海洋環(huán)境下的混凝土橋墩耐久性設(shè)計實例

1、海洋環(huán)境下的混凝土橋墩耐久性設(shè)計實例為了展現(xiàn)該方法曲設(shè)計過稈，現(xiàn)以東海大橋杲橋墩和承令為桝k對其環(huán)境指數(shù)和耐久指數(shù)進(jìn)行計算，以判慚戲足否満足耐久性設(shè)il耍求F41東海大橋簡介東海大橋北起上悔市南匯縣蘆潮港鎮(zhèn)客運碼頭以東約5km的南/嘴處，經(jīng)小烏龜島、大烏龜島.顆珠山島、小洋山島等島嶼，南至小洋山.蘆期港錮為一港II城做位F南匯縣東南丫舟蘆公路直達(dá)，交51方便。大烏龜小洋山諸列島位于刃山肝品西北的崎嶇列甜，長江口和杭州灣的匯合處*襯政區(qū)劃決JS干浙江省舟山市酥泗線.南距寧放北侖港約90kmr北距長江口燈船越65kmo下圖中圖4.為東海大橋的地理圖.圖*2為余海人橋總體閤“34.1東海大橋地理圖&

2、#174;4.2東海大瞬Fig4IPteiocaunnofBonghatBridgeFig4.2DpnghiBridge丄？環(huán)境指數(shù)計算421環(huán)境條件洋山誨區(qū)位于北亞煽帶南嫌的東亞季鳳盛行區(qū)，受季鳳影響冬冷夏熱，四季分明,降爾充淋氣候變化復(fù)雜o在大橋區(qū)域50km范圍內(nèi)分布多個氣象水文觀測治氣象條竹分需資料匸姿依據(jù)析區(qū)周邊顯的氣嫁觀測資料的統(tǒng)訂經(jīng)綜合統(tǒng)計分析,本區(qū)主養(yǎng)氣彖條件如下閥;1、氣溫多年平均氣溫：158度歷年最拓氣溫：37.5度歷年辰低氣溫：79度鼠熱月平均氣溫：27.0度城冷月平均氣溫：6.0度2、降水多年平均降水屋：1100.0mm,歷年最人降水雖:：1603.9mm歷年過程庶人降雨

3、呈：4346mm降水日數(shù)：134d/y3、相對濕度本區(qū)相對濕度的年變化不大，年平均相對濕度為80%,最大月平均濕度為86%,出現(xiàn)莊六月份，最小月平均溫度為72%,出現(xiàn)在12月份?；鶞?zhǔn)期：100年；設(shè)計使用壽命：100年；維修成本：高422環(huán)境指數(shù)計算由以上壞境條件和免修期和維修成本的恬況，町以通過農(nóng)4-1來汁算其壞境指數(shù)：表4-1環(huán)境指銃的計算Fable4-1EnvironmentIndex'scalculation環(huán)境類別計關(guān)公式環(huán)境指數(shù)祇臺橋墩承臺橋墩標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境1()0100免修期100年30維修成本高10溫度15.8X?0濕度72%10水環(huán)境干濕循環(huán)+浪戲區(qū)浪抿區(qū)20氯鹽33003

4、30020凍越6.06.00合計1904.3耐久指數(shù)計算431材料選用本次進(jìn)行耐久性評價的是段5X30m連續(xù)梁橋的卜部墩柱和承臺。1）混擬土混凝土材料見表4-21671：表42材料表Tabic4-2Materialstable名稱承臺橋墩混凝土強皮等級C50C55水泥種類高爐礦渣水泥髙爐礦渣水泥拶合料粉煤灰和礦渣粉煤灰和礦渣摻和R%70%70%骨料最人粒徑/mm25mm25mm粗骨料吸水率必2%2%塌落度血122cm22cm水灰比0.290.29單位體積用水址（kg/mJ134139單位體積水泥材料用童（kg/m3）145145單位體積氯鹽含址（kg/mJ0.0250.0252）鋼筋I(lǐng)、承臺承

5、臺為下部結(jié)構(gòu)的重要受力構(gòu)件,采用4>8mm、蟲12mm、16mmx028mm、b32mm五種類型fl徑的鋼筋。600mmPHC管樁樁頂設(shè)耗巾8mm間距20cm的鋼筋網(wǎng)片，承臺底部縱向配K2±32mm間距20cm的鋼筋，橫向配置蟲28據(jù)安居為15cm的鋼筋;承臺頂部配輕縱向少16mm,間距20cm的鋼筋，橫向配宜16mm間距15cm的鋼筋，承臺側(cè)面配置蟲12mm,間距為20cm的封閉鋼筋,為了保證承臺頂懇鋼筋的定位，頂?shù)讓愉摻罹W(wǎng)間設(shè)HH6mm間距為60cm的豎向支撐鋼筋。承臺配筋如圖所示。2,墩柱配筋敢身為下部結(jié)構(gòu)的暇要受力構(gòu)件，中墩采用蟲12mm、蟲16mm、20mm.e28m

6、m和d32mm五種類型直徑的鋼筋，墩身筱|R1縱向笊側(cè)配譽9蟲28mm的主筋，橫向單側(cè)配進(jìn)2X10蟲32mm上筋，凹槽於側(cè)配K10*i?20mm±筋，L筋間距約15cm,墩身截面內(nèi)合計主筋78根。墩身頂面設(shè)置鎖向132mm縱向116mm.間距15cm的鋼筋網(wǎng).并與墩身主筋相焊接.432構(gòu)造圖截面和尺寸見圖44圖47。L227514102275L1圖43橋城正互面圖Fig.43Piersfrontelcvationalicu圖4橋墩側(cè)互面圖Fig.4-4Pierssideview6002000l圖20002000!60Q72004-5承臺平面圖Figure4-5Capplanicu圖4

7、6承臺配筋圖Figure4-6Thecap*sreinforcementfigure圖47橋墩配筋圖Figure4-7ThePiersrcinfoixicmcnlfigure433耐久指數(shù)計算由表349和表4-2圖橋墩和樂臺的耐久扌呂數(shù)的計算過程及結(jié)果如及4-3：表43耐久指數(shù)計算過程Tabic4-3DurabilihindexcalculationprocessIJ欄冃條件得分承臺橋墩承臺橋燉11一級結(jié)構(gòu)工程師（是/否）是是22從爭設(shè)訃工作的年數(shù)1010332構(gòu)件的圮小橫問尺寸5）當(dāng)小于0.5m時，取0.5m4.81.0540分析斷面的上部是否有小斷面存在（是/香）否否003保護層厚度（cm

8、）8740304受力鋼筋表面涂層（mm）00005主筋的排數(shù)2210.592主筋凈間距（cm）16.813粗骨料宜徑（cm）2.52.56構(gòu)造鋼筋配筋率0.30.3337溫度裂縫指數(shù)0.500108恒拔引起的彎曲裂縫寬皮/允許值0020209保護層表示清楚（是/否）否否-5-510施工時足占有監(jiān)測措施是足00運營時是否有監(jiān)測搭施否否00II施工旳是香有檢査惜施是是00運背時足否冇檢杳描施是是5521水泥類型（普通水泥/添加摻令料的水泥）添加播合物的水泥添加捧合料的水泥552細(xì)骨料吸水率（%）1122粗骨料吸水率（11粒徑范圉標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)003粉煤摻量（%）硅粉捧呈（%）70%070%077凍慰顯苦

9、時是否合理使用引氣劑、引P足是00減水劑或高性能減水劑（是4?4塌落度（cm）22cm22cm)0105水灰比（292921216單位體積的用水雖（kg/m?枇含E0.202338是否有口動計量記錄裝宜時是是44件料儲備設(shè)備上方圧否設(shè)頂棚&是22細(xì)骨料表面水率的管理（）:11221足否艮冇施工員證是是22工作年限（yr）101012122接收現(xiàn)場足古冇監(jiān)理常駐（是/占）是是00足杏對到達(dá)制造現(xiàn)場的毎批材料的計繪記錄進(jìn)行配合比確認(rèn)是是003工程指揮人員展否常駐工地是是0(1混凝土自由下落的高度（m）0.50.500從-個澆注點開始的址大澆注速度（111%）101

10、01010振搗密實方式內(nèi)部振搗內(nèi)部扳搗004鋼筋形狀是否按原定尺寸加工是是225墊塊類型水泥砂漿水泥砂漿0()墊塊的數(shù)呈4400綁扎鋼筋的鐵絲定否經(jīng)過除銹處理否否00是否所有泱絲向內(nèi)側(cè)彎曲否否006表面模板的類型無無007構(gòu)件表ifti的防護無無008連接模板材料的金JM部分是否殘留在混凝上保護層內(nèi)i*r-10-10推形空穴填允材料的種類水泥砂槳水泥砂漿00嵌塊是否經(jīng)過除銹處理否009支推系統(tǒng)的種類反復(fù)使月反復(fù)使用2210表面養(yǎng)護的方式（保濕膜/普通養(yǎng)護普通5養(yǎng)護時間（n>7700對嚴(yán)寒中的混讎土進(jìn)行了防嚴(yán)寒養(yǎng)護（M/）對酷熱中的混凝土進(jìn)行了防酷熱養(yǎng)護是是是M00（是/否）11施工縫的施

11、丄方法無無()0施工縫的澆注類型無無00合計：2,160.2199.5190.2注：耐久指數(shù)計尊過程中需特別說明的地方：I）東珞人橋足我國第一座頁正意義上的跨海人橋卜氣因此冇關(guān)技術(shù)人員資質(zhì)均采用最高等級，從業(yè)年限均采用10年。2）在計算溫度裂縫時.由丁缺少內(nèi)外部溫度數(shù)據(jù).占慮到承臺體積較為龐大.在此収詛度裂縫指數(shù)為05.橋墩溫度裂縫指數(shù)為0。3）考慮到歡臺和橋壤的受力特點.認(rèn)為主耍以受爪為主.不矢因恒載作用而山現(xiàn)裂綻。因此承臺和橋墩的裂縫寬度限值取04）由于無現(xiàn)場施工的資料.因此不考慮澆注速度和澆注侖度對値久性的影響。5養(yǎng)護天數(shù)按7天計算。4.4耐久性評價K承臺由表41計算得出的承臺的環(huán)境指數(shù)

12、：S；二凡+乂（丄）=190,由表43得到典耐久指數(shù)：7；=30+Xr（/,./）=1995,因T>Sp，所以該承臺耐久性評價滿足要求。2、橋墩由表4-1II-算得出橋墩的環(huán)境后數(shù)：=.+）=190,由農(nóng)43得到其耐久指數(shù)：7f=3O+£7（/,./）=19O5,T*Sp,一次該橋墩耐久性評價滿足耍求。3、對指數(shù)耐久性方法的評價通過對東海大橋某橋墩的咐久性設(shè)計評價，證明了該方法具有操作簡單，分析淮確、適用性強等-系列優(yōu)點。本文首先對國內(nèi)外關(guān)干混凝上耐久性方血的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并對口前的兒種耐久性垃計方法進(jìn)行了比較和分析，指出了冃前研究中的不足。其次論述了海洋環(huán)境的特點，橋墩

13、的選型與構(gòu)造，混凝上橋墩兒種常見的耐久性破壞形式及真機理和影響因索C海洋壞境卜混凝土橋墩的耐久性破壞是多種因索共同作用的結(jié)果，作用機埋復(fù)雜，用單-因素作用下的耐久性破壞?？諄磉M(jìn)行耐久性設(shè)計是不適當(dāng)?shù)?quot;而指數(shù)法能夠綜合全血地將壞境因素、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造、材料和配比、施工和養(yǎng)護等各個因素考慮進(jìn)去，且可以根擁対久性研究的發(fā)展帖況對指數(shù)進(jìn)行調(diào)整，因此將氏用于復(fù)雜惡劣壞境卜的混凝上結(jié)構(gòu)的諭久性設(shè)計具仃很大優(yōu)勢。本文根據(jù)壞境因素和設(shè)計、施工和運營各個階段對混凝上耐久性的彩響不同,蘋片指數(shù)法，建立一食混凝上耐久性設(shè)計的體系，開以樂海大橋某段橋梁的承臺和橋墩為例，對該設(shè)計方法的使用進(jìn)行了簡單介紹.本文主要

14、成果如卜：(1) 根據(jù)海洋環(huán)境下混凝上橋墩耐久性破壞的特點，結(jié)合結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限、維修成本簡低、影響混凝士耐久性破壞的各個壞境因素，給出了壞境指數(shù)的計算公式。(2) 將混凝土構(gòu)筑物從構(gòu)思到建成，分成設(shè)計和構(gòu)造、材料選用和配比、施工和養(yǎng)護等三個階段，并根據(jù)毎個階段中對混凝上耐久性有彩響的毎-小過程進(jìn)行謝久指數(shù)賦值，給出了耐久指數(shù)的計算公式。(3) 根據(jù)環(huán)境指數(shù)和耐久指數(shù)的計算，建立了一套基卩指數(shù)法的混凝土橋墩耐久性設(shè)計方法。(4) 以東海大橋某橋墩為例，對該方法的實用性進(jìn)行了驗證"該實例表明，本文的耐久性指數(shù)評價法是可行的。5.2不足與展望海洋環(huán)境卜的混凝土橋墩咐久性破壞是個非常箜雜的過程，無論用單一的碳化?？?、氯離子侵蝕模羽、凍融破壞模羽還是緘骨科破壞模羽都無法對其進(jìn)行恰肖的描述"考慮到這些模型的得出大部分是基J室內(nèi)試臉或現(xiàn)場檢測但原始資料占仃不足的情況下建立的，為將這些模型應(yīng)用到實際的時久性設(shè)計屮，其效果是有疑問的“考慮到以上幾點，仍有如下問題需要解決：（1）多重環(huán)境兇索共同作用導(dǎo)致的I耐久性破壞中，毎個因索所扮演的用色不冋。住本文中，環(huán)境指數(shù)的確定是山各個單i因素虹獨作