基于桥梁混凝土结构的耐久性设计

合集下载

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

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。

混凝土桥梁耐久性设计规范

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。

混凝土构件耐久性设计规范

混凝土构件耐久性设计规范

混凝土构件耐久性设计规范一、前言混凝土结构的耐久性是保证其正常使用寿命的重要因素之一。

因此,混凝土构件耐久性设计规范是混凝土结构设计中必须遵循的基本原则之一。

本文将对混凝土构件耐久性设计规范进行详细的解析。

二、混凝土构件耐久性混凝土构件耐久性是指混凝土结构在使用寿命内,能够保持其预定的结构性能和使用功能,不受外界环境因素影响的能力。

混凝土构件的耐久性直接影响到混凝土结构的使用寿命和安全性。

三、混凝土构件耐久性设计规范1.环境因素考虑混凝土构件的耐久性设计首先要考虑环境因素。

环境因素包括温度、湿度、氧气、二氧化碳、化学物质等。

在混凝土构件的设计中,要根据所处环境不同,选择不同的混凝土配合比和保护措施。

2.混凝土强度等级混凝土的强度等级是指混凝土在28天龄期下的标准立方体抗压强度。

在混凝土构件的设计中,要根据不同的使用要求,选择不同的混凝土强度等级。

同时,在配合比的设计中,要根据混凝土强度等级进行调整,保证混凝土具有足够的强度和耐久性。

3.混凝土配合比混凝土配合比是指在一定的配合比范围内,按照一定的比例配制混凝土的方法。

在混凝土构件的设计中,要根据不同的使用要求和环境条件,选择不同的混凝土配合比。

同时,要根据混凝土的材料特性和强度要求,进行配合比的优化设计,保证混凝土具有足够的强度和耐久性。

4.混凝土保护措施混凝土保护措施是指在混凝土构件的使用寿命内,采取一定的措施,保护混凝土不受外界环境因素的影响。

混凝土保护措施包括防水、防腐、防火、防震等。

在混凝土构件的设计中,要根据所处环境和使用要求,采取相应的保护措施,保证混凝土结构的耐久性和安全性。

5.混凝土施工质量混凝土施工质量是保证混凝土结构耐久性的重要保障。

在混凝土施工中,要严格按照设计要求进行施工,保证混凝土的质量和强度。

同时,在混凝土施工过程中,要注意防止混凝土的裂缝和缺陷,保证混凝土结构的耐久性和安全性。

四、混凝土构件耐久性设计规范的应用在混凝土结构的设计中,需要严格遵循混凝土构件耐久性设计规范,保证混凝土结构的耐久性和安全性。

混凝土桥梁结构耐久性设计

混凝土桥梁结构耐久性设计

混凝土桥梁结构耐久性设计1混凝土桥梁结构耐久性混凝土桥梁是现今道路建设和市政工程中最重要的一类建筑物之一,其桥梁结构的耐久性质在设计中至关重要。

混凝土桥梁的耐久性受许多因素的影响,主要有混凝土的性能、气候条件、桥梁结构的特性、设计及施工技术等。

本文将讨论混凝土桥梁结构耐久性设计中受影响因素。

2混凝土性能混凝土桥梁的耐久性紧密依赖混凝土的性能,这包括抗压强度、抗折强度、抗裂性能、弹性模量、基本状态收缩裂缝等指标。

另外,混凝土的种类和搅拌工艺也会影响混凝土的性能,因此也会影响桥梁耐久性设计。

3气候条件全世界的气候条件表明,温度和湿度是混凝土桥梁耐久性设计中最重要的因素之一。

高温、高湿度环境会使混凝土的抗裂性能受到严重影响,因此在设计时应考虑到混凝土的热膨胀、混凝土的实际变形等因素。

4桥梁结构设计桥梁结构设计是影响桥梁耐久性的重要因素。

桥梁设计需满足受力性能、几何稳定性以及精细化要求,以确保其受力效率和结构安全性。

另外,还要考虑桥梁坑边材料抗压特性,涵洞墙抗拔特性,接触细节抗剪特性等。

此外,部分老旧桥梁还需考虑心墙的稳定性和维护保养寿命等。

5施工技术施工技术也是影响桥梁结构耐久性的重要因素。

正确施工方法和工艺等都可以帮助混凝土桥梁达到最优性能。

施工技术,如准备工序、混凝土浇筑及保护、涵洞构造及保护、混凝土振动等,应遵循水平、技术文件、施工要求的要求,以确保混凝土桥梁的质量和耐久性。

综上所述,混凝土桥梁结构耐久性设计包括混凝土性能、气候条件、桥梁结构的特性、设计及施工技术等因素。

这些因素都必须加以考虑,以保证混凝土桥梁抗腐蚀、耐久性及使用寿命。

受弯构件设计—混凝土结构的耐久性(结构设计)

受弯构件设计—混凝土结构的耐久性(结构设计)
混凝土结构的环境类别
设计使用年限
2. 保证耐久性的措施
(1) 规定最小保护层厚度;
(2)满足混凝土的基本要求;控制最大水灰比、最小水 泥用量、最低强度等级、最大氯离子含量以及最大碱 含量。
(3)裂缝控制:一级:严格要求不出现裂缝的构件;二 级:一般要求不出现裂缝的构件;三级:允许出现裂 缝的构件。
(4)其他措施 ✓ 对环境较差的构件,宜采用可更换或易更换的构件; ✓ 对于暴露在侵蚀性环境中的结构和构件,宜采用带肋
环氧涂层钢筋,预应力钢筋应有防护措施。 ✓ 采用有利提高耐久性的高强混凝土。
随着时间推移,结构耐久性损伤的积累与发展导致混凝 土结构耐久性下降,严重时会导致结构的安全性降低,甚至 破坏。
根据国内外广泛的现场调查资料及研究,桥梁混凝土结 构和构件耐久性损伤现象主要是钢筋锈蚀和混凝土的劣化。
混凝土结构耐久性损伤产生原因
混凝土结构耐久性损伤产生原因
内部因素
混凝土的强度、密实度、 水泥用 量、水灰比、氯离子及碱含量、
混凝土结构耐久性与耐久性损伤现象
结构功能
安全性 适用性 耐久性
具有足够的承载力和变形 能力
在使用荷载下不产生过大 的裂缝和变形
在一定时期内维持其安全 性和适用性的能力
混凝土结构的耐久性是指在正常维护条件下,在预计 的使用时间内,在指定的工作环境中保证结构满足既定的 功能要求。
所谓正常维护,是指不因耐久性问题而花过高的维修 费用。
预计设计使用时间亦即设计使用寿命。耐久性设计的 目标是要保证结构的设计使用寿命。
问题的提出:大量的钢筋混凝土结构的提前 失效,达不到规定的服役年限。
混凝土结构在自然环境和使用条件下,随着时间的 推移,材料逐渐老化和结构性能劣化、出现损伤甚至损 坏,是一个不可逆的过程。它不是直接由力学因素引起 的。是物理化学作用的结果,继而影响到建筑物的使用 功能和结构的承载力,最终影响整个结构的安全。我们 把造成混凝土材料劣变或整体性受损的这种现象,称之 为混凝土结构耐久性损伤。

青岛海湾大桥混凝土结构物耐久性措施浅析

青岛海湾大桥混凝土结构物耐久性措施浅析

青岛海湾大桥混凝土结构物耐久性措施浅析摘  要: 青岛海湾大桥是我国北方冰冻海域首座大型海上桥梁集群工程,其中跨海大桥长27.089km,设计使用寿命为100年,大桥混凝土结构物耐久性贯穿在大桥设计和施工的各个环节中,本文对大桥混凝土结构耐久性的措施进行了介绍。

关键词:混凝土结构物耐久性  1混凝土结构耐久性问题1.1耐久性基本性能耐久性能是混凝土结构应满足的基本性能之一,与混凝土结构的安全性和适应性有着密切的联系。

混凝土结构的耐久性问题可分为钢材问题和混凝土问题两大类。

钢材问题主要是指钢筋的锈蚀,此外还有钢筋的氢脆、应力腐蚀、疲劳、低温脆断等问题;混凝土问题可分为:碱骨料反应和环境作用问题,环境作用可分成化学物质侵蚀、冻融损伤、机械物理损伤等。

1.2混凝土结构耐久性问题的特点⑴、多数损伤发展的速度较慢,往往需要若干年甚至几十年的时间,这就是称这些问题为耐久性问题的原因。

⑵、耐久性问题是多种因素共同影响的结果。

如北方的海洋混凝土工程,有混凝土碳化、钢筋锈蚀问题,也有氯离子侵蚀和冻融问题,还有海水冲击和海砂磨损等问题,还有化学物质侵蚀和生物侵蚀的问题。

⑶、大多数损伤是由构件表面开始的,所以有人称耐久性问题是混凝土结构的皮肤病。

2青岛海湾大桥结构物耐久性措施从整体而言,海洋环境下钢筋混凝土结构耐久性设计应综合考虑到施工、使用、管理、维护等,遵循“以防为主”的战略方针,重点在“预先设防”。

青岛海湾大桥总体上是采用根本措施、补充措施和辅助措施的有机结合。

首先,混凝土结构耐久性根本措施是采用高性能混凝土。

同时,依据混凝土构件所处结构部位及使用环境条件,采取必要的补充措施,如采用混凝土表面防护技术、阴极保护技术等。

最后施加必要的辅助措施,如纤维混凝土或透水模板布等。

2.1根本措施——高性能混凝土高性能混凝土可对混凝土耐久性性能予以保证,其主要指标有抗氯离子渗透性能、抗冻性、工作性、强度、体积稳定性等。

基于耐久性的桥梁设计的几个原则

基于耐久性的桥梁设计的几个原则摘要:在现代社会快速发展的背景下,大众对道路交通的需求日益提高。

桥梁是道路交通的重要枢纽,桥梁的耐久程度,在一定程度上能够显示出桥梁整体质量的优劣。

可以说,桥梁的耐久性是衡量其质量的关键,因此,在桥梁设计中,针对其耐久性展开合理设计,并深入分析导致桥梁耐久性缺失的原因,设计出有效的解决措施,这是本文接下来研究的重点。

关键词:桥梁设计;耐久性;原则桥梁是道路交通的重要枢纽,过往的行人和车辆不计其数,若桥梁耐久性不足,不仅阻碍交通的发展,还可能引发严重的交通事故。

现代桥梁多为混凝土结构,影响其耐久性的因素主要来自内部和外部两个方面,内部因素涉及混凝土材料的种类、混凝土保护层厚度、混凝土配比以及钢筋的强度等,这会导致桥梁出现裂缝,从而影响桥梁的使用。

外部因素主要涉及天气情况、气候变化、化学侵蚀以及人为破坏等,对桥梁耐久性的影响程度是受环境变化情况所决定。

1桥梁结构耐久性研究现状1.1桥梁材料耐久性研究针对桥梁材料耐久性的研究,主要围绕自然环境下混凝土碳化以及钢筋锈蚀情况展开的。

在对碳化计算、碳化过程以及冻融反复影响下混凝土总体损伤等方面的研究获得一定成就。

针对钢筋的锈蚀情况,主要围绕锈蚀后钢筋力学特性、锈蚀程度判断与裂缝问题对锈蚀的影响等方面展开研究。

现阶段,在桥梁材料的研究方面,出现了许多针对耐久性研究的优秀成果,这些成果的取得主要来自两个方面,其一,研究桥梁材料耐久性衰退变化;其二,研究混凝土结构特性变质后的耐久抗力。

1.2混凝土结构设计研究此方面的研究主要用来辅助耐久性计算,是围绕结构所能承受的能力与荷载情况展开的,是用来解决新出现结构的耐久性计算以及已完成结构的耐久性评估,也是针对各耐久性等级的结构情况予以区别的耐久性构造方案。

1.3当前耐久性研究存在的不足第一,只针对某一因素作用下某材料的破坏过程进行研究,但在具体结构中却受诸多因素的共同影响,诸多因素的相互作用和相互影响却不属于某一因素作用效果的合并,只针对单一因素作用下单一材料的破坏情况进行研究,以此来应对耐久性问题是不太现实的。

混凝土结构中的耐久性设计规范

混凝土结构中的耐久性设计规范一、前言混凝土结构在工程中得到了广泛的应用,但是由于混凝土结构受到气候和环境的影响,会出现一定的耐久性问题。

本文将介绍混凝土结构中的耐久性设计规范,以确保混凝土结构的耐久性。

二、耐久性设计原则1. 混凝土结构的设计应考虑其预期的使用年限和使用条件,以确定混凝土结构的耐久性指标。

2. 在设计混凝土结构时,应考虑混凝土的材料性质、施工工艺和混凝土结构的使用环境等因素。

3. 混凝土结构应采用合理的设计、施工和养护措施,以确保混凝土结构的耐久性。

三、混凝土结构的设计要求1. 混凝土强度等级应根据混凝土结构的设计要求确定。

2. 混凝土结构应采用合适的钢筋保护措施,以保护钢筋不被腐蚀。

3. 混凝土结构应采用合适的混凝土配合比,以确保混凝土结构的强度和耐久性。

4. 混凝土结构应采用合适的混凝土抗裂措施,以防止混凝土结构裂缝。

5. 混凝土结构应采用合适的混凝土防水措施,以保护混凝土结构不受水的侵害。

6. 混凝土结构应采用合适的混凝土抗震措施,以确保混凝土结构在地震中的安全性。

四、混凝土结构的施工要求1. 混凝土结构的施工应按照设计要求进行,确保混凝土结构的施工质量。

2. 混凝土结构的浇注应采用合适的浇注方式,以确保混凝土结构的密实性和均匀性。

3. 混凝土结构的养护应采用合适的养护措施,以确保混凝土结构的强度和耐久性。

4. 混凝土结构的钢筋应采用合适的保护措施,以防止钢筋被腐蚀。

五、混凝土结构的检测要求1. 混凝土结构应进行质量检测,以确保混凝土结构的质量符合设计要求。

2. 混凝土结构的检测应考虑混凝土结构的使用环境和使用年限,以确定检测方法和检测指标。

3. 混凝土结构的检测应采用合适的检测设备和检测方法,以确保检测结果的准确性和可靠性。

六、混凝土结构的养护要求1. 混凝土结构的养护应采用合适的养护措施,以确保混凝土结构的强度和耐久性。

2. 混凝土结构的养护时间应根据混凝土结构的使用环境和使用年限确定。

混凝土结构耐久性设计规程

混凝土结构耐久性设计规程一、前言混凝土结构耐久性设计规程是根据我国混凝土结构耐久性设计和施工的实际情况制定的,旨在确保混凝土结构具有良好的耐久性和安全性。

本规程适用于新建和修缮的混凝土结构,包括桥梁、隧道、堤坝、水库、大型工业设施和民用建筑等。

二、设计原则1. 耐久性设计应综合考虑结构的使用环境、结构材料、结构构造、结构施工、结构维护等因素,确保结构在设计使用年限内满足要求。

2. 耐久性设计应遵循可持续发展的原则,注重环保、节能、安全等方面的要求。

3. 耐久性设计应符合国家相关法规及标准的要求,保证结构的安全性和可靠性。

4. 耐久性设计应综合考虑工程经济效益,选择合适的结构材料和施工工艺,降低工程造价。

三、环境因素1. 气候条件:应充分考虑结构所处地区的气候条件,包括温度、湿度、风速、降雨等因素,选择合适的结构材料和施工工艺。

2. 地质条件:应充分考虑结构所处地区的地质条件,包括地基承载力、地下水位、地震等因素,选择合适的地基处理和结构设计方案。

3. 使用环境:应充分考虑结构所处的使用环境,包括化学腐蚀、盐雾腐蚀、冻融循环等因素,选择合适的结构材料和施工工艺。

四、结构材料1. 混凝土材料:应选用符合国家相关标准的混凝土材料,包括水泥、矿渣粉、石灰石粉、砂、石子等,保证混凝土的强度、耐久性、抗裂性等性能。

2. 钢筋材料:应选用符合国家相关标准的钢筋材料,包括普通钢筋、高强度钢筋、不锈钢筋等,保证钢筋的强度、耐久性、抗腐蚀性等性能。

3. 预应力钢筋材料:应选用符合国家相关标准的预应力钢筋材料,保证预应力钢筋的强度、耐久性、抗腐蚀性等性能。

4. 其他结构材料:如防水材料、隔热材料、隔声材料等,应选用符合国家相关标准的材料,保证其性能和使用寿命。

五、结构构造1. 结构设计:应根据工程实际情况进行结构设计,包括形式、尺寸、布置、连接等方面的设计,保证结构的稳定性和承载能力。

2. 结构施工:应根据结构设计要求和施工工艺要求进行施工,保证结构的质量和安全性。

桥梁工程中混凝土结构的耐久性设计

桥梁工程中混凝土结构的耐久性设计摘要: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。

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。

关键词:桥梁结构;混凝土;耐久性;设计abstract: the durability of concrete structures generally refers to the long-term effect of unfavorable factors of performance around the concrete resistance. the following from the main factors affecting the durability of concrete structure and improve the two aspects of the technical measures for durability of concrete durability.key words: bridge construction; concrete; durability; design中图分类号:tu2一、桥梁安全性、耐久性差的主要原因1.1施工和管理水平低。

国内外多座桥梁的突然破坏与倒塌,已使工程界对桥梁安全性问题倍加关注。

一般的看法认为当前的工程事故主要是野蛮施工和管理腐败所导致。

对于短期内发生的诸如突然破坏与倒塌,多是由于施工质量没有达到规范和设计要求,典型的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等;也有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题,更是对桥梁安全造成致命的损害。

1.2设计理论和结构构造体系不够完善。

在承认施工存在问题的同时,也不可否认,在桥梁设计领域,特别是关于桥梁施工和使用期安全性的问题还有许多可以改进的地方。

结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案,其次是结构分析与构件和连接的设计,并取用规范规定的安全系数或可靠性指标以保证结构的安全性。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

基于桥梁混凝土结构的耐久性设计
摘要:本文分析了桥梁安全性耐久性不足的主要原因,提出了在设计中应该采取的加强耐久性的措施。

关键词:桥梁;结构;耐久性;混凝土
前言
长期以来,人们受混凝土是一种耐久性能良好的建筑材料这一认识的影响,忽视了桥梁结构耐久性问题,造成了桥梁结构耐久性研究的相对滞后,并为此付出了巨大的代价。

混凝土结构的耐久性是指结构对气候、化学侵蚀、物理作用或任何其他破坏过程的抵抗能力。

混凝土结构耐久性设计问题主要变现为混凝土损伤(裂缝、破碎、磨损等);钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀;钢筋与混凝土之间黏结锚固作用的削弱等三个方面。

1 混凝土结构的耐久性现状
我国现在面临的耐久性问题是发达国家早在二三十年以前曾经遇到过的。

我国的耐久性设计标准一直偏低,对混凝土耐久性其关键作用的施工质量又最为薄弱,正常的检修和维修也不够重视。

近年来为现代化建设而修建的大型工程,在耐久性依然和过去一样低下,我们将很快迎来一个大建、大修与拆除重建同时存在的年代。

2 混凝土结构耐久性不足的主要原因
2.1桥梁设计不合理
⑴工程设计的耐久性标准过低
我国在上世纪80年代以前建设的桥梁的设计荷载标准较低,然而,随着经济建设的发展和交通量的日益增多、繁重,以前设计标准较低的公路桥梁却仍在使用,它们早已不能满足现阶段的交通需要,其本身的安全性和耐久性问题随时都可能发生,因此,存在较大的安全隐患。

结构设计规范主要考虑荷载作用下的结构安全星性,环境作用下的耐久性设计被置于次要和从属地位。

规范中没有结构设计寿命和耐久性设计的明确要求。

耐久性设计要求,未能随着几十年来由于水泥性能、施工条件、环境条件的巨大转变而与时俱进。

表1为我国现行规范(JTG D62-2004)与国外的比较。

注:日本规范规定的更高:最低混凝土强度等级相当于C35,100年寿命为C45.
⑵桥梁设计理念不合理
在设计过程中,设计者仅考虑桥梁的结构强度、计算结果满足规范要求,却忽视从结构体系结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及使用全过程中经常出现的人为因素等方面综合计算桥梁混凝土结构的耐久性。

另外,保护层厚度过小、钢筋直径过细、构件截面过薄等等原因,都会严重影响桥梁的耐久性。

2.2材料因素
⑴钢筋的锈蚀
混凝土中的高碱性溶液可以使钢筋表面形成一层惰性的水化氧化铁薄膜,可以阻止钢筋的锈蚀。

但氧化铁薄膜被破坏后,钢筋会生成铁锈,铁锈的体积比铁大的多,易引起混凝土的开裂,使钢筋和混凝土的有效工作面积减小,此外,锈蚀钢筋的强度和塑性性能下降,这些都会导致钢筋混凝土构件结构性能下降。

当锈蚀的质量大于1%时,钢筋的锈蚀会减小钢筋与混凝土之间的黏结力,钢筋与混凝土之间黏结力下降,同样会导致钢筋混凝土结构性能的降低。

对于预应力钢筋混凝土结构来说,钢筋锈蚀会对结构性能产生更加严重的影响。

⑵混凝土的碳化
混凝土的碳化是指空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用,使其成分、组织和性能发生变化,从而引起使用机能下降的一种很复杂的物理化学过程。

当混凝土完全碳化后,就会出现pH<1的情况,在这种环境下,混凝土中埋置钢筋表面的钝化膜被逐渐破坏,在其他条件具备的情况下,钢筋就会发生锈蚀等一系列不良后果。

⑶氯离子对混凝土结构的侵蚀
沿海地区的混凝土工程由于长期受氯离子侵蚀,混凝土中的钢筋锈蚀现象非常严重;北方地区,为保证冬季交通畅行,向道路、桥梁等抛撒融雪剂材料,大量使用的氯化钠和氯化钙,使得氯离子渗入混凝土,引起钢筋锈蚀破坏;我国还有广泛的盐碱地,腐蚀现象也很严重。

从这3个方面可以看出,我国有大量的钢筋混凝土在遭受钢筋锈蚀危害,影响其结构耐久性。

氯离子主要是通过破坏钝化膜、形成腐蚀电池、去极化作用和导电作用的机理对混凝土结构进行锈蚀的。

2.3缺乏正常检测和维修
结构耐久性需要有正确的使用和正常检测与维修配合。

重新建、轻维修,是
土建建设管理中的重大缺陷,对于基础施工过程,应在设计中进行结构全寿命经济分析与评价,只有适当加大初始投资费用,强化结构耐久性,才是最经济有效的途径。

3 混凝土结构耐久性设计
混凝土结构耐久性的设计按环境类别、环境作用等级、设计年限确定,其主要内容有: 耐久性方案设计、混凝土材料的选择、结构构造和裂缝控制。

施工要求及施工质量验收、使用阶段检测和维修、防腐蚀附加措施等。

3.1耐久性方案设计
充分考虑各种可变因素对钢筋混凝土结构使用寿命的影响,如环境温度、混凝土内应力、裂缝等,以建立使用寿命预测系统,为耐久性方案的设计提供指导和依据,制定有针对性的耐久性解决方案。

⑴提高混凝土保护层厚度
这是提高钢筋混凝土使用寿命的最直接、简单而且经济有效的方法。

但是保护层厚度并不能不受限制的任意增加,当保护层厚度过厚时,由于混凝土材料本身的脆性和收缩性会导致混凝土保护层出现裂缝,反而削弱其对钢筋的保护作用。

⑵限制裂缝宽度
研究表明,相同条件下带裂缝工作的钢筋混凝土构件,其主筋锈蚀的速度为不带裂缝工作构件的3倍,箍筋锈蚀的速度可达主筋的5倍,因此,应对裂缝进行严格限制。

⑶慎重设计桥面防渗构造
桥面渗水的排除和防渗漏是提高桥梁耐久性的有效措施。

从20世纪60年代起开始使用防水混凝土构造,但其实际防水效果尚未得到证实。

目前国内广泛采用的是FYT型(属于柔性防水范畴)和M1500型(属于刚性防水范畴)防水构造。

桥面排水系统也应通畅,泄水管的出口不能位于盖梁上或桥墩的侧面,以免混凝土结构被水饱和。

3.2采用新材料、新技术、新工艺
⑴采用高性能混凝土(HPC)
高性能混凝土的强度和耐久性都优于一般概念的混凝土,高性能混凝土中加入了比水泥颗粒小约100倍的胶凝材料(如硅粉、优质粉煤灰等),并采用高效减水剂降低水灰比,采用高强度的骨料。

其结果减小了骨料与胶凝材料间的孔隙
率,改善了混凝土的渗透性,从而大大提高了混凝土的耐久性。

⑵掺入耐久性改善剂
混凝土中掺入的耐久性改善剂,可填充于混凝土孔隙中,提高混凝土的密实度与抗渗性,并能进一步降低混凝土的干缩,提高混凝土的抗冻性及耐酸性。

⑶在钢筋表面涂刷防腐蚀涂层
防腐蚀涂层的致密性要好,否则水分、氧和腐蚀性介质可以穿透涂层而产生电子传递现象,同时涂层与钢筋间的黏结力要好,并且涂层要有良好的物理力学性能,如抗变形、抗摩擦等。

⑷结构表面涂层
混凝土表面的涂层可以阻止氯离子侵蚀混凝土和抑制混凝土碳化深入混凝土内部,涂层应具有足够的弹性和热稳定性,并能适应裂缝的开合而不会断裂,与混凝土表面有足够的黏结力,且能抵抗侵蚀环境的腐蚀。

⑸引气剂
在混凝土中掺加引气剂,对于提高混凝土的密实性、施工性、抗冻性等有很大的作用,特别是可成倍地提高海洋环境中混凝土的抗冻融循环能力。

而我国运用引气剂较少,应大力发展,尤其在北方盐冻地区使用更具有应用价值。

⑹加强防腐蚀施工新技术的研究与应用
如对于重要构件的阴极保护法、对已遭受氯离子侵害的上部构造的电流采用脱盐技术、增加混凝土表面密实性的渗透可控模板垫料等,虽然目前这些技术还存在着造价高的不足,但随着技术的进步和造价的降低,将逐渐成为提高混凝土耐久性的重要手段。

3.3施工质量验收
施工质量对结构耐久性有重要的影响,必须将施工质量保证作为耐久性设计中特殊重要的内容,混凝土养护质量应在合同中规定奖惩办法。

表层混凝土质量、混凝土养护质量保、护层厚度的施工允许误差等都应严格要求。

同时应对保护层厚度、含气量、表层混凝土渗透性等通过现场回弹、抗拔、抗渗等实验手段进行质量验收。

对检查发现的缺陷、损坏处进行及时的维修,对检验不能维持原设计载重等级要求的,应有计划地进行维修加固。

4 结语
桥梁安全性和耐久性不足已成为迫切需要解决的问题,然而影响混凝土结构
耐久性的因素很多,应加强对桥梁钢筋混凝土结构耐久性的研究,树立全寿命设计的理念,从桥梁设计理念和结构体系和构造的角度做好耐久性的设计,加强施工质量管理与养护,以保证其耐久性。

参考文献
[1]JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社,2004
[2]张誉等.混凝土结构耐久性概论[S].上海:上海科学技术出版社,2003。

相关文档
最新文档