混凝土桥梁耐久性设计方法和设计参数研究
混凝土结构耐久性设计原理及方法
混凝土结构耐久性设计原理及方法一、耐久性设计的基本概念混凝土结构的耐久性是指结构在使用寿命内，在各种环境和荷载作用下，依然能够保持满足使用功能和安全要求的能力。
耐久性设计就是在设计阶段，通过对混凝土结构的材料、结构和施工进行科学合理的考虑，使其在使用寿命内保持良好的耐久性。
二、混凝土结构耐久性的影响因素1. 环境因素：包括温度、湿度、气候、气体、水质等因素。
2. 材料因素：包括水泥、骨料、粉煤灰、矿粉等材料的选择和使用。
3. 结构因素：包括结构形式、尺寸、布置、构造和设计荷载等因素。
4. 施工因素：包括混凝土的浇筑、养护、质量控制等因素。
三、混凝土结构耐久性设计方法1. 材料选择：在选择水泥、骨料、粉煤灰、矿粉等材料时，应根据环境条件和结构要求，选择合适的材料。
例如，在高氯离子环境下，应选用低碱度水泥和低氯离子含量的骨料，以减少氯离子侵蚀。
2. 结构设计：在结构设计中，应根据结构形式、尺寸、布置、构造和设计荷载等因素，合理设计结构的各个部分。
例如，在混凝土桥梁的设计中，应根据桥梁所处的环境条件和使用要求，合理设置排水系统、防水层和防护层等。
3. 施工控制：在混凝土的浇筑、养护、质量控制等方面，应采取科学合理的措施，确保混凝土的质量和性能。
例如，在混凝土的浇筑前，应对模板进行充分的清洁和防腐处理，以减少混凝土表面的裂缝和腐蚀。
4. 养护措施：在混凝土结构的养护中，应根据环境条件和使用要求，采取适当的养护措施，延长混凝土的使用寿命。
例如，在高温环境下，应采取适当的降温措施，以减少混凝土的收缩和开裂。
四、混凝土结构耐久性设计的实践应用1. 混凝土结构的抗渗性设计：在混凝土结构的设计中，应根据结构的使用要求和环境条件，合理设置防水层和防护层等，以保证混凝土结构的抗渗性能。
2. 混凝土结构的抗裂性设计：在混凝土结构的设计中，应根据结构的尺寸、布置和设计荷载等因素，合理设置加劲杆、钢筋和钢板等，以提高混凝土结构的抗裂性能。
混凝土桥梁的耐久性标准
混凝土桥梁的耐久性标准一、前言混凝土桥梁是现代工程建设中的重要组成部分，其耐久性直接关系到桥梁的使用寿命和安全性能。
因此，制定混凝土桥梁的耐久性标准是必要的。
二、基本概念1.混凝土桥梁：由混凝土制成的桥梁。
2.耐久性：指材料或构件在长时间的使用和自然环境的作用下，保持其原有性能的能力。
三、混凝土桥梁的耐久性标准1.材料标准混凝土桥梁中使用的混凝土应符合国家现行混凝土标准规定，包括但不限于强度等级、配合比、掺合料等方面的要求。
2.设计标准混凝土桥梁的设计应符合国家现行桥梁设计规范，包括但不限于荷载标准、抗震要求、温度变形等方面的要求。
3.施工标准混凝土桥梁的施工应符合国家现行建筑工程施工质量验收规范，包括但不限于混凝土浇筑、养护、钢筋加工等方面的要求。
4.维护标准混凝土桥梁的维护应符合国家现行桥梁维护规范，包括但不限于定期检查、保养、维修、加固等方面的要求。
5.检测标准混凝土桥梁的检测应符合国家现行桥梁检测规范，包括但不限于非破坏性检测、破坏性检测等方面的要求。
四、混凝土桥梁的耐久性评价指标1.强度混凝土桥梁的强度是评价其耐久性的重要指标之一。
在正常使用情况下，混凝土桥梁的强度应符合设计要求，且不能随着时间的推移而显著下降。
2.耐久性混凝土桥梁的耐久性是评价其使用寿命的重要指标之一。
在正常使用情况下，混凝土桥梁应能够承受自然环境的作用，如风吹雨打、紫外线辐射、化学物质腐蚀等，并能保持其原有性能。
3.渗透性混凝土桥梁的渗透性是评价其防水性能的重要指标之一。
在正常使用情况下，混凝土桥梁应能够有效地防止水分渗透，从而避免内部钢筋锈蚀和混凝土质量下降等问题。
4.裂缝混凝土桥梁的裂缝是评价其使用寿命的重要指标之一。
在正常使用情况下，混凝土桥梁应能够有效地控制裂缝的产生和扩展，避免裂缝对桥梁结构安全性能的影响。
五、混凝土桥梁的耐久性检测方法1.超声波检测超声波检测是一种非破坏性检测方法，可用于评估混凝土桥梁的强度和裂缝情况。
钢筋混凝土桥梁增加耐久性的研究
所 有 防 腐 技 术 措 施 都 能 够 快 速
冰 的 蒸汽 压 而 向压 力毛 细 孔 中冰 的 界 面 等 缺 陷 ，加 水 量 常 常 过 多 。过 多超 量 的 容 易 的进 行 施 工 并 且 在 曹 妃 甸 现 有施 处 渗 透 ．于是 在 毛 细 孔 中又 产 生 一 种 渗 水 在 混 凝 土 内 部 留 下 了 孔缝 从 而 大大 工 条件 下容 易实 现 ，保 证 设 计 寿 命 年 限 透 压 力 。 此外 胶 凝 水 向毛 细 孔 渗 透 的 结 降 低 了混 凝 土 的 密 实 度 而 增 加 了 空 隙率 能 够 在 施 工 过 程 中落 实 ，尤 其 是 钢 套 筒 果 必 然 使 毛 细 孔 中 的 冰 体 积 进 一 步 膨 和 渗 透 性 使 混 凝 土 容 易 受 有 害气 体 和 的 防腐 和 混 凝 土 涂 层 的防 腐 均 能 够 快
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钢筋混凝土桥梁增加耐久性的研究
文 ／王 欣 欣
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耐 久 性 的研 究 一 方 面 能 对 已 有 的建 筑 力 从 而 影 响混 凝 土 结 构 的 适 用 性和 安 结 构物 进 行 科 学 的耐 久 性评 定 和剩 余 寿 全 性 。混 凝 土 碳 化 的影 响 因 素 为 ：
产 的 巨大 经 济 损 失 。耐 久 性失 效 是 导 致 蚀 引起 钢 筋 截 面 减 小 、 力 学 性能 降低 自由 水就 是导 致 混 凝 土 遭 受 冻 害 的 主要
混 凝 土 结 构 在 正 常使 用状 态下 失效 的最 构 件 刚 度 、承 载 力 逐 步 下 降 ，导 致 钢 筋
洋 环 境 对 混 凝 土 的腐 蚀 尤其 是 钢 筋 的 筋 锈 蚀 的前 提 条 件 。钢 筋一 旦 生 锈 ， 因 锈 蚀 而 造 成 结 构 的早 期 损 坏 。丧 失 了结 钢 筋生 成 物 与 混 凝 土 的粘 结 力很 低 同
公路工程混凝土耐久性设计分析
公路工程混凝土耐久性设计分析公路工程混凝土是公路建设中常用的材料，其质量和耐久性对公路使用和运营具有重要影响。
对公路工程混凝土的耐久性设计分析至关重要。
本文将对公路工程混凝土的耐久性设计进行分析，旨在为公路工程建设提供参考和指导。
一、耐久性设计的目标和意义公路工程混凝土的耐久性设计的主要目标是确保混凝土结构在设计使用寿命内能够安全、可靠地运行，并且能够承受各种外部环境和荷载的影响，不会出现过早损坏和失效的情况。
具体来说，耐久性设计要求在设计寿命内，混凝土材料和结构能够承受气候、环境、荷载和使用等因素的影响，保持稳定的力学性能、耐久性能和使用功能。
公路工程混凝土的耐久性设计具有重要的意义。
公路工程混凝土是公路工程的基础和骨架材料，其质量和耐久性直接关系到公路的使用寿命、安全性和经济性。
随着交通运输和城市建设的不断发展，公路工程混凝土的使用环境和荷载条件也在不断变化，因此需要对混凝土的耐久性进行全面的设计和分析，以适应不同的使用环境和荷载条件。
耐久性设计可以为公路工程建设提供科学依据和技术支持，提高混凝土结构的设计水平和施工质量，降低工程风险和维修成本。
二、耐久性设计的基本原则和方法公路工程混凝土的耐久性设计应遵循以下几个基本原则：综合性原则、可靠性原则、适用性原则和经济性原则。
综合性原则是指要考虑混凝土材料、结构设计、施工工艺、使用环境和维护管理等因素的综合影响，进行全面、系统的设计分析。
可靠性原则是指要保证混凝土结构在设计寿命内能够安全、可靠地运行，不会出现过早损坏和失效。
适用性原则是指要根据混凝土结构的使用环境和荷载条件，选择合适的材料、结构形式和设计方法。
经济性原则是指要在满足设计要求的前提下，尽量降低混凝土结构的建设成本和维护成本，提高工程的经济性和可持续性。
公路工程混凝土的耐久性设计应采用综合分析、试验研究和数值模拟等方法。
综合分析是指要考虑混凝土材料的物理性能、化学性能和力学性能，结合结构的使用环境和荷载条件，进行多因素、多层次的设计分析。
混凝土桥梁耐久性设计规范
混凝土桥梁耐久性设计规范一、前言混凝土桥梁作为公路交通的重要组成部分，其设计必须考虑到耐久性问题。
本文将详细介绍混凝土桥梁耐久性设计规范。
二、耐久性设计原则1.设计要求：桥梁设计应符合国家规定的强度、稳定性和耐久性要求。
2.耐久性要求：桥梁在使用寿命内应保证结构安全、使用功能正常、外观美观、维护成本低、环保节能等要求。
3.耐久性设计基础：桥梁的设计应考虑到结构的强度、稳定性、耐久性、施工工艺等因素，以确保桥梁的耐久性。
三、耐久性设计内容1.材料选用（1）混凝土：混凝土的材料应符合国家标准规定，且应具备强度高、耐久性好、抗渗性能好、易加工、成本低等特点。
（2）钢筋：钢筋应符合国家标准规定，且应具备强度高、耐久性好、抗腐蚀性能好等特点。
（3）防护材料：防护材料应选用质量可靠、使用寿命长、耐久性好、耐腐蚀、抗紫外线等特点的材料。
2.结构设计（1）桥梁的结构设计应考虑到强度、稳定性、耐久性等重要因素，以确保桥梁的安全性、经济性和实用性。
（2）桥梁的结构设计应符合国家标准规定，且应具备优美、简洁、实用、经济等特点。
（3）桥梁的结构设计应考虑到桥梁的使用寿命，选择合适的材料、施工工艺和防护措施，以确保桥梁的耐久性。
3.施工工艺（1）混凝土的浇筑应按照规范进行，以确保混凝土的质量。
（2）钢筋的布置应符合国家标准规定，且应考虑到钢筋的保护、防腐蚀等因素。
（3）桥梁的施工应符合国家标准规定，且应根据桥梁的结构设计和使用寿命，选择合适的施工工艺和防护措施。
4.防护措施（1）混凝土桥面应做好防水、防冻、防腐等防护措施。
（2）桥梁的承台、墩柱、梁等部位应做好防水、防腐、防震、防风、防火等防护措施。
（3）桥梁的防护措施应采用质量可靠、使用寿命长、耐久性好、防腐蚀、抗紫外线等特点的材料。
四、结论混凝土桥梁耐久性设计规范是确保混凝土桥梁在使用寿命内保持结构安全、使用功能正常、外观美观、维护成本低、环保节能等要求的关键。
材料选用、结构设计、施工工艺、防护措施都是保证混凝土桥梁耐久性的重要因素。
混凝土桥梁的耐久性标准
混凝土桥梁的耐久性标准一、前言混凝土桥梁是现代交通建设中不可或缺的重要组成部分，其耐久性是保证其安全运行的重要因素。
为了确保混凝土桥梁的耐久性达到一定标准，需要建立一套科学的标准体系。
二、设计标准1. 混凝土强度混凝土桥梁的强度是其耐久性的重要指标之一。
设计时应根据桥梁所处环境和使用要求，确定混凝土的强度等级。
一般而言，桥梁混凝土的强度等级应不低于C30，对于特殊环境或使用要求较高的桥梁，强度等级应适当提高。
2. 混凝土配合比混凝土配合比是影响混凝土强度和耐久性的重要因素之一。
在设计混凝土配合比时，应考虑到桥梁所处环境和使用要求，同时考虑到混凝土的强度、耐久性、施工性和经济性等因素，制定合理的配合比。
3. 钢筋钢筋是混凝土桥梁中重要的构件之一，其质量的好坏直接影响桥梁的耐久性和安全性。
在设计时应根据桥梁所处环境和使用要求，确定钢筋的规格和数量。
一般而言，钢筋的规格应符合国家标准要求，钢筋的数量应根据桥梁的荷载和使用要求进行合理的计算。
4. 抗裂性混凝土桥梁在使用过程中可能会出现裂缝，因此在设计时应考虑到其抗裂性。
一般而言，应采用适当的混凝土配合比和钢筋布置方式，以提高桥梁的抗裂性。
5. 防水性混凝土桥梁通常需要具有一定的防水性能，以防止水分渗透导致混凝土的腐蚀和钢筋的锈蚀。
在设计时应考虑到桥梁所处环境和使用要求，采用合适的防水材料和施工工艺，以提高桥梁的防水性能。
三、施工标准1. 混凝土浇筑混凝土浇筑是影响混凝土桥梁质量的重要因素之一。
在施工时应采用适当的浇筑方式和工艺，以确保混凝土的质量和密实度。
同时应注意控制混凝土的水灰比，避免出现过度流动或过于干燥的情况。
2. 钢筋加工和安装钢筋加工和安装是混凝土桥梁中重要的施工工艺。
在施工时应严格按照设计要求进行加工和安装，保证钢筋的规格、数量和布置符合设计要求。
同时应注意控制钢筋的间距和保护层厚度，避免出现钢筋锈蚀和断裂的情况。
3. 防水材料施工防水材料施工是混凝土桥梁中保证防水性能的重要施工工艺。
混凝土桥梁结构耐久性设计探讨
包括混凝土的碳化 、氯离子的侵蚀、碱 一骨料反 应、 冻融 循 环 破 坏 、 钢筋 锈 蚀 。特 别 值 得一 提 的是 冻 融 循 环破 坏 。北 方 地 区 冬 季 一般 均 采 用 撤盐 除 冰 ， 由于盐 类 与 冻 融 循 环 的 共 同作 用 引起 盐 冻 破 坏 是 冻融 循 环 破 坏 的一 种 特 殊 形式 。盐 冻破 坏 是 静水 压 及 盐 溶 液 的渗 透 压 和 结 晶压 共 同作 用 的 结果 ， 因此 ， 冻破坏要 比单纯的冻融破坏严酷得 盐 多 。 冻 破 坏 区别 于其 他 破 坏 形 式 的主 要 特 征是 ： 盐 （ ） 面 分 层 剥 落 ， 料 暴 露 ， 剥 落 层 下 面 的 混 １表 骨 但 凝 土 完好 ；２ 破 坏 速 度 快 ， 未 采 用 防盐 冻 措 施 （） 对 而使 用除冰盐者 ， 少则一 冬 ， 多则几冬 ， 即可产生 严 重 盐 冻 破 坏 ； ３ 在 没 有 干 扰 的 剥 蚀 表 面 或 裂 （） 缝 中可见到 白色盐结 晶体 。 值 得 注 意 的是 ，上 述 所 有 侵 蚀 混凝 土 和 钢筋 的作 用 都需 要 有 水 作 介 质 。 一 方 面 ， 乎 所有 的 另 几 侵 蚀 作 用对 混 凝 土 结 构 的 破 坏 都 与侵 蚀 作 用 引起 的 混凝 土膨 胀 ， 终 导致 混 凝 土 的开 裂 有 关 。 最 而且 １ 桥 梁病 害分析 当混凝 土结构开裂后 ， 腐蚀 速度将大大加快 ， 形成 要 做好 耐久 性设 计 ， 先要 清 楚 既有 桥梁 病 害 导 致 混 凝 土 结 构 的 耐 久 性 进 一 步 退 化 的 恶 化 循 首 情况 ， 从桥梁运 营的实际情况 中汲取经验 ， 做到有 环 。因此 ， 新 建 结 构 而 言 ， 高 混凝 土 结 构 耐 久 对 提 的放矢 。混凝土结构的病害表现形式多种多样 ， 性 的基本途径是增强混凝 土的密实度 ，防止和控 引 起 病 害 的原 因 错综 复 杂 ，从 引 起 病 害 的 原 因 来 分 制混 凝 土 开 裂 ， 止水 分 的侵 入 ， 阻 同时 加 大 混 凝 土 析， 可以将其划分为两大类 ： 第一类为 由环境 作用 保 护层 的厚 度 ，防 止 由于混 凝 土保 护 层 碳 化 引 起 引起 的混 凝 土结 构损 伤 与破 坏 。 由于 混凝 土 的缺 陷 钢 筋钝 化 膜 的破 坏 。 于在 役 桥 梁 而 言 ， 高混 凝 对 提 （ 如 裂 隙 、 道 、 泡 、 穴 等 ） 环境 中 的水 及 侵 土结 构 耐 久 性 的基 本 思路 是 在 清 除病 害 根 源 的基 例 孔 汽 孔 ， 础上 ， 堵裂缝 ， 补 破损 混凝 土 ， 设 防水 层 ， 封 修 增 收 稿 日期 ：０ Ｏ － ７ ２ １— ４ ｏ ｌ 防止 水 分 的侵 入 ， 同时 还 要 注 意 原桥 的设 计 标 准 ， 作者简介 ： 莉 （ ９ ３ ） 女 ， 康 １ ７一 ， 河北 石家 庄人 ， 硕士 ， 教授 级高 级 工程师 ， 从事 桥梁工 程设 计工作 。 控 制 运 营 车 载 在 设计 要 求 范 围 内 。
钢筋混凝土桥梁耐久性设计的方法 茅晓东
钢筋混凝土桥梁耐久性设计的方法茅晓东发表时间：2018-07-03T10:31:52.750Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第2期作者：茅晓东[导读] 耐久性是衡量一个工程质量的重要性能，钢筋混凝土桥梁的结构在设计之时，如果没有做好全面细致的测量和调查。
临汾市交通勘察设计院山西临汾 041000摘要：本文首先说明了钢筋混凝土桥梁结构设计耐久性不足的后果，然后分析了钢筋混凝土桥梁耐久性设计存在的问题，最后详细阐述了钢筋混凝土桥梁耐久性设计的方法。
关键词：钢筋混凝土；桥梁；耐久性；疲劳损伤；材料一、钢筋混凝土桥梁结构设计耐久性不足的后果耐久性是衡量一个工程质量的重要性能，钢筋混凝土桥梁的结构在设计之时，如果没有做好全面细致的测量和调查，在一些环节上出现了一些偏差，很多数据信息的准确性不足，导致结构设计出现漏洞和缺陷，这样就会对整个工程的质量造成严重的影响，在施工中没有将这些问题查找出来，那么工程一旦竣工后交付使用，就会暴露出很多病害问题，当地政府或者相关的主管部门就要耗费更多的人力物力来维护和保养，即使如此，很多病害问题也是很难依靠这样修修补补能够彻底解决的，要进行加固或者大面积检修，将会花费更多的资金和精力，结构设计的不合理所造成的损失是很巨大的，结构定型以后就很难整改和变更，造成的耐久性严重不足也是一直困扰管理人员的难题。
二、钢筋混凝土桥梁耐久性设计存在的问题（一）安全意识和坚固性的缺失一般情况下，设计人员在设计桥梁时，大多考虑的都是经济方面的利益，而往往忽视相应安全性和坚固性的考量，从而降低桥梁整体性能。
设计人员在制定具体的方案之后，碍于安全性和坚固性等的缺失，继而会引发一系列的操作施工缺陷，例如混凝土的开裂、腐蚀和损坏等，钢筋也会出现锈化和断裂的情况，这些情况的出现会使得整个工程的使用期限大大缩短。
（二）桥梁架构解决措施的不科学从钢筋混凝土桥梁的策划方来看，安全性和坚固性的缺失不仅是由于设计人员的相关意识的淡薄，更在于相应的方案和策划不科学。
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依托工程应用
理论实践 部分
材料组份与配合 工程设计与应用技 比设计指南 术总结报告
耐久性设计 分析系统
我国环境影响 与作用区划图
混凝土桥梁耐 久性设计技术 综述报告
提交成果 部分
子课题7： 混凝土桥梁 耐久性设计指南
图 2-1
课题总体技术路线
1
混凝土桥梁耐久性设计方法和设计参数研究
研究总报告简本
3 主要科技成果
极限状态描述 碳化深度达到保护层 厚度 氯离子侵入混凝土并 在钢筋表面积累达到 临界浓度
d t x0
氯盐侵蚀
Ccr l C0 ( x, t )
混凝土冻融
混凝土弹性模量降低 至 60%或重量损失达 到 5%
NR d NS
硫酸盐腐蚀
抗压强度耐蚀系数低 于 75%
SR s Ss
2 研究概述
本课题主要研究内容包括： 在对国内外混凝土桥梁耐久性设计理论和方法以 及现状调查研究与分析的基础上，确定我国环境影响和作用的合理区划，分析国 内混凝土桥梁耐久性问题及其原因， 提出耐久混凝土的材料组份与配合比设计方 法，并针对混凝土梁桥、拱桥等桥梁研究相应的耐久性设计理论与设计方法，确 定主要的混凝土耐久性设计参数，在上述成果的基础上，编写混凝土桥梁耐久性 设计指南，并建立基于全桥的混凝土桥梁结构耐久性分析系统。 本课题研究采用的总体技术路线如下图所示。
4 攻克的关键技术及创新点
4.1 本课题攻克的关键技术
(4) 混凝土桥梁耐久性设计理论和设计方法 (5) 我国混凝土桥梁耐久性环境区划 (6) 混凝土桥梁耐久性设计参数 (7) 混凝土耐久性数值模拟技术 (8) 基于构件层次的混凝土桥梁耐久性计算方法 关键技术可参考主要科技成果，下文主要讲述技术创新点及其比较分析。
碳化环境 氯盐侵蚀环境 冻融环境 硫酸盐腐蚀环境 磨蚀环境
其次，结合各类环境中混凝土耐久性的退化机理，选取合适的耐久性参数， 针对每个环境类型进行环境作用等级的划分。例如，对于混凝土碳化环境，宜将 相对湿度作为碳化环境等级划分的依据。
3
混凝土桥梁耐久性设计方法和设计参数研究
研究总报告简本
注：1）污染严重的城市、工业区等级适当提高。 2）温度较高且干湿交替频繁区域等级提高。
图 3-8
桥墩截面及氯离子侵蚀过程模拟
3.8 混凝土桥梁耐久性分析系统
利用计算机高级语言 FORTRAN90 初步建立起混凝土桥梁耐久性分析系统 （CBDAS）。CBDAS 共包括八个模块，主要功能见下图。
6
混凝土桥梁耐久性设计方法和设计参数研究
研究总报告简本
材料退化 混凝土材料力 学性能改变
截面退化
2
混凝土桥梁耐久性设计方法和设计参数研究
研究总报告简本
桥梁及构件设计使用寿命给定
环境类型及作用等级划分 确定环境参数
材料参数 正常使用极限状态 验算
耐久性设计参数选择
结构参数
确定耐久性极限状态 构件应力状态 不满足 验算 满足 构造及管养设计
耐久性设计输出
图 3-1
基于寿命周期设计理论的耐久性设计过程
3.1 基于给定寿命的混凝土桥梁耐久性设计理论
本课题建立了基于给定寿命的混凝土桥梁耐久性设计理论。核心思想主要包 括： 桥梁结构和构件的设计使用寿命是一个给定的过程； 耐久性设计应与结构设 计相联系，但同时也要保持一定的独立性。明确提出耐久性极限状态的概念，并 建立基于分项安全系数的耐久性极限状态方程。 表 3-1
研究总报告简本
个模块，能够计算分析混凝土桥梁常见的耐久性退化过程。
(a) 90°
(b) 120°
(c) 150° (d) 钢筋锈蚀时间与角区角度的关系
图 3-6
NSSCD 在构造设计中的应用
图 3-7
NSSCD 在细观层面耐久性退化模拟中的应用
(a) 桥墩横截面图
(b) 计算网格
(c) 氯离子浓度分布图
西部交通建设科技项目 交通编号： 200631822302-01 合同号： 密 级： 单位编号： 分 类 号：
混凝土桥梁耐久性 设计方法和设计参数研究
研究报告简本
承担单位：同济大学 参与单位：贵州省交通规划勘察设计研究院 杭州湾大桥工程指挥部 上海同盛大桥建设有限公司 辽宁省交通勘测设计院 柳州欧维姆机械股份有限公司
(a) 氯离子扩散 RCM 试验
(b) 混凝土电通量试验
图 3-3
氯离子渗透性试验
4
混凝土桥梁耐久性设计方法和设计参数研究
研究总报告简本
（3）结构参数：主要指保护层厚度
3.5 改善混凝土耐久性的新型材料技术
配制出高强度、大流动度及高耐久性的混凝土，通过试验方法分析了矿渣微 粉对各类减水剂效果的影响， 研究了氯偏乳液养护剂和聚丙烯纤维在防止混凝土 塑性开裂方面的作用。
子课题1： 国内外混凝土桥梁 耐久性设计技术综述 文献收集 与调研 部分
子课题2： 我国环境区划、环境 作用与桥梁 耐久性病害调查
子课题3： 耐久混凝土材料组份和 配合比优化设计
子课题4： 混凝土桥梁构件耐久 性基础研究
试验研究 部分
理论研究 部分 子课题5： 混凝土桥梁耐久性 设计理论、方法及设计 参数研究 子课题6： 混凝土桥梁 耐久性分析系统
混凝土桥梁耐久性设计方法和设计参数研究
研究总报告简本
1 前言
本课题为交通部西部交通建设科技项目——《桥梁耐久性关键技术研究》项 目的一部分，由同济大学、贵州省交通规划勘察设计研究院、杭州湾大桥工程指 挥部、 上海同盛大桥建设有限公司、辽宁省交通勘测设计院和柳州欧维姆机械股 份有限公司六家单位共同承担。
4.2 混凝土桥梁耐久性设计理论和设计方法
课题提出了基于给定寿命的混凝土桥梁耐久性设计理论，以及基于寿命周期 理论的耐久性设计方法。 改变了目前混凝土桥梁耐久性设计缺乏系统性、全局性 的现状。 表 4-1
内容 混凝土桥梁耐 久 性设计理论 混凝土桥梁耐 久 性设计方法
混凝土桥梁耐久性设计理论和设计方法创新点比较分析
课题编写了拥有自主知识产权的混凝土耐久性数值模拟系统（ Numerical Simulation System of Concrete Durability，NSSCD） 。该系统包括材料和结构 两个层次，每个层次又包含氯离子侵蚀、混凝土碳化、钢筋锈蚀和混凝土冻融四
5
混凝土桥梁耐久性设计方法和设计参数研究
磨蚀
混凝土结构表面出现 明显损伤
M R mM s
3.2 基于寿命周期设计理论的混凝土桥梁耐久性设计方法
本课题基于寿命周期设计理论，建立了一套比较完整的耐久性设计方法。基 本思想为，耐久性设计是寿命周期设计的一部分，不仅需要进行耐久性验算，而 且还要进行构造设计以及管养设计。 构造设计应当体现出构件的可检可修可换的 基本原则。管养设计应与耐久性设计方案相联系。
3.3 我国环境类型及作用等级区划
本课题提供了图表结合的方法进行混凝土桥梁的环境区划， 不仅包括了现有 规范常用的根据具体环境参数划分的作用等级， 还包括了根据实测资料绘制的我 国环境影响与作用的区划图。 表 3-2
类 别 XT XL XD XS XM 名 称
环境类别划分
对材料的腐蚀作用 碳化引起钢筋的锈蚀 氯盐引起钢筋锈蚀 反复冻融导致混凝土损伤 硫酸盐、酸等化学物质引起的腐蚀 磨耗与空蚀引起混凝土损伤
结构退化
混凝土碳化
适用性降低
环境作用
钢筋材料力学 性能改变 钢筋锈蚀 钢筋有效 面积减少 混凝土保 护层削弱
安全性降低
氯离子侵蚀
钢筋与混凝土 粘结性能退化
图 3-9
CBDAS 分析流程
3.9 高耐久性混凝土材料组份与配合比设计手册
课题在专题 3 的研究成果基础上，编写了 《高耐久性混凝土材料组份与配合 比设计手册》 （以下简称 《手册》 ） 。本 《手册》 针对不同的环境类别和作用等级， 根据密实性，抗蚀性，抗裂性三大指标，选择原材料，进行桥梁混凝土配合比 设计，最后进行质量检验。主要内容涉及混凝土原材料选择、桥梁耐久性混凝 土配合比设计以及耐久性混凝土的质量控制指标及评定方法三个方面。
图 3-2
碳化作用区划图
3.4 混凝土桥梁耐久性设计参数
将混凝土结构耐久性相关的设计参数划分为以下三类： （1）环境参数：与混凝土桥梁服役环境有关的参数，例如环境中有害物质 含量（Cl-、SO42-、Mg2+等） 、温湿度等； （2）材料参数：与混凝土、钢筋性能有关的参数，例如，水泥品种、矿物 掺合料种类及其掺量、外加剂种类及掺量、混凝土水胶比、混凝土强度等级、钢 筋的强度、直径、弹性模量等； 课题对这些参数的试验方法和取值进行了详细论述。
(a) 素混凝土的裂缝分布
(b) 聚丙烯纤维混凝土的裂缝分布
图 3-4
混凝土开裂情况对比
3.6 基于构件层面的混凝土耐久性计算方法
研究了构件层面的混凝土耐久性，提出了如下计算方法： (1) 考虑构件应力状态的耐久性计算方法 (2) 锈蚀钢筋混凝土构件承载力计算方法 (3) 锈蚀预应力混凝土构件承载力计算方法
耐久性退化机理 混凝土碳化
混凝土桥梁耐久性极限状态
极限状态方程 备注 d 为构件的保护层厚度；x0 为 碳化深度基准值； t 为碳化作 用分项安全系数。 Ccr 为引起钢筋锈蚀的临界氯 离子浓度；C0(x,t)为氯离子浓 度基准值； l 为氯盐侵蚀作用 分项安全系数。 NR 为混凝土在结构设计使用 寿命期内应满足的抗冻等级； Ns 为设计使用寿命时刻，混 凝土材料实际具有的抗冻等 级； d 为冻融作用分项安全系 数。 SR 为混凝土的设计抗压强度 耐蚀系数； Ss 为设计使用寿命 时刻， 混凝土材料实际的抗压 强度耐蚀系数； s 为硫酸盐环 境分项安全系数。 MR 为保证结构正常使用所应 满足的设计磨蚀率；MS 为设 计使用寿命时刻， 混凝土材料 的实际磨蚀率； m 为磨蚀环 境分项安全系数。