海洋环境下的混凝土桥墩耐久性设计实例

1、海洋环境下的混凝土桥墩耐久性设计实例为了展现该方法曲设计过稈，现以东海大桥杲桥墩和承令为桝k对其环境指数和耐久指数进行计算，以判惭戏足否満足耐久性设il耍求F41东海大桥简介东海大桥北起上悔市南汇县芦潮港镇客运码头以东约5km的南/嘴处，经小乌龟岛、大乌龟岛.颗珠山岛、小洋山岛等岛屿，南至小洋山.芦期港锢为一港II城做位F南汇县东南丫舟芦公路直达，交51方便。大乌龟小洋山诸列岛位于刃山肝品西北的崎岖列甜，长江口和杭州湾的汇合处*衬政区划决JS干浙江省舟山市酥泗线.南距宁放北仑港约90kmr北距长江口灯船越65kmo下图中图4.为东海大桥的地理图.图*2为余海人桥总体閤“34.1东海大桥地理图&

2、#174;4.2东海大瞬Fig4IPteiocaunnofBonghatBridgeFig4.2DpnghiBridge丄？环境指数计算421环境条件洋山誨区位于北亚煽带南嫌的东亚季凤盛行区，受季凤影响冬冷夏热，四季分明,降爾充淋气候变化复杂o在大桥区域50km范围内分布多个气象水文观测治气象条竹分需资料匸姿依据析区周边显的气嫁观测资料的统订经综合统计分析,本区主養气彖条件如下阀;1、气温多年平均气温：158度历年最拓气温：37.5度历年辰低气温：79度鼠热月平均气温：27.0度城冷月平均气温：6.0度2、降水多年平均降水屋：1100.0mm,历年最人降水虽:：1603.9mm历年过程庶人降雨

3、呈：4346mm降水日数：134d/y3、相对湿度本区相对湿度的年变化不大，年平均相对湿度为80%,最大月平均湿度为86%,出现庄六月份，最小月平均温度为72%,出现在12月份。基准期：100年；设计使用寿命：100年；维修成本：高422环境指数计算由以上坏境条件和免修期和维修成本的恬况，町以通过农4-1來汁算其坏境指数：表4-1环境指銃的计算Fable4-1EnvironmentIndex'scalculation环境类别计關公式环境指数祇台桥墩承台桥墩标准环境1()0100免修期100年30维修成本高10温度15.8X?0湿度72%10水环境干湿循环+浪戲区浪抿区20氯盐33003

4、30020冻越6.06.00合计1904.3耐久指数计算431材料选用本次进行耐久性评价的是段5X30m连续梁桥的卜部墩柱和承台。1）混擬土混凝土材料见表4-21671：表42材料表Tabic4-2Materialstable名称承台桥墩混凝土强皮等级C50C55水泥种类高炉矿渣水泥髙炉矿渣水泥拶合料粉煤灰和矿渣粉煤灰和矿渣掺和R%70%70%骨料最人粒径/mm25mm25mm粗骨料吸水率必2%2%塌落度血122cm22cm水灰比0.290.29单位体积用水址（kg/mJ134139单位体积水泥材料用童（kg/m3）145145单位体积氯盐含址（kg/mJ0.0250.0252）钢筋I、承台承

5、台为下部结构的重要受力构件,采用4>8mm、虫12mm、16mmx028mm、b32mm五种类型fl径的钢筋。600mmPHC管桩桩顶设耗巾8mm间距20cm的钢筋网片，承台底部纵向配K2±32mm间距20cm的钢筋，横向配置虫28据安居为15cm的钢筋;承台顶部配轻纵向少16mm,间距20cm的钢筋，横向配宜16mm间距15cm的钢筋，承台侧面配置虫12mm,间距为20cm的封闭钢筋,为了保证承台顶恳钢筋的定位，顶底层钢筋网间设HH6mm间距为60cm的竖向支撐钢筋。承台配筋如图所示。2,墩柱配筋敢身为下部结构的暇要受力构件，中墩采用虫12mm、虫16mm、20mm.e28m

6、m和d32mm五种类型直径的钢筋，墩身筱|R1纵向笊侧配誉9虫28mm的主筋，横向单侧配进2X10虫32mm上筋，凹槽於侧配K10*i?20mm±筋，L筋间距约15cm,墩身截面内合计主筋78根。墩身顶面设置锁向132mm纵向116mm.间距15cm的钢筋网.并与墩身主筋相焊接.432构造图截面和尺寸见图44图47。L227514102275L1图43桥城正互面图Fig.43Piersfrontelcvationalicu图4桥墩侧互面图Fig.4-4Pierssideview6002000l图20002000!60Q72004-5承台平面图Figure4-5Capplanicu图4

7、6承台配筋图Figure4-6Thecap*sreinforcementfigure图47桥墩配筋图Figure4-7ThePiersrcinfoixicmcnlfigure433耐久指数计算由表349和表4-2图桥墩和乐台的耐久扌呂数的计算过程及结果如及4-3：表43耐久指数计算过程Tabic4-3DurabilihindexcalculationprocessIJ栏冃条件得分承台桥墩承台桥燉11一级结构工程师（是/否）是是22从爭设讣工作的年数1010332构件的圮小横问尺寸5）当小于0.5m时，取0.5m4.81.0540分析断面的上部是否有小断面存在（是/香）否否003保护层厚度（cm

8、）8740304受力钢筋表面涂层（mm）00005主筋的排数2210.592主筋净间距（cm）16.813粗骨料宜径（cm）2.52.56构造钢筋配筋率0.30.3337温度裂縫指数0.500108恒拔引起的弯曲裂缝宽皮/允许值0020209保护层表示清楚（是/否）否否-5-510施工时足占有监测措施是足00运营时是否有监测搭施否否00II施工旳是香有检査惜施是是00运背时足否冇检杳描施是是5521水泥类型（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细骨料吸水率（%）1122粗骨料吸水率（11粒径范圉标准标准003粉煤掺量（%）硅粉捧呈（%）70%070%077冻慰显苦

9、时是否合理使用引气剂、引P足是00减水剂或高性能减水剂（是4?4塌落度（cm）22cm22cm)0105水灰比（292921216单位体积的用水虽（kg/m?枇含E0.202338是否有口动计量记录装宜时是是44件料储备设备上方圧否设顶棚&是22细骨料表面水率的管理（）:11221足否艮冇施工员证是是22工作年限（yr）101012122接收现场足古冇监理常驻（是/占）是是00足杏对到达制造现场的毎批材料的计绘记录进行配合比确认是是003工程指挥人员展否常驻工地是是0(1混凝土自由下落的高度（m）0.50.500从-个浇注点开始的址大浇注速度（111%）101

10、01010振捣密实方式内部振捣内部扳捣004钢筋形状是否按原定尺寸加工是是225垫块类型水泥砂浆水泥砂浆0()垫块的数呈4400绑扎钢筋的铁丝定否经过除锈处理否否00是否所有泱丝向内侧弯曲否否006表面模板的类型无无007构件表ifti的防护无无008连接模板材料的金JM部分是否残留在混凝上保护层内i*r-10-10推形空穴填允材料的种类水泥砂桨水泥砂浆00嵌块是否经过除锈处理否009支推系统的种类反复使月反复使用2210表面养护的方式（保湿膜/普通养护普通5养护时间（n>7700对严寒中的混讎土进行了防严寒养护（M/）对酷热中的混凝土进行了防酷热养护是是是M00（是/否）11施工缝的施

11、丄方法无无()0施工缝的浇注类型无无00合计：2,160.2199.5190.2注：耐久指数计尊过程中需特别说明的地方：I）东珞人桥足我国第一座頁正意义上的跨海人桥卜气因此冇关技术人员资质均采用最高等级，从业年限均采用10年。2）在计算温度裂缝时.由丁缺少内外部温度数据.占虑到承台体积较为庞大.在此収诅度裂缝指数为05.桥墩温度裂缝指数为0。3）考虑到欢台和桥壤的受力特点.认为主耍以受爪为主.不矢因恒载作用而山現裂绽。因此承台和桥墩的裂缝宽度限值取04）由于无现场施工的资料.因此不考虑浇注速度和浇注侖度对値久性的影响。5养护天数按7天计算。4.4耐久性评价K承台由表41计算得出的承台的环境指数

12、：S；二凡+乂（丄）=190,由表43得到典耐久指数：7；=30+Xr（/,./）=1995,因T>Sp，所以该承台耐久性评价满足要求。2、桥墩由表4-1II-算得出桥墩的环境后数：=.+）=190,由农43得到其耐久指数：7f=3O+£7（/,./）=19O5,T*Sp,一次该桥墩耐久性评价满足耍求。3、对指数耐久性方法的评价通过对东海大桥某桥墩的咐久性设计评价，证明了该方法具有操作简单，分析淮确、适用性强等-系列优点。本文首先对国内外关干混凝上耐久性方血的研究现状进行了总结，并对口前的儿种耐久性垃计方法进行了比较和分析，指出了冃前研究中的不足。其次论述了海洋环境的特点，桥墩

13、的选型与构造，混凝上桥墩儿种常见的耐久性破坏形式及真机理和影响因索C海洋坏境卜混凝土桥墩的耐久性破坏是多种因索共同作用的结果，作用机埋复杂，用单-因素作用下的耐久性破坏模空來进行耐久性设计是不适当的"而指数法能够综合全血地将坏境因素、结构和构造、材料和配比、施工和养护等各个因素考虑进去，且可以根拥対久性研究的发展帖况对指数进行调整，因此将氏用于复杂恶劣坏境卜的混凝上结构的谕久性设计具仃很大优势。本文根据坏境因素和设计、施工和运营各个阶段对混凝上耐久性的彩响不同,苹片指数法，建立一食混凝上耐久性设计的体系，开以乐海大桥某段桥梁的承台和桥墩为例，对该设计方法的使用进行了简单介绍.本文主要

14、成果如卜：(1) 根据海洋环境下混凝上桥墩耐久性破坏的特点，结合结构设计使用年限、维修成本简低、影响混凝士耐久性破坏的各个坏境因素，给出了坏境指数的计算公式。(2) 将混凝土构筑物从构思到建成，分成设计和构造、材料选用和配比、施工和养护等三个阶段，并根据毎个阶段中对混凝上耐久性有彩响的毎-小过程进行谢久指数赋值，给出了耐久指数的计算公式。(3) 根据环境指数和耐久指数的计算，建立了一套基卩指数法的混凝土桥墩耐久性设计方法。(4) 以东海大桥某桥墩为例，对该方法的实用性进行了验证"该实例表明，本文的耐久性指数评价法是可行的。5.2不足与展望海洋环境卜的混凝土桥墩咐久性破坏是个非常箜杂的过程，无论用单一的碳化模空、氯离子侵蚀模羽、冻融破坏模羽还是緘骨科破坏模羽都无法对其进行恰肖的描述"考虑到这些模型的得出大部分是基J室内试脸或现场检测但原始资料占仃不足的情况下建立的，为将这些模型应用到实际的时久性设计屮，其效果是有疑问的“考虑到以上几点，仍有如下问题需要解决：（1）多重环境凶索共同作用导致的I耐久性破坏中，毎个因索所扮演的用色不冋。住本文中，环境指数的确定是山各个单i因素虹独作