[精品]耐久性分析

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1、三亚市凤凰水城道路工程桥梁结构耐久性设计的探讨赵巍(上海市政工程设计研究总院海南分院海口)摘要：随着国际旅游岛的建设和发展，海南的城市建设在相当一段时期内成为行业内人丄关注的热点。桥梁作为城市建设的重要组成部分，其耐久性也成为海南国际旅游岛长期稳定发展不容忽视的影响因素。木文以三亚风凰路桥梁设计为依托，分析了影响桥梁结构耐久性的因素，从设计角度提出了桥梁在耐久性方面的设计原则和改进方向。关键字：桥梁设计耐久性腐蚀1.前言混凝土结构是世界上应用最为广泛的结构形式Z-O长期以来，由于“重强度薄耐久”设计思想的影响，我国某

2、些地区已建的部分钢筋混凝土桥梁在服务一段时间后，出现了结构开裂、膨胀，钢筋锈蚀，混凝土老化、疏松等等的缺陷和问题。这些耐久性问题的击现从表面看不影响结构的稳定，但如不加维修任其发展，则将直接影响到结构的安全度，特别是近一两年，一些桥梁重大事故的发生，给国民经济和人民生命财产造成了重大的损失。因此，桥梁在设计过程中，一定要注重耐久性的设计。目前我国止处于桥梁等基础设施建设的高峰时期，特别是海南地区国际旅游岛的建立，将冇人量的待建桥梁及建筑设施面临着如何确保寿命周期的耐久、安全和经济的严峻问题，关于桥梁耐久性问题的研究I

3、•分紧迫并且具有现实的意义。2.耐久性的定义依据桥梁的重要性、使用期限、所处工作环境等因素考虑，提出了耐久性设计的概念。结构耐久性是指结构在可能引起其性能变化的各种作用(荷载、环境、材料内部因素等)下，在预定的使用年限和适当的维修条件下，能够长期抵御性能劣化的能力。结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。混凝土结构因耐久性差等原因造成的负面影响和经济损失，近年來引起了越來越多的学者和工程技术人员的关注。2004年，交通部颁布《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62—2004),明确提出了

4、桥梁100年设计基准期的要求。2006年9月交通部出台了《公路工程钢筋混凝土结构防腐蚀技术规范》(JTG/TB07—01-2006),2006年10月天津市出台了《天津市钢筋混凝土桥梁耐久性设计规程》(DB/T29—165—2006),这些规程和规范的颁布实施，对保障桥梁耐久性起到了指导性作用。规范提岀：混凝土结构除承受荷载的作用外，同吋要承受环境因索的作用。荷载与各环境因素之间相互影响、交互作用，将加剧结构材料的损伤和劣化。根据桥梁所处的环境条件对结构耐久性不同的要求，将结构混凝土的耐久性设计分成以下4个环境类别：

5、类别名称对材料的腐蚀作用Ii般环境碳化引起钢筋的锈蚀IIi般冻融环境，使用除冰盐环境，滨海环境反复冻融引起冻蚀，氯盐引起钢筋锈蚀III海水环境氯盐引起钢筋锈蚀IV受侵蚀性物质影响的环境其他化学物质引起腐蚀的环境:土中和地下水屮的化学腐蚀环境硫酸盐、酸等化学物质引起的腐蚀大气污染环境（汽车尾气严璽，酸雨频繁）盐结晶环境桥梁应根据不同的环境类别，选择不同的耐久性设计。1.影响桥梁耐久性的因素根据以往的工程经验和三亚地区现有桥梁的现状调查研究结果，总结出影响桥梁耐久性的主要因素，包含以下几个方而：1）混凝土的腐蚀混凝土是曲

6、水泥、水、粗集料和某些外加剂，经过搅拌、浇注、振捣和养护駛化等过程而形成的一种非均匀的、多元、多孔的，固、液、气三相并存的人工复合材料。混凝土的材料组成，如水灰比、水泥品种和用量、集料的种类与级配等都直接影响桥梁的耐久性。混凝土腐蚀是混凝土结构差的主要原因。这种腐蚀作用包括物理腐蚀、化学腐蚀和生物腐蚀。物理腐蚀主耍是指在没有化学反应发生时，混凝土在各种环境因素的影响下，发生溶解或膨胀，引起混凝土强度降低，导致的结构破坏。化学腐蚀主要是混凝土构件所处环境屮的某些腐蚀性介质会通过孔隙进入混凝土内部，与孔隙屮的氢氧化鈣饱和

7、溶液及水泥水化物接触发生化学反应，生成一些易溶、易水解、易膨胀的物质，使混凝土侵蚀破坏,强度降低等。生物对混凝土的腐蚀主要为草、树根等在生长过程屮，钻入混凝土的缺陷，破坏其密实度，将混凝土劈裂。另外生物在新陈代谢过程中，分泌出齐种化学物质也会引起混凝土的硫酸和硫酸盐腐蚀。2）钢筋的腐蚀当存在混凝土保护层偏薄、有裂缝、抗掺性能差、氯盐侵入等原因时，钢筋与渗入的水份、无机盐、氧气等反应引起钢筋腐蚀。钢筋受到腐蚀后体积膨胀，使混凝土开裂并与钢筋剥离，甚至引起混凝土大面积疏松、脱落，而混凝土破坏又进一步加剧钢筋的锈蚀，形成恶

8、性循环。在影响钢筋混凝土桥梁耐久性的诸多因素中，钢筋的腐蚀危害最大，当钢筋腐蚀后其有效截而积会不断减小，就使得结构的承载能力迅速下降，并不可恢复，严重时还会出现钢筋断裂。当结构的剩余乐载能力低于作用荷载时，桥梁结构就有可能发生破坏。所以曲钢筋腐蚀而引起的桥梁耐久性问题已成为一个非常突出的灾害性问题。钢筋锈蚀主要源于混凝土保护层的完全碳化诱发的钢