跨海桥梁混凝土结构耐久性设计.pdfVIP

72 桥梁结构 城市道桥与防洪 2012年 l2月第 12期 跨海桥梁混凝土结构耐久性设计 谭克俊 大连市市政设计研究院有限责任公司，辽宁大连 116011 摘 要：近年来的桥梁设计十分重视提高结构物的耐久性并将其作为重要的设计原则，统一考虑合理的结构布局和构造细节。 海南清澜大桥是较长的跨海桥梁，该桥梁结构的耐久性设计成为设计中的难点和重点。结合工程实践阐述结构耐久性设计的具 体措施和设计要点。 关键词：跨海桥梁；混凝土结构；耐久性；涂层 中圈分类号：U44 文献标识码：B 文章编号：1009-7716 2012 12—0072—03 件 ，清澜大桥可能处于一般环境、氯化物环境和化 1 概述 学腐蚀环境中。清澜大桥的主要腐蚀环境为近海 清澜大桥位于海南省文昌市清澜镇 ，距离外 或海洋环境。近海或海洋环境条件分为大气区、浪 海约4km，跨越 内部海湾连接清澜镇和东郊镇，是 溅区、潮汐区、水下区和土 中区5个腐蚀区带。清 航天发射中心配套项 目之一。清澜大桥设计方案采 澜大桥环境作用分级见表 1。 用主跨 300m的双塔双索面结合梁斜拉桥 ，跨径 近年来 ，随着跨海桥梁的建设，设计人员开始 布置为 120m+300m+120m，引桥部分采用40m 重视海水环境下桥梁耐久性的设计。影响混凝土 跨简支变连续小箱梁形式。采用 100a设计基准 耐久性的主要原因有混凝土质量问题、冻融作用、 期。为保证清澜大桥混凝土结构的耐久性，工程采 化学物质侵蚀、集料的化学反应、磨损及人为因素 取了以高性能混凝土技术为核心的综合耐久性技 等。影响钢筋锈蚀的因素是多方面的，如周围介质 术方案。结合清澜大桥工程的具体需要 ，研究跨海 的侵蚀、钢材的材质差、混凝土保护层的性能影响 大桥混凝土结构耐久性策略和高性能混凝土的应 等。混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发，一是海 用技术成为重要的课题。 水中Cl一侵蚀 ，二是大气中的co使混凝土中性 化。国内外大量工程调查和科学研究结果表明，海 2清澜大桥环境作用分析 洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要 清澜大桥的不同部分分别处于一般大气和土 因素是cl一进入混凝土中，并在钢筋表面集聚，促 壤环境，海洋大气、海水和海洋地质及滨海等环境 使钢筋产生电化学腐蚀。 中，按耐久性设计要求对其环境分区和环境作用 3 提高海工混凝土耐久性的技术措施 需要分别进行研究。经勘查，场地地下水属松散岩 类孔隙潜水、微承压水 ，主要赋存于粉土质砂及粉 国内外相关科研成果和长期工程实践调研显 土质砾砂中，含水层富水性 、透水性较好。粉土质 示，当前较为成熟的提高海洋钢筋混凝土工程耐 砂与地表水水力联系密切 ，主要接受地表水补给， 久性的主要技术措施有以下几个方面： 水位随海潮变化而变化，年最大变化幅度约 2m。拟 1 高性能海工混凝土 建桥址区地下水对混凝土具结晶类弱腐蚀性和结 商陛能混凝土就是在混凝土内掺加了粉煤灰、 晶分解复合类弱腐蚀性，场地土对混凝土无腐蚀 磨细矿渣、硅粉等复合矿物掺合料以及与之相匹配 性。桥址地处热带北缘沿海地带 ，具有热带和亚热 的高效减水剂，使混凝土具有高流态 自密实性能且 带气候特点，属热带季风岛屿型气候。年平均气温 通过降低用水量使硬化后的混凝土内部孔隙减少 ， 为23．4～24．4cC，桥址区域常年平均湿度为85％。按 可 以增加混凝土的密实度以消除混凝土表面及内部 《混凝土结构耐久性设计规范》 GB厂r50476—2008 缺陷，同时充分发挥不同掺合料的作用，达到叠加效 的基本规定 ，按结构所处环境对钢筋和混凝土材 应，满足水化热低和抗氯离子渗透的要求。高性能海 料的腐蚀机理可将结构所处环境分为 5类，即一 工混凝土以较高的抗氯离子渗透性为特征，其优异 般环境、冻融环境 、海洋氯化物环境 、除冰盐等其 的耐久性和性能价格比已受到工程界的认同。 他氯化物环境和化学腐蚀环境。根据所处环境条 2 提高混凝土保护层厚度 这是提高海洋工程钢筋混凝土使用寿命的最 收稿 日期：20l2—07_05 为直接、简单而且经济有效的方法。氯离子侵入混 作者简介：谭克俊 1962一 ，男，辽宁大连人，教授级高级工程 师，从事道桥设计与管理工作。 凝土的方式主要有 ：毛细管作用 、渗透作用 、扩散 2012年 l2月第 l2期 城市道桥与防洪 桥梁结构 73 作用和电化学作用。通常，氯离子的侵蚀是几种侵 其推广应用受到制约。 入方式的组合，但是 ，许多情况下，认为扩散是一 5 阻锈剂 个最主要的侵入方式。氯离子在混凝土中的浓度 阻锈剂通过提高氯离子促使钢筋腐蚀的临界 是随混凝土的深度 厚度 的增加而减小 ，说明增 浓度来稳定钢筋表面