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《海洋环境下桥梁混凝土结构的耐久性设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、海洋环境下桥梁混凝土结构的耐久性设计蔡铸杰(莆田市城乡规划设计研究院351100)摘要:概述了海洋环境对桥梁结构的影响,并从外界环境、混凝土保护层和钢筋三个途径提出了一些耐久性设计的技术措施。关键词:海洋环境氯离子耐久性防腐蚀措施中图分类号:TU37文献标识码:A文章编号:1004-6135(2007)03-0055-02DurabilityDesignofMarineEnvironmentonBridgeConcreteStructureCaiZhujie(TheResearchInstituteo
2、fCityPlanningDesigninginPutian351100)Abstract:Inthispaper,theinfluenceofmarineenvironmentonbridgestructureissummarized,andfromenvironment、protectivelayerandcorrosionthreepaths,whichprovidesomecontrolmeasuresandsuggestionsondurabilitydesign1Keywords:mari
3、neenvironmentCl-structuredurabilityadditionalpotectivemeasures1前言近年来随着港口经济以及大交通发展的需要,沿海或跨海桥梁得到了蓬勃发展,另一方面因钢筋腐蚀而导致的结构问题也逐渐暴露出来。据交通部公路科研所研究,南方高温地区,若不采取任何防护措施,新建海中桥梁,3～4年后钢筋锈蚀达到相当程度,混凝土保护层随之出现崩裂。如广东珠江口某大桥运营4年后仅一期22～51号墩防腐维修面积达17720η,维修工作量相当大。另经美国腐蚀工程师学会测算,如
4、一座桥梁设计寿命为40年,基础混凝土结构在设计之初考虑防腐,其附加费用为每平方米5140美元;若前期没有防护,15年后开始修复,40年内累计费用每平方米108～161美元(20～30倍)。可见,在沿海或跨海桥梁设计时,应针对其所处的海洋环境,从单纯的建设初期的费用比较转变为使用寿命全周期费用比较,加强混凝土结构的防腐耐久性设计与施工,可以大大节约成本,使桥梁达到设计使用年限的要求。2004年6月交通部新颁布的桥梁规范《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)在总则中增加了第
5、11017条“公路桥涵应根据其所处环境条件进行耐久性设计。”并确立了Ⅰ～Ⅳ类环境类别,提出了不同环境条件下的结构混凝土耐久性设计的技术要求和管理措施,这就从规范上对桥梁的耐久性设计作了规定。2海洋环境对桥梁混凝土结构耐久性的影响因素对处于海洋环境条件下的桥梁来说,混凝土中钢筋锈蚀可由两种因素诱发,一是海水中氯离子侵蚀,二是大气中的二氧化碳使混凝土中性化。国内外大量工程调查和科学研究结果表明,海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀破坏的主要因素是氯离子侵蚀。海洋是氯离子的主要来源,海水中约含有3%的盐,其中
6、主要是氯离子,含量约为18～20kg/m3。此外,海风、海雾中也含有氯离子,海砂中更含有不等量的氯离子。氯离子借助海风猛吹、波浪冲刷、浪花飞溅、潮起潮落这样的反复、干湿交替、长期作用下,表现出复杂多变的作用。氯离子对混凝土或钢筋混凝土结构的破坏,首先表现在对混凝土的作用上,如盐结晶腐蚀、加速冻融循环、激发碱集料反应等;其次是当钢筋表面的氯离子集聚、浓度达到或超过钢筋表面所能承受的临界值时,引起电化学腐蚀,钢筋表面的钝化膜开始破坏,促使钢筋腐蚀、膨胀,并导致钢筋性能减弱、混凝土顺筋开裂,钢筋混凝土结构的
7、使用寿命从而大大降低。所以,沿海桥梁进行耐久性设计,主要是考虑如何保护钢筋,避免钢筋腐蚀。如果把氯离子经过途径简化为“外界环境→混凝土保护层→钢筋”三个环节,相应就有三个方面的问题需要解决,包括如何减少临近混凝土外表的大气或海水中的氯离子含量、如何提高混凝土保护层的作用、如何增强钢筋的抗腐蚀能力。本文主要就是从这三个方面论述海洋环境下桥梁混凝土结构的耐久性设计措施。3尽量避开氯离子环境或减小混凝土构件周围的氯离子浓度311桥址的选择在同一海域的不同地点,浪溅区、潮差区、桥梁结构的迎风面、易积水结构表面
8、的氯离子浓度高;近海岸、近海平面的氯离子浓度高。按照这个特点,在桥梁选址时,就应该尽量避开氯离子浓度相对较高的海域,避免重要部位遭受海水的正面冲击,从而首先在源头上减少氯离子的腐蚀机会。312桥梁构件细部的处理,优化排水设计,减少海水冲刷侵蚀以及海水在混凝土表面的驻留时间。①浸水结构长期承受较大的水流力、波浪力甚至于冲撞力的作用,外形应优先考虑圆形或流线型结构,并尽量减少棱角、突变。②贴近海平面的下部结构长期受涨退潮及浪花飞溅的影响,为防止海水留存,结构
