混凝土桥梁耐久性研究-毕业论文 - 图文

内容摘要

近年来，随着交通事业的迅速发展，越来越多的跨海大桥在建或已建成通车，而钢筋混凝土结构的耐久性失效己逐渐成为困扰土建工程界的一个世界性问题，尤其是处于海洋或恶劣环境下，混凝土结构耐久性的问题更加突出。跨海大桥工程不仅耗资巨大，而且关系着国计民生，如果因为耐久性不足而成为“短命工程”，将对国家造成不可估量的损失。

本文在分析影响混凝土桥梁耐久性各方面因素的基础上，相应提出了提高混凝土桥梁耐久性的不同措施，对推动我国混凝土桥梁的耐久性研究提供了理论基础。

关键词：耐久性；氯离子扩散；钢筋锈蚀；耐久性评估；时变可靠度

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目 录

内容摘要 .......................................................................................................................... I 引 言 .............................................................................................................................. 1 1 绪论 ............................................................................................................................ 2

1.1 跨海混凝土桥梁耐久性研究的意义 ............................................................. 2 1.2 跨海混凝土桥梁耐久性研究的主要内容 ..................................................... 5 2 氯离子环境下钢筋锈蚀的研究 .............................................................................. 10

2.1 氯离子环境下钢筋锈蚀机理 ....................................................................... 10 2.2 钢筋锈蚀的主要特点 ................................................................................... 11 2.3 影响跨海大桥混凝土中钢筋锈蚀的主要因素 ........................................... 12 2.4 海洋环境下混凝土结构钢筋防锈措施 ....................................................... 14 3 跨海大桥混凝土结构耐久性评估 .......................................................................... 16

3.1 可靠度理论 ................................................................................................... 16 3.2 海洋环境下基于可靠度的混凝土结构耐久性评估 ................................... 22 4 混凝土桥梁耐久性改善措施 .................................................................................. 29

4.1 重视混凝土桥梁耐久性的设计 ................................................................... 29 4.2 在施工工程中重视桥梁的耐久性问题 ....................................................... 29 4.3 采用高性能混凝土 ....................................................................................... 30 4.4 加强混凝土养护及维修工作 ....................................................................... 30 4.5 在钢筋表面涂刷防腐蚀涂层 ....................................................................... 31 5 案例分析 .................................................................................................................. 32

5.1 杭州湾跨海大桥混结构耐久性研究与应用 ............................................... 32 5.2 混凝土结构耐久性的两个基本问题及对策 ............................................... 32 5.3 案例分析小结 ............................................................................................... 37 6 结论 .......................................................................................................................... 39 参考文献 ........................................................................................................................ 40 致 谢 .......................................................................................................................... 41

II

引 言

本文按照现场检测→耐久性分析→耐久性评估→剩余使用寿命预测→耐久性优化设计的思路对跨海大桥混凝土构件耐久性进行了研究，研究的主要内容如下：

(1)介绍了跨海大桥混凝土结构耐久性研究的重要意义、研究内容以及国内外研究现状。

(2) 在前人研究的基础上归纳总结了氯离子侵蚀作用下钢筋的锈蚀机理，对海洋环境下钢筋锈蚀的主要影响因素进行了分析，尤其对氯离子的侵蚀机理和渗透模型进行了重点研究，总结了海洋环境下钢筋锈蚀模型，并阐述了锈后钢筋的力学性能及其对承载力的影响，结合已有的钢筋防锈措施提出了海洋环境下混凝土结构钢筋防锈措施。

(3)根据一般大气环境下混凝土结构耐久性评估准则提出了海洋环境下混凝土结构耐久性评估准则，重点研究了蒙特卡罗方法在可靠度分析中的应用，提出了应用蒙特卡罗方法计算钢筋混凝土偏心受压短柱和钢筋混凝土受弯构件的抗力统计参数，重点分析了其各自的可靠度影响因素。

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1 绪论

1.1 跨海混凝土桥梁耐久性研究的意义

桥梁建设是国家重要的基础建设之一，桥梁工程是关系社会和经济协调发展的生命线工程。近十几年以来，随着我国交通事业的迅速发展，越来越多的跨海桥在建或已建成通车，例如杭州湾跨海大桥，东海大桥，广西杭州湾跨海大桥等，见图1.1 ～ 1.4。

表1.1 国内已建和正在建设的跨海大桥耐久性情况

桥名 结构形式 耐久性措施 中国第一座将结构耐久性设计作为独立章节纳入结全长36 公里，北通航孔为构设计内容的桥梁。为使双塔双索面斜拉桥，跨径该桥在设计使用基准期内448 米。南通航孔为独塔100 年钢筋不锈蚀，采取斜拉桥跨径228 了一系列措施，如:控制裂米,半飘浮体系。 缝宽度、加大混凝土保护 层厚度、使用海工耐久混凝土等。 在国内首次采用100 年设计基准期。根据工程调研和环境条件分析，影响东全长27.4 公里，主通航孔海大桥混凝土结构耐久性为双塔单索面钢混叠合梁的首要因素是cl? 的渗桥，主跨420 米。 透，根据具体情况，东海 大桥采取以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性策略和方案。 全长4770 米，主跨为210 米和180 米不等跨独塔钢梁斜拉桥，是国家主干线直通香港的唯一 高速公路通道。 全长2898 米，刚构－连续结构体系，是合山高速公路连接北海杭州湾跨海与合浦县山口镇的一座跨海特大桥，有“广西第一桥”之称。 设计寿命120 年，所有混凝土抗氯离子渗透性≤1000C，水下钢筋为不锈钢和环氧钢筋。 杭州湾大桥 东海大桥 深圳湾大桥 杭州湾跨海大桥 设计使用寿命100 年，采取了一系列耐久性措施，如：控制水灰比、限制裂缝宽度、使用钢筋阻锈剂以及混凝土表面涂敷保护层等。

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混凝土是目前跨海桥梁工程建设的主导材料，在许多国家，混凝土结构都面临着耐久性不良的严重问题，尤其是处于海洋或恶劣环境下，混凝土结构耐久性的问题更加突出。由于跨海大桥处在海洋环境中，受到氯离子侵蚀、干湿作用、海浪冲击等复杂作用的影响，钢筋锈蚀情况比较严重。钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性失效的主要表现之一，钢筋锈蚀引起混凝土结构的过早破坏，已成为世界各国普遍关注的一大灾害，大量混凝土结构由于钢筋锈蚀导致耐久性失效，不得不维修或拆除，甚至发生倒塌，造成巨大的经济损失。

图1.1 杭州湾大桥 图1.2 杭州湾跨海大桥

图1.3 东海大桥

图1.4 深圳湾大桥

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