海洋环境下预应力混凝土桥梁耐久性分析与设计

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发布时间：2021-09-16

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海洋环境下预应力混凝土桥梁耐久性分析与设计
李成绩t，陆春华z
( 苏州二建集团设计研究院有限公司，江苏苏州 215131；
江苏大学土木工程与力学学院，江苏镇江212013)
『摘要1 为了研究海洋环境下氯离子侵蚀引起的混凝土结构耐久性行为，在重点考虑材料、环境、混凝土应力水平以及表
层对流区影响的基础上，建立了预应力混凝土氯离子侵入扩散模型；随后，基于预应力混凝土桥粱结构耐久性失效的特点，
提出了以预应力筋临界锈蚀作为耐久性极限状态的标志；并在各随机变量统计分析的基础上，采用Monte—Carlo方法研究了
不同水胶比、不同保护层厚度时的可靠指标变化情况。得出了给定目标可靠指标下预应力筋的最小保护层厚度。相关研究成
果可以为工程设计提供一定参考。
『关键词1 预应力混凝土桥梁；海洋环境；耐久性；保护层厚度；可靠指标
[中图分类号]TU528．571 【文献标识码】A [文章编号]1005-6270(2012)02-0047-04
Durability Analysis and Design of Prestressed Concrete Girder Bridge in M arine
Environment
LI Cheng-ji LU Chun-hua2
(1．Suzhou Second Construction Group Designing Institute Coltd，Suzhou Jiangsu 215131 China；
2．Faculty of Civil Engineering and Mechanics，Jiangsu University，Zhe~iang Jiangsu 212013 China)
Abstract： In order to study the durability behavior of concrete structure caused by chloride attack in marine
environment，a calculated model for chloride ingress in prestressed concrete is built，which mainly takes mate—
rial property，environment，stress level of concrete and surface convection into account．Then，considering the
character of durability failure for presstressed concrete bridge structure， the durability limit state is defined as
the initiation of prestressing steel’S corrosion． Based on the statistic results of relevant random variables， the
reliability indexes under various water-binder ratio and cover thickness are studied with Monte-Carlo simula··
tion；and the minimum cover thickness are proposed to satisfy certain target reliability index．Analytical results
can provide some reference to engineering durability design．
Key words：prestressed concrete bridge；marine environment；durability；cover thickness；reliab ility index
0 引言
世界范围内，混凝土桥梁耐久性缺陷及其造成的巨大
维修费用已成为各国面对的现实问题，其中有不少预应力
混凝土桥梁[11。有统计资料表明四，美国现有10．8万座预应
力混凝土桥梁中，许多在今后的1O一30年中需要大修和更
换。而来自海洋环境的氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀．并由此
产生的结构耐久性下降是其中的一个主要原因。因此，为了
提高混凝土结构的耐久性，各国组织从材料、环境、施工以
及构造等方面提出了相应的设计指南和寿命预测理论臣围。
然而，我国《指南同时也指出相关内容只是一种基于
现有认识的近似判断和估计，并不能根据目标可靠指标要
求进行满足设计使用年限的耐久性设计。另外，国内学者嗍
基金项
．
目：国家自然科学基金项目(50908103)；
也提出了一些混凝土结构耐久性设计的方法。这些方法理
论性很强，但不能与我国现行规范的设计表达方式相协调，
应用性不高。
针对上述问题，笔者在对海洋环境下预应力混凝土桥
梁结构耐久性可靠指标分析的基础上．提出了与现行规范
设计方法相一致的、基于分项系数的耐久性设计方法，可为
相关桥梁工程的耐久性设计提供参考。’
1 预应力混凝土氯离子侵入模型
氯离子在混凝土中的迁移是一个极为复杂的过程，是
扩散、毛细吸附、渗透等运动形式的复合体。对于沿梅混凝