整体结构，应根据实际情况制定合理的施工防护措施。对混凝土结构出现预应力氯盐侵蚀程度以及筋和锚具与连接器等钢材做好防护工作，可以运用环氧或锌对钢材进行涂抹，根据施工进度往密封性能方向制定合理的预应力体系，在施工过程中，不允许出现金属螺旋管，应当运用具有密封性能的塑料波形管进行作业，另外，在施工前，管理人员要对管道灌浆材
混凝土结构耐久性浅谈
网络教育学院 本科生毕业论文（设计） 题目：混凝土结构耐久性浅谈 学习中心： 层次：专科起点本科 专业：土木工程 年级： 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：2013 年11 月14 日
混凝土结构耐久性浅谈 内容摘要 混凝土由于其具有经济、耐久、节能等众多优点, 而成为重要的建筑材料, 其应用范围十分广泛。作为目前世界最大宗的人造建筑材料, 其在给人类带来巨大文 明进步的同时 , 也面临由此造成的严峻的资源、能源和环境问题。传统意义上的混 凝土由于自身结构材料和使用环境的特点, 还存在着严重的耐久性问题, 已不能满足混凝土行业的绿色可持续发展的要求。因此, 提高混凝土的耐久性是实现混凝土 环保化、节约化的积极有效措施。本文综述了耐久性对混凝土的重要意义, 并着重分析了影响混凝土耐久性的主要因素。最后介绍了目前世界上提高混凝土的耐久 性的研究结果以及目前国际上对混凝土的耐久性设计要求。 关键词：耐久性；混凝土；影响因素
混凝土结构耐久性浅谈 目录 内容摘 要 .................................................. ..................................................... ....................I 引言......................................... ......................................... ......................................... . 1 1 绪论......................................... ......................................... ......................................... . 2 1.1 混凝土耐久性问题的提出................................................... (2) 1.2 混凝土耐久性的概 念 .................................... ........................................ (2) 2 混凝土结构耐久性问题的分 析 ........................................... (3) 2.1 混凝土冻融破 坏 .................................... ........................................ (3) 2.1.1 破坏机 理 .......................... ............................. ............................. (3) 2.1.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2 混凝土渗透破 坏 .................................... ........................................ (4) 2.2.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (4) 2.2.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3 碱骨料反 应 ..................................... ........................................ (5) 2.3.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (5) 2.3.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4 混凝土的碳 化 .................................... ........................................ (6) 2.4.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (6) 2.4.2 影响因 素 .......................... ............................. ............................. (7) 2.5 钢筋锈 蚀 ..................................... ........................................ (7) 2.5.1 破坏原 因 .......................... ............................. ............................. (7) 影响因 素 ..........................
桥梁结构设计中的耐久性设计
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/2413483371.html, 桥梁结构设计中的耐久性设计 作者：张振华 来源：《科学与技术》2018年第13期 摘要：随着城市规模的不断扩大，城市布局错综复杂，为了是人们的出行更方便，城市中的桥梁建设越来越多，桥梁负荷越来越重，这就使得混凝土结构桥梁的耐久性大大降低。在目前的混凝土结构桥梁设计中还存在不少问题，这些严重影响了桥梁的使用寿命。因此，对混凝土结构桥梁耐久性设计进行研究，就显得十分有必要了。本文对桥梁结构设计中的耐久性设计进行了探讨。 关键词：桥梁结构设计；耐久性设计；措施 耐久性是桥梁工程结构设计的重要内容之一，其会受到设计问題和超载问题等因素影响。所以要保证桥梁工程结构设计整体质量，就应在优选结构设计材料的基础上，重视结构冗余设计和桥梁构造设计，确保可以增强其耐久性。 1桥梁结构耐久性的概念与重要作用 桥梁结构设计过程中必须考虑其结构耐久性，为了更有助于相关设计人员采用有效合理的设计方案来保证桥梁的耐久性要求，首先有必要对结构耐久性加以充分仔细的了解，完全掌握领会其含义要求，所谓结构耐久性，是指结构所具备的在有限的使用寿命和维护措施的前提下，针对外界荷载、环境变化以及材料等因素可能受到的各种力的作用，能够有效抵御恶劣影响的能力，而这种能力，无论对于提升桥梁的安全运行效率、经济营收效益，还是促进社会交通秩序发展、百姓日常出行的便利都具有着无比重要的作用，这不再是某个人或某个企业为追求经济利润所做出的工程业绩，而是国家的公共交通基础设施建设的巨大需要，所以其作用意义是深远的。 2影响桥梁耐久性的因素 2.1结构构造与设计体系存在缺陷 桥梁结构的耐久性设计是桥梁设计领域急需解决的一个重要问题。在实际操作过程中，桥梁工程设计人员很容易只重视桥梁结构强度，用结构强度满足工程安全性的需求，而忽视溺寸过程和施工过程中的人为错误，因为人为错误极易使结构耐久性降低。当桥梁工程计算标准不明确、设计标准较低、混凝土强度较低时，会给结构的耐久性带来一定的影响。与此同时，按照工程的使用条件和使用环境的不同，对体系的设计要求也有所不同。要保证桥梁结构具有较强的可靠性，设计过程中一定要严格依据设计规范进御蜀十，确保设计人员深刻了解桥梁结构的本性，仔细判断设计结构是否真正科学合理日。 2.2设计规范存有不足
混凝土结构设计方法
*第二章混凝土结构设计方法 提要：在以后各章将讨论各种基本构件及不同结构的设计计算，这些构件和结构的型式虽然不同，但计算都采用相同的方法——概率极限状态设计法。因此，在讨论具体的构件和结构设计之前，先介绍概率极限状态设计法。 本章学习要点： 1、了解结构可靠度的概念； 2、了解极限状态设计法的基本原理； 3、掌握荷载和材料强度的取值方法； 4、掌握极限状态设计表达式的基本概念及应用。 §2-1 极限状态设计法的基本概念 一、结构的功能要求： 结构设计的主要目的是保证所建造的房屋安全适用，能够在规定的期限内满足各种预期的功能要求，并且经济合理。《建筑结构设计统一标准》规定，建筑结构必须满足以下四项基本功能要求： 1、结构在正常施工、正常使用条件下，能承受可能出现的荷载及变形。 2、正常使用时的良好工作性能。 3、在正常维护下具有足够的耐久性，如材料风化、老化、腐蚀不超过一定的限度。 4、在偶然事件发生时或发生后，仍然能保持必要的整体稳定性。 上述四项功能要求分别属于安全性、适用性和耐久性。这三者也统称为结构的可靠性。所以可以说“结构的可靠性是安全性、适用性和耐久性的统一”。二、结构可靠性、可靠度的定义 可靠性：结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力。 可靠度：指结构在规定时间内，规定条件下完成预定功能的概率，即结构可靠度是可靠性的概率度量。 ﹡“规定时间”及“规定条件”的含义。 ﹡设计使用年限：指设计规定的结构或构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期，即结构在规定的条件下所应达到的使用年限。 注意：①设计使用年限并不等同于结构的寿命；
②这一时期的长短与一个国家在一定时期的国民经济发展水平有关； ③可靠性与经济性的统一是结构设计的基本原则。 三、结构的安全等级 四、结构的极限状态 1、极限状态的概念 整个结构或结构的一部分超过某一个特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为结构的极限状态。 有效状态与失效状态：二者的分界即是极限状态，显然“极限状态提供了判断结构失效与有效的界限标准”。 2、极限状态的分类 （1）承载能力极限状态：p40 被超越的判断； （2）正常使用极限状态：p41 被超越的判断。 五、结构上的作用、作用效应和结构的抗力 1、作用与作用效应 （1）定义：使结构产生内力和变形的所有原因。 ﹡直接作用与间接作用 ﹡作用与荷载的区别与联系 （2）作用的分类： （3）作用效应： 2、结构的抗力 结构的抗力是指整个结构或构件承受内力和变形的能力。 ﹡混凝土结构构件的截面尺寸、混凝土强度等级以及钢筋的种类、配筋数量和方式确定后，构件便具有一定的抗力。抗力可以按一定的计算模式确定。 ﹡影响抗力的因素：材料性能、几何参数、计算模式。
混凝土结构耐久性设计与施工指南
中国土木工程学会标准CCES 01－2004 混凝土结构 耐久性设计与施工指南 Guide to Durability Design and Construction of Reinforced Structures 2004年1月
前言 鉴于工程安全性与耐久性对我国当前大规模土建工程建设的重要意义，中国工程院土木水利与建筑学部于2000年提出了一个名为“工程结构安全性与耐久性研究”的咨询项目，旨在联络国内专家，就我国土木和建筑工程结构安全性与耐久性的现状与亟待解决的问题进行探讨，并为政府部门提供技术政策方面的建议。考虑到混凝土结构的耐久性问题最为突出，而现行的设计与施工规范在许多方面又不能保证工程的耐久性需要，所以项目组决定联系各方专家，组织成立编审组，着手编写混凝土结构耐久性设计与施工的指导性技术文件，供工程设计、施工与管理人员使用。与此同时，国家建设部建筑业司和科技司也委托中国土木工程学会与清华大学土木系就建筑物耐久性与使用年限的课题进行研究。这份《混凝土结构耐久性设计与施工指南》，就是依托上述项目和课题，在国内众多专家的共同参与下编审完成的。环境作用下的混凝土结构劣化机理非常复杂，许多方面还认识不清，而且耐久性问题又具有相当大的不确定性与不确知性。在这种情况下，提出指南这样的指导性技术文件，可能更便于设计、施工人员能够结合工程的具体特点使用。《指南》的初稿、讨论稿和送审稿曾分别在2001年、2002年两次学术会议上和在会后广泛征求过意见并经多次修改。由于时间和认识上的限制，不足之处，有待今后定期补充。 2003年6月，中国土木工程学会报请国家建设部组织领导小组和专家组对指南送审稿进行审查和鉴定，并获得通过；经中国土木工程学会研究认定，本指南作为中国土木工程学会技术标准。 本指南将每年做局部修订补充，并发布于中国土木工程学会网站(https://www.360docs.net/doc/2413483371.html,)。 对指南在使用过程中发现的问题，请将意见和建议寄：清华大学土木系结构工程实验室（邮编100084，电子信箱Jiegou@https://www.360docs.net/doc/2413483371.html,）转有关编写人。 指南编审组 2003年
桥梁结构设计问题
桥梁结构设计问题探讨 摘要：近年来，随着科学技术的发展，桥梁结构设计也得到了相应的发展，但是我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善。本文通过桥梁结构设计中应注意事项，对桥梁结构设计的理论及设计问题进行探讨。 关键词：桥梁结构；设计问题；分析 abstract: in recent years, with the development of science and technology, the bridge structure design also got the corresponding development, but china’’s bridge design theory and structure system is still not perfect. this article through the bridge structure design should note, bridge structure design theory and design issues were discussed. keywords: bridge structure; design problems; analysis 中图分类号：u443文献标识码：a 文章编号： 一、桥梁结构设计现状 目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果，也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背，也不符合结构动态和综合经济性的要求。
混凝土结构耐久性影响因素
浅谈影响混凝土结构的耐久性主要因素及防护措施随着混凝土的广泛应用，混凝土的耐久性也越来越受到人们的关注了，在实际工程中，混凝土工程质量的优劣对整个工程质量有着举足轻重的影响。混凝土结构以其整体性好、耐久性好、可塑性强、维修费用少等优点广泛使用于整个20世纪，发现混凝土的耐久性问题则是在60至70年代。一些发达国家的混凝土桥使用了三四十年后，纷纷进入老化期。人们始料不及的是混凝土材料在不利的环境、运用条件下，出现了一系列影响结构耐久性的物理、化学现象，如结构混凝土的碳化、保护层剥落、裂缝的发展、钢筋锈蚀、渗透冻融破坏、混凝土集料的化学腐蚀等等。我国七十年代后期建造的混凝土桥梁亦发现有严重的开裂现象。因而混凝土结构的耐久性问题已成为结构工程师们不容忽视的一个问题。 混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤；钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀；以及钢筋与混凝土之间粘结锚固作用的消弱等三个方面。从短期效果而言，这些问题影响结构的外观和使用功能；从长远看，则为降低结构安全度，成为发生事故的隐患，影响结构的使用寿命。下面从影响混凝土结构耐久性的主要因素和提高耐久性的技术措施两个方面来探讨混凝土的耐久性问题。 影响混凝土耐久性的主要因素有这么几点： （1）抗冻失效。 原因：混凝土的抗冻性等级过低。寒冷地区，有较长的冰冻期，渗入到混凝土中的水结冰又融化，如此反复，使混凝土的裂缝不断扩大，导致结构慢性破坏作用。冻融的结果，加剧了碱-骨料反应、盐腐蚀的破坏作用。碱-骨料反应、盐腐蚀、冻融作用是混凝土结构的三大主要破坏因素，都因水进入混凝土内部引起。混凝土结构是多孔的，在塑性期或硬化初期会因水分蒸发造成早期开裂。在以后的使用过程中，早期产生的裂缝会随着反复荷载的冲击逐渐扩展。如果没有完善的防水系统，带有腐蚀性物质的水就会从孔隙渗入到混凝土中和从裂缝中流入到混凝土中。在混凝土内部产生的损害，它导致混凝土性质改变。 处理方法：1，调整配合比方法。主要适用于在0℃左右的混凝土施工。具体做法：①选择适当品种的水泥是提高混凝土抗冻的重要手段。试验结果表明，应使用早强硅酸盐水泥。该水泥水化热较大，且在早期放出强度最高，一般3d抗压
混凝土结构耐久性设计与施工指南
中国土木工程学会标准CCES 01-2004 混凝土结构耐久性设计与施工指南 一、 《混凝土结构耐久性设计与施工指南》 CCES 01－2004的2005年修订版，已于2005年10月由中国建筑工业出版社正式出版 2005年修订版说明 根据《指南》第一版(CCES 01－2004)使用过程中征集到的意见、建议以及近期获得的新的信息，这一修订版对原有条文作了局部的修改、补充和必要的订正，并以单印本的形式正式发行，取代原先刊载于文集《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（中国建筑工业出版社2004年5月第一版）中的条文。与第一版相比，修订版增添了一些新的条文和附录，篇幅增加近40％。读者如欲继续使用指南第一版中的条文内容，请注意新的修订版中已作出的更改，后者可从以下网站查得： 中国土木工程学会 https://www.360docs.net/doc/2413483371.html, 2005年9月 二、 《指南》2005年修订版的主要修改内容 持有《指南》第一版的读者如欲继续使用或参考第一版的条文，请注意修订版中已作出的局部修改，其中与第一版有较大区别的，可下载修订版中的如下条文。至于修订版中的增加内容，可参阅新出版的指南，主要有：对于不同环境类别和作用等级下的混凝土原材料品种与用量的范围作了限定；对混凝土养护和钢筋保护层厚度的合格验收要求作了补充；新增了附录C（氯离子侵入混凝土过程的Fick模型）和附录D（后张预应力混凝土体系的耐久性要求）。 1 环境类别与环境作用等级 修订版对环境类别和环境作用等级有个别调整，相关条文如下，与之对应的第一版中条文为3.0.4条。
3.1.1 结构所处的环境按其对钢筋和混凝土材料的不同腐蚀作用机理分为5类（表3.1.1）。 表3.1.1 环境分类 类别 名称 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅴ1Ⅴ2Ⅴ3碳化引起钢筋锈蚀的一般环境 反复冻融引起混凝土冻蚀的环境 海水氯化物引起钢筋锈蚀的近海或海洋环境 除冰盐等其他氯化物引起钢筋锈蚀的环境 其他化学物质引起混凝土腐蚀的环境: 土中和水中的化学腐蚀环境 大气污染环境 盐结晶环境 注：氯化物环境（Ⅲ和Ⅳ）对混凝土材料也有一定腐蚀作用，但主要是引 起钢筋的严重锈蚀。反复冻融（Ⅱ）和其他化学介质（Ⅴ1、Ⅴ2、Ⅴ3） 对混凝土的冻蚀和腐蚀，也会间接促进钢筋锈蚀，有的并能直接引起 钢筋锈蚀，但主要是对混凝土的损伤和破坏。 3.1.2 环境作用按其对配筋（钢筋和预应力筋）混凝土结构侵蚀的严重程度分为6级（表3.1.2）。 表3.1.2 环境作用等级 作用等级 作用程度的定性描述 A B 可忽略 轻度
混凝土结构设计习题集和答案(精心整理)
混凝土结构设计习题 一、填空题（共48题） 3.多跨连续梁板的内力计算方法有_ 弹性计算法__和 塑性计算法___ 两种方法。 6．对于跨度相差小于10％的现浇钢筋混凝土连续梁、板，可按等跨连续梁进行内力计算。 8、按弹性理论对单向板肋梁楼盖进行计算时，板的折算恒载 p g g 21'+=， 折算活载p p 2 1'= 10、对结构的极限承载能力进行分析时，满足 机动条件 和 平衡条件 的解称为上限解，上限解求得的荷载值大于真实解；满足 极限条件 和 平衡条件 的解称为下限解，下限解求得的荷载值小于真实解。 14、在现浇单向板肋梁楼盖中，单向板的长跨方向应放置分布钢筋，分布钢筋的主要作用是：承担在长向实际存在的一些弯矩、抵抗由于温度变化或混凝土收缩引起的内力、将板上作用的集中荷载分布到较大面积上，使更多的受力筋参与工作、固定受力钢筋位置。 15、钢筋混凝土塑性铰与一般铰相比，其主要的不同点是：只能单向转动且转动能力有限、能承受一定弯矩、有一定区域（或长度）。 16、塑性铰的转动限度，主要取决于钢筋种类、配筋率 和 混凝土的极限压应变 。当低或中等配筋率，即相对受压区高度ξ值较低时，其内力重分布主要取决于 钢筋的流幅 ，这时内力重分布是 充分的 。当配筋率较高即ξ值较大时，内力重分布取决于 混凝土的压应变 ，其内力重分布是 不充分的 。 17、为使钢筋混凝土板有足够的刚度，连续单向板的厚度与跨度之比宜大于 1/40 18、柱作为主梁的不动铰支座应满足 梁柱线刚度比5/≥c b i i 条件，当不满足这些条件时，计算简图应 按框架梁计算。 23、双向板按弹性理论计算，跨中弯矩计算公式x y v y y x v x m m m m m m νν+=+=) ()(,，式中的ν称为 泊桑比（泊松比） ，可取为 0.2 。 24、现浇单向板肋梁楼盖分析时，对于周边与梁整浇的板，其 跨中截面 及 支座截面 的计算弯矩可以乘0.8的折减系数。 25、在单向板肋梁楼盖中，板的跨度一般以 1.7～2.7 m 为宜，次梁的跨度以 4～6 m 为宜，主梁的跨度以 5～8 m 为宜。 29、单向板肋梁楼盖的结构布置一般取决于 建筑功能 要求，在结构上应力求简单、整齐、经济、适用。柱网尽量布置成 长方形 或 正方形 。主梁有沿 横向 和 纵向 两种布置方案。 31、单向板肋梁楼盖的板、次梁、主梁均分别为支承在 次梁 、 主梁 、柱或墙上。计算时对于板和次梁不论其支座是墙还是梁，将其支座均视为 铰支座 。由此引起的误差，可在计算时所取的 跨度 、 荷载 及 弯矩值 中加以调整。 32、当连续梁、板各跨跨度不等，如相邻计算跨度相差 不超过10％ ，可作为等跨计算。这时，当计算各跨跨中截面弯矩时，应按 各自的跨度 计算；当计算支座截面弯矩时，则应按相邻两跨计算跨度的平均值 计算。 33、对于超过五跨的多跨连作用续梁、板，可按 五跨 来计算其内力。当梁板跨度少于五跨时，仍按 实际跨数 计算。 34、作用在楼盖上的荷载有 永久荷载 和 可变荷载 。永久荷载是结构在使用期间内基本不变的荷载；可变荷载是结构在使用或施工期间内时有时无的可变作用的荷载。 35、当楼面梁的负荷面积很大时，活荷载全部满载的概率比较小，适当降低楼面均布活荷载更能符合实际。因此设计楼面梁时，应按《荷载规范》对楼面活荷载值 乘以折减系数 后取用。 39、内力包络图中，某截面的内力值就是该截面在任意活荷载布置下可能出现的 最大内力值 。根据弯矩包络图，可以检验受力纵筋抵抗弯矩的能力并确定纵筋的 截断 或弯起的位置和 数量 。
混凝土结构耐久性研究
混凝土结构耐久性 1.1 混凝土结构耐久性问题的重要性 钢筋混凝土结构结合了钢筋与混凝土的优点，造价较低，且一直被认为是一种非常耐久性的结构形式，其应用范围非常广泛。 然而，从混凝土应用于建筑工程至今的150年间，大量的钢筋混凝土结构由于各种各样的原因而提前失效，达不到预定的服役年限。这其中有的是由于结构设计的抗力不足造成的，有的是由于使用荷载的不利变化造成的，但更多的是由于结构的耐久性不足导致的。特别是沿海及近海地区的混凝土结构，由于海洋环境对混凝土的腐蚀，尤其是钢筋的锈蚀而造成结构的早期损坏，丧失了结构的耐久性能，已成为实际工程中的重要问题。早期损坏的结构需要花费大量的财力进行维修补强，甚至造成停工停产的巨大经济损失。耐久性失效是导致混凝土结构在正常使用状态下失效的最主要原因。 国内外统计资料表明，由于混凝土结构耐久性病害而导致的损失是巨大的，并且耐久性问题越来越严重。结构耐久性造成的损失大大超过了人们的估计。国外学者曾用“五倍定律”形象地描述了混凝土结构耐久性设计的重要性，即设计阶段对钢筋防护方面节省1美元，那么就意味着：发现钢筋锈蚀时采取措施将追加维修费5美元；混凝土表面顺筋开裂时采取措施将追加维修费25美元；严重破坏时采取措施将追加维修费125美元。 因此，钢筋混凝土结构耐久性问题是一个十分重要也是迫切需要加以解决的问题，通过开展对钢筋混凝土结构耐久性的研究，一方面能对已有的建筑结构物进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测，以选择对其正确的处理方法；另一方面可对新建项目进行耐久性设计，揭示影响结构寿命的内部与外部因素，从而提高工程的设计水平和施工质量。因此，它既有服务于服役结构的现实意义，又有指导待建结构进行耐久性设计的理论意义，同时，对于丰富和发展钢筋混凝土结构可靠度理论也具有一定的理论价值。 正因为混凝土结构耐久性的问题如此重要，近年来世界各国均越来越重视混凝土结构的耐久性问题，众多的研究者对混凝土结构耐久性展开了研究，取得了系列研究成果，而材料层面的成果尤为显著。迄今为止，已经形成了混凝土结构耐久性研究框架，如图1-1所示。本章将着重介绍混凝土结构耐久性研究中成熟的相关研究成果。 图1-1 混凝土结构耐久性研究框架 ?????????????????????????????????????????????????耐久性评估耐久性设计结构层次构件承载力的变化粘结性能衰退模型混凝土锈胀开裂模型构件层次钢筋锈蚀碱－集料反应冻融破坏氯盐腐蚀混凝土碳化材料层次工业环境土壤环境海洋环境大气环境环境层次混凝土结构耐久性
桥梁结构设计中的耐久性设计
桥梁结构设计中的耐久性设计 摘要：桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，在交通网络中的作用不言而喻。在桥梁设计的过程中，其建筑设计的耐久性往往无法得到有效保证，严重制约了 桥梁的正常使用。本文就此展开了深入研究。 关键词：桥梁；结构设计；耐久性 前言 伴随着我国经济的快速发展，我国交通事业呈现突飞猛进的态势。从行业数据调查分析 得知，我国交通基础设施工程在施工过程中，仍然存在较大质量缺陷。桥梁作为交通基础设 施的重要组成部分，其在交通网络中的作用不言而喻。在桥梁设计过程中，其架构设计的长 久性往往无法得到有效保障，从而严重制约着桥梁的正常使用。 1关于耐久性定义的讨论 本文认为结构耐久性可以从两个层次界定： 在最普遍的意义上，为了认识其本质，结构的耐久性就是指其维持初始性能（包括安全性、 适用性及美观）的能力； 从专业研究及便于量化的角度，结构的耐久性可更具体的定义为：结构在外界环境及其 他因素（设计预期的正常荷载，对于突发性灾害事件不应过多考虑）共同作用下，在同样 （或等效的）的建设和运营维护总成本（寿命周期总成本）下，在设计使用寿命期内，保持 预期的安全性、适用性的能力。即耐久性的内涵应包括耐久的长寿命及经济的耐久。 该提法有以下考虑：耐久性的核心是结构的寿命问题；避免了较模糊的因素，例如关于 正常维护条件以及正常维护费用的定义；耐久性的优劣不可避免地要涉及到经济性的问题， 只有以考虑了建设成本、维护管理成本的桥梁全寿命经济性最优作为控制条件才可以对耐久 性做出全面、公正的评价。运用该提法可以方便地进行耐久性的比较和评价，当明确了使用 条件（外界环境及其他因素）和总体成本，可以通过计算其实际使用寿命来评估一个具体结 构的耐久性能否满足使用寿命的要求；当明确了使用条件和使用寿命，则可以通过计算总体 成本来评估不同耐久性设计方案的优劣。 2提高市政桥梁设计耐久性的策略 2.1总体设计 增加耐久性设计是结构设计理念上的重大突破，是工程结构科学的重大技术进步，对提 高设计质量具有重大的指导意义。以下以某大桥的施工图设计为例来阐述结构性耐久设计。 桥梁结构的总体设计，应主要考虑以下几点： 2.1.1结构可靠度、耐久性是时间的函数，这是由于荷载是时间的函数，材料性能也是如此。例如，使用期分别为 30、50、100、120 年的桥梁结构，若要保证到使用期末都具有相 同的可靠概率，则所选择的截面尺寸或所用的材料强度必然是使用期长者大于使用期短者。 同时，要求采用变异系数较小的高性能钢材和高性能混凝土，以提高相应的可靠度指标和耐 久性。 2.1.2桥梁病害分析是全寿命管理中的一个必要环节。人为因素也是一个必须考虑的因素，例如，一个工人不小心丢了一颗烟头，很可能这个小病害引起一场大火，导致桥梁结构的破坏。病害分析之后，在全寿命管理中，尽量消除桥梁病害，以达到提高结构耐久性的可能。 所设计的结构在设计基准期内，应经济合理地满足使用功能要求，在偶然事件发生时及发生后，能保持必要的结构稳定性和耐久性。 2.1.3运用可靠性修正理论，通过现场数据（如标准车辆下的位移、应变、应力等）的测定，修正、推断出当前阶段的可靠度指标。对于判断结构是否达到使用寿命，具有重要的意义。一般，我们认为可靠性指标β为 3 及以上的结构是可靠的，基于本桥梁的重要性，按可 靠性指标为 4 进行设计（实际结构可能达到 5～6 左右）。分析可靠性修正后的结果，如可靠 性指标β 降为 3 或以下，则需要进行维护，否则可以不用维护、继续使用。这样就为是否需 要维护提供了一个定量的指标，避免了不必要的维修经费。相应的经费，可以投入到桥梁系 统中更有需要的维护中，从而在固定数量的维护经费下，进行系统调配，从而保证整个路桥 系统的正常运转。
土木工程毕业论文浅谈钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响
浅谈钢筋锈蚀对钢筋混凝土桥梁耐久性的影响 论文摘要:钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最主要和最直接因素，也是混凝土桥梁耐久性破坏的主要形式之一。本文从锈蚀机理、影响因素和影响后果等方面进行了综述性讨论。 钢筋锈蚀是一个比较普遍、并且严重威胁结构安全的耐久性问题。它在影响结构物耐久性因素中，占据主导地位。美国、英国、德国和日本等国每年均花费巨资用于混凝土结构的耐久性修复，其中钢筋锈蚀占有相当大的比例。我国也有相当数量的钢筋混凝土桥梁相继进入老化期，钢筋锈蚀的研究和防治显得非常重要。 钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土桥梁耐久性损伤的最主要和最直接因素，也是混凝土桥梁耐久性破坏的主要形式之一。钢筋锈蚀对桥梁结构的破坏分为三个时期：前期是钢筋表面局部锈蚀出现锈斑、锈片等；中期是钢筋整个表面锈蚀，并产生膨胀，与保护层脱离，发生层裂；后期表现为钢筋铁锈进一步膨胀，混凝土本身发生破坏，出现顺筋胀裂，混凝土脱离，直至钢筋不断锈蚀，有效截面不断减小，桥梁结构承载力不断下降，钢筋混凝土构件丧失基本承载能力。 一、钢筋混凝土桥梁中钢筋锈蚀机理 正常情况下，由于初始混凝土的高碱性，钢筋混凝土桥梁结构力筋表面形成一层致密的钝化膜，使其处于钝化状态。但随着环境介质的侵入，钝化膜逐渐遭到破坏，从而导致腐蚀的发
生。 力筋发生锈蚀需要三大基本要素： （一）力筋表面钝化膜的破坏； （二）充足氧的供应； （三）适宜的湿度（RH＝60～80％）。 三个要素缺一不可，第一要素为诱发条件，而腐蚀速度则取 决于氧气及水分的供应。 钢筋的锈蚀一般为电化学锈蚀。发生电化学锈蚀必须具备3 个条件： 1、在钢筋表面形成电位差； 2、在阴极部位钢筋表面存在足够的氧气和水； 3、在阳极区，使阳极部位的钢筋表面处于活化状态，即钢筋 表面的钝化膜遭到破坏。 在氧气和水的共同作用下，钢筋表面不断失去电子发生电化 学反应，逐渐被锈蚀，在钢筋表面生成红锈，引起混凝土开 裂。 对于钢筋混凝土桥梁，在一般环境条件下，钢筋的锈蚀通常 由两种作用引起：一种是混凝土碳化作用；一种是氯离子的侵蚀。二氧化碳和氯离子对混凝土本身都没有严重的破坏作用，但是这 两种环境物质都是混凝土中钢筋钝化膜破坏的最重要又最常遇到 的环境介质：混凝土碳化使混凝土孔隙溶液中的Ca(OH)2含量逐 渐减少，PH值逐渐下降，钝化膜逐渐变得不再稳定以至于完全被 破坏，使钢筋处于脱钝状态；周围环境中的氯离子从混凝土表面 逐渐渗入到混凝土内部，当到达钢筋表面的混凝土孔溶液中的游 离氯离子浓度超过一定值（临界浓度）时，即使混凝土碱度再高，pH值大于11.5值，Cl-也能破坏钝化膜，从而使钢筋发生锈蚀。 氯盐引起钢筋锈蚀的发展速度很快，远比碳化锈蚀严重，这种情 况常发生在近海或海洋环境以及冬季经常使用除冰盐的环境。