考虑 荷载 影响的桥 梁混凝土结构耐久性设计
邓春 林 。熊建 波 ，王 明军 ，王胜 年 -
(1．水 工 构造 物耐 久性技 术 交通运 输 行 业重 点实验 室，广 东 广 州 510230；
2．中交 四航 工程 研 究院 有 限公 司 ，广东 广 州 510230)
摘 要 ：为更好地指导海洋环境{昆凝土 结构 耐久性使用寿命设 计 ，采 用试验研 究弯拉荷 载对混凝 土氯离子扩
散系数的影响 ，结合菲克第二定律提 出考虑荷 载影 响 的桥梁混 凝土结 构耐久 性设计 方法 。研究 结果表 明 ，承受弯
拉 荷载与不承受荷载试件扩散 系数 控制指标 的比值 D ／D。与 应力水平 成 指数关 系。针对 国内某 大桥初步 设计
确定的典型构件及所处环境参 数等 ，引入弯拉荷载对混 凝土氯离子扩散系数 的影 响 ，建立 了“设 计使用寿命 一氯离
子扩散系数控制指标”间的对应关系 ，给出了达到设计使用寿命要求 的 28 d氯离子扩散系数控制指标 。
关 键 词 ：桥 梁 ；混 凝 土 结 构 ；氯 离子 扩 散 系数 ；弯拉 荷 载 ；应 力 水 平 ；耐 久性 设 计
中图分类号 ：U445．57 文献标 志码 ：A 文章编号 ：1671—7767(2013)01～0013—04
1 前 言
现 有 桥梁混 凝 土结 构 耐久性 研究 主要 集 中在 内
河 桥梁 l1 ]，随着 大量 跨 海 大 桥 的 规划 建 设 ，迫 切需
要 研究 海 洋环境 下 基于 氯盐 腐蚀 的混 凝 土结 构耐久
性 设计 模 型 。但 是 目前 针对 混凝 土结 构耐 久性 寿命
预 测 的模 型大部 分 基 于 菲 克 第 二定 律 ，基 本 没有 考
虑荷 载 因素 对结 构耐 久性 的影 响口]。
钢筋混 凝土结 构 长期 承 受弯 拉荷 载作 用 会诱 导
微 裂 纹 的形 成 与 扩 展 ，为外 界 侵 蚀 介质 提 供 便捷 通
道 ，加 速氯离子 渗透和钢筋锈 蚀 ，导 致结 构提前 失效 。
混凝 土承受 的拉应力越 大 ，混凝土 氯离子 扩散 系数也
相应 增大 ]。本 文通 过 室 内试 验研 究 混凝 土 氯 离子
扩散 系数与弯拉 荷载应力 水平 的关 系 ，结合 基 于菲 克
第二定 律 的构 件寿命预测模 型 ，进行 国内滨海 环境某
大桥 混凝土结 构耐久性设计 。
2 弯拉 荷 载对 氯离 子扩 散 系数 的影 响
2．1 试 件成 型
桥 梁混 凝土 结构 较多 采 用 C40～C50等 级 的混
凝 土 ~7]，水 胶 比一 般 为 0．32～0．36。按 照水 胶 比
0．35、胶 凝 材 料 用 量 420 kg／m。(其 中 粉 煤 灰 掺 量
2O ，矿 粉掺 量 40 )成 型 100 mmx 100 mm×500
mm 的混凝 土试 件 ，测 定 弯 拉 荷 载 对 混 凝 土 氯 离 子
扩散 系数 的影 响 。
试验 原材 料 ：水 泥 为 广州 市 珠 江 水 泥有 限公 司
生产 的 粤秀 P ·Ⅱ42．5级 硅 酸盐 水 泥 ；粉煤 灰 为 沙
角 电厂 提供 的 I级 粉煤 灰 ；矿 粉 为 韶 钢嘉 羊 $95矿
粉 ；细骨 料 为西 江 中砂 ；粗 骨料 为惠 州粲 泰基石 场生
产 的 5～20 mm 的粗 骨 料 (花 岗岩碎 石 )；减水 剂 为
聚羧酸 高效 减水 剂 ，减水率 为 25．2％。
2．2 试 验方 法及 过程
为研 究 弯拉 荷载 与腐蚀 介质 耦合 作用下 的混凝
土耐 久性 ，设计 如 图 1所 示 的加载 装置 [8]，加 载过 程
如 图 2所 示 。弯拉 荷 载试 验 的试 件 采 用 i00 mm×
i00 mrn×500 mm 的试 模 成 型 ，由于 加 载是 采 用 钢
连杆 ，在 试 模 侧 面距 两 端 50 miD．中 心 处 预 留 2个
2O mm 的 圆孔 ，成 型时 穿 插 1个 内径 为 18 mm 的
塑料 管 。共成 型 5组混 凝 土试件 ，每组 2块 ，混凝 土
标养 至 28 d，用 环氧 树脂 密封试 件 的 5面 ，留 1个 暴

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