荷载作用下混凝土桥墩耐久性研究进展

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发布时间：2021-09-16

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荷载作用下混凝土桥墩耐久性研究进展
李根涛，方从启
(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)
摘要：耐久性设计是保证混凝土构筑物实现设计使用年限的重要手段。由于目前关于}昆凝土结构的耐久性设计
中没有考虑荷载作用对其耐久性的影响，造成了一些混凝土建筑物在远未达到设计使用年限时便出现不得不大修
的情况。为了说明荷载作用对混凝土桥墩耐久性性能的影响，结合桥墩的受力形式和常见环境导致的耐久性破
坏，介绍了目前关于荷载作用对混凝土构件抗冻融性能、抗碳化性能和抗氯离子侵蚀性能影响的研究成果，得到了
荷载因素是影响混凝土桥墩耐久性的重要因素的结论，同时指出了目前关于这方面研究存在的不足。
关键词：荷载作用；混凝土；碳化；冻融循环；氯离子侵蚀
中图分类号：U24 文献标志码：A 文章编号：1008—1933(2014)O1—118—04
Research of the influence of loading on the durability
of concrete bridge piles
LI Gentao，FANG Congqi
(School of Naval Architecture，Ocean&Civil Engineering，Shanghai Jiaotong University，Shanghai 200240，China)
Abstract：Durability design is an important means to ensure concrete structures achieving their design life span． As a result of
unconsidered of loading’S expect on the durability design of concrete constructor．Many of them have to be overhauled far from reaching
their design life span．To illustrate the impact of loading on the durability performance of concrete piers，the resent research results about
loading’S impact on concrete members resistance to freeze／thaw，carbonation and chloride ion erosion has been introduced by combine
them with the form of loading on piers．A conclusion has be made that loading is an important factor on the performance of concrete
piers．The lack of the research on this field has been point out，also．
Key words：loading；concrete；carbonation；freeze—thaw cycles；chloride ion penetration
0 引言
混凝土结构的耐久性是指在设计确定的环境作
用和维修、使用条件下，结构构件在设计使用年限内
保持其适用性和安全性的能力 -21。根据国外学者
提出的五倍定律，每在设计施工阶段少投入1美元，
正常维修时需要投入5美元，大修时需要投入25美
元，彻底修整时需要投入125美元。据不完全统计，
截止到2010年，我国拥有5O万座桥梁，且每年开工
建设的有一万余座。为了提高混凝土结构物的耐久
性，国内外学者进行了大量的研究。其研究范围主
要包括材料耐久性研究和结构耐久性研究两个方
面。其中材料耐久性的许多结论和经验公式已经在
工程中取得了很好的应用和验证。但在目前的耐久
收稿日期：2012-09—18
作者简介：李根涛(1986一)，男，硕士研究生，主要从事混凝土耐久
性方面的研究工作。
基金项目：铁道部科研项目(J2011Go03)
E—mail：ligentao8610@ 126．con
性设计中，仅考虑环境作用、使用年限、材料配比和
保护层厚度，忽略了荷载作用与环境因素耦合对构
件耐久性的影响。
桥墩作为桥跨中点的竖向支撑，具有两个主要
的功能：把上部结构的竖向荷载传递到基础和抵抗
作用在桥梁上的水平力。在传统设计上，桥墩主要
用来抵抗竖向力，但是现在越来越多的设计考虑用
桥墩来抵抗地震产生的侧向荷载 J。因此，对于服
役的桥墩，既要考虑上部结构本身重量产生的恒载
作用，也要考虑上部列车、风载、水流冲击等活载以
及地震作用等偶然荷载对桥墩耐久性的影响。
实践经验表明，引起混凝土结构劣化的主因按
重要性由高到低依次排序为钢筋锈蚀、暴露于冻一融
循环、碱一硅反应和硫酸盐侵蚀 J。钢筋产生锈蚀
所需要的氧气、水分均需透过保护层才能到达内部
钢筋表面。因此，保护层混凝土的老化和氯离子侵
蚀是钢筋产生锈蚀的最主要因素，对于跨海大桥桥
墩，其耐久性设计的重点是提高其混凝土抗碳化、抗
氯离子侵蚀、抗冻融破坏的性能。而考虑荷载作用