城市立交钢筋混凝土桥梁设计耐久性能研究.pdf

《城市立交钢筋混凝土桥梁设计耐久性能研究》课题总报告 城市立交钢筋混凝土桥梁设计 耐久性能研究课题总报告 BSY-KQ02-2000-241 北京市市政工程设计研究总院研究所 二零零零年十二月 目 录 一、概述 二、主要研究内容 三、城市立交钢筋混凝土桥梁结构主要损坏形式 1、物理和电化学作用 2、混凝土内部的化学反应 3、混凝土缺陷 四、影响城市立交桥梁结构耐久性的主要因素 1、使用环境 2、原材料特性 3、设计 4、施工 五、提高城市桥梁结构耐久性的主要措施 1、混凝土材料质量及外掺剂 2、设计 3、施工 4、维护 六、城市立交桥梁耐久性设计方法 1、环境指数 2、耐久指数 七、经济效益分析 八、结论与结语 参考文献 一、概述 桥梁的耐久性设计在国外是近十几年提出的，美国1984 年报道，仅 就桥梁而言，57.5 万座钢筋混凝土桥，一半以上出现钢筋腐蚀破坏，40% 承载力不足和必须修复与加固处理。当年的修复费为54 亿美元；英国修 复费为每年50亿英镑；加拿大发生了范围较大的桥梁混凝土碱集料反应。 因此在近十年内新建的大型桥梁中，明确提出了使用年限要求，如北欧 的一些跨海大桥设计寿命为 70～120年，香港的青马大桥，设计寿命120 年，这也仅仅针对某一特殊工程，从桥梁设计规范中体现耐久性设计， 在国外也是试行阶段，目前没有一个明确的有关使用寿命的桥梁设计规 范。因此对我们来讲，没有成熟经验可以借鉴，只能参考。 在国内，二零零零年一月十日国务院颁布的《建设工程质量管理条 例》（中华人民共和国国务院令第 279 号）第二十一条明确指出：“设计 文件应当符合国家规定的设计深度要求，注明工程合理使用年限”，从而 将我国结构的耐久性能要求提到了一个新高度。我国现行的桥梁结构设 计规范没有结构耐久性部分，因此进行桥梁结构的耐久性调查研究，编 制桥梁混凝土结构耐久性设计规范势在必行。从五六十年代开始，一些 大的研究单位如中国建筑科学研究院、中国水利水电研究院、清华大学 等，就开始了有关混凝土结构耐久性的单项研究，取得了丰硕的成果， 特别是中国水利水电科学研究院在国家“九五”攻关课题中更是提出了 冻融方面定量化设计的概念及方法，但影响桥梁耐久性的因素是多方面 的，有时是多重因素的综合影响，因此，有关混凝土耐久性定量设计方 面的基础研究还远远进行得不够，这是一个世界性的难题。 1975 年北京建成了国内首座大型的城市立交－－复兴门立交，随着 二环、三环、四环及京石、京津塘、机场、京沈等高速路的建成通车， 北京目前城市立交数目已达到二百余座，每座立交桥梁数目不等，个别 立交桥梁多达二十余座。建成年代分七十、八十、九十三个年代，最早 建成的城市立交桥梁距今已有二十多年，早期建成的部分桥梁结构已经 出现了不同形式的损坏。分析这些桥梁的使用和损坏状况，找出桥梁损 坏的原因，并且提出保证桥梁耐久性的对策措施，对提高城市桥梁建设 水平有非常重要的指导意义。 本课题从对北京市城市立交(二、三环路)桥梁普查入手，进行耐久 性方面的调查研究。在普查的基础上，选取不同建设年代建成的典型立 交进行结构耐久性指标的重点检测，得出了城市立交桥梁的主要损坏形 式；对损坏形式进行综合分类，分析得出影响城市桥梁耐久性的主要因 素。在此基础上提出了现阶段提高城市桥梁耐久性的主要措施。在本课 题的最后，从影响城市立交桥梁耐久性的主要因素出发，提出了桥梁耐 久性设计的设计方法。 本课题的一些成果已经在北京四环路、京开路等重点工程中得到了 应用。同时为实现桥梁耐久性设计提供了可靠的试验数据。 本课题研究成果以课题报告形式给出。各报告名称如下： 1、课题总报告：《城市立交钢筋混凝土桥梁设计耐久性能研究课题 总报告》 2、课题分报告之一：《北京市城市立交桥梁结构普查报告》 3、课题分报告之二：《北京市城市立交桥梁档案使用手册》 4、课题分报告之三