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1、杭州湾大桥工程指挥部 2004-02-18杭 州 湾 跨 海 大 桥 混凝土结构耐久性研究与设计Date1Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay报告提纲工程简介混凝土结构耐久 性设计混凝土结构耐久 性研究下一步研究计划Date2Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay上上海海宁波宁波杭州湾跨海大桥杭州湾跨海大桥渤海湾通道渤海湾通道长江口越江通道长江口越江通道伶仃洋大桥伶仃洋大桥 琼州海峡通道琼州海峡通道Date3Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay宁波市杭州市上海市嘉兴
2、市杭州湾跨海大桥杭州湾跨海大桥是 国道主干线同三线跨 越杭州湾的便捷通道。 大桥北起嘉兴市海盐郑 家埭，跨越宽阔的杭州 湾海域后止于宁波市慈 溪水路湾，全长36km。 大桥建成后将缩短宁波 至上海间的陆路距离 120余km。Date4Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay主体工程共分为：北引线、北引桥、北航道桥、中引桥、南航道桥、南引 桥、南引线七大部分；其中通航孔桥长1516m，非通航孔桥长34157m，所 占比例超过95%。 附属工程包括：海中平台、桥头公园等。Date5Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Ba
3、y杭 州 湾 北航道桥北引桥中引桥南航道桥南引桥嘉兴市宁波市北引线南引线Date6Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay北引桥北航道桥南航道桥中引桥、南引桥水中区南引桥滩涂区、陆地区Date7Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay在南航道桥往南17公里，设置面积达1.2万平方米的海 中平台。该平台在施工期间，将作为海上作业人员生活基 地，海上救援、测量、通信、海事监控平台。大桥建成后 ，这一海中平台则是一个海中交通服务的救援平台，同时 也是一个绝佳的旅游休闲观光台。 海中平台Date8Dauerhaftigke
4、it der Bruecke Hangzhou-BayStandard Cross SectionDate9Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay杭州湾海域海水为pH7的弱碱性Cl-Na型咸 水，氯离子含量约15g/L，为典型的近岸海洋 腐蚀环境。根据设计水位，将腐蚀区域划分为:大气区 10.21m以上（黄海高程）浪溅区 10.211.88m水位变动区 1.88-4.56m水下区 4.56m以下氯盐腐蚀环境Date10Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay氯离子源之三：原材料氯离子侵入混凝土氯离子源之二氯离子源
5、之一Date11Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay浙东沿海混凝土结构工程调查 二次调查：1994年、2000年调查结果：80%以上都发生了严 重或较严重钢筋锈蚀破坏，出现 锈蚀破坏的时间有的不到10年。 Date12Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-BayDate13Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-BayDate14Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay宁波北仑港码头Date15Dauerhaftigkeit der Brue
6、cke Hangzhou-Bay北仑港腐蚀修补Date16Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay北仑港腐蚀修补Date17Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-BayDate18Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-BayDate19Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay混凝土结构耐久性设计设计使用寿命:100 年主要措施u采用海工耐久混凝土u构造措施和裂缝限制u其它措施Date20Dauerhaftigkeit der Bruecke H
7、angzhou-Bay海工耐久混凝土原材料：42.5 PII 硅酸盐水泥粉煤灰、矿渣、微硅粉等掺合料最大粒径不超过25 mm的非活性集料不得使用海砂和人工砂 减水率至少达25%的高效外加剂原材料中限制氯离子含量Date21Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay海工耐久混凝土配比设计：限制胶凝材料的最低和最高用量。 工程部位最大水胶比 W/B胶凝材料最低用 量 (kg/m3) 基桩、承台、现浇 桥墩、 台及索塔0.40400预制箱梁、预制桥墩0.33450现浇 梁及其他部位混凝土0.35450单方混凝土的胶凝材料总量也不宜高于500 kg/m3，不应超过
8、550 kg/m3。Date22Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay在满足胶凝材料最低用量的前提下，尽可能降低胶凝材料中的硅酸盐水泥用量；必须掺用粉煤灰、磨细矿渣等矿物掺和料； 侵蚀环境为E、F等级的构件部位的混凝土中应加入适量掺入型钢筋阻锈剂； 通过适当引气来提高其耐久性。 Date23Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay海工耐久混凝土养护：混凝土浇筑完成表面收浆后,要求尽快对混 凝土进行养护，最短养护期限如下：大气湿度(50%RH75%)， 无风风，无阳光直射大气湿度干燥(RH50%)， 有风风，或阳光
9、直射日平均气温/湿养护护期限/d气温日平均/湿养护护期限/d5，10 10，20 2014 10 75，10 10，20 2021 14 7Date24Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay结结 构 部 位12W氯氯离子扩扩散系数 / 10-12 m2/s钻钻孔灌 注桩桩陆陆上部分 3. 5滩滩涂、海上部分 3. 0承台陆陆上部分 3. 5滩滩涂、海上部分 3. 0墩身陆陆上部分（现浇现浇 ） 3. 5滩滩涂、海上部分（现浇现浇 ） 2. 5滩滩涂、海上部分（预预制 ） 1. 5箱梁、桥桥塔 1. 5混凝土抗氯离子渗透性测试: 测试方法:RCM法 扩散
10、系数:Date25Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay裂缝宽度控制0.1mm 尽量采用预制构件 施工缝按设计要求设置并采取特殊防 腐蚀措施 现浇墩浪溅区使用环氧钢筋 预应力管道采用塑料波纹管及真空压 浆技术 增加保护层厚度（防裂钢筋网问题）Date26Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay结结构部位保护层护层 厚度(mm)钻钻孔桩桩75承台海上90陆陆上75桥桥墩60箱梁40各部位混凝土保护层厚度表Date27Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay保护层定位夹Date
11、28Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay混凝土表面涂层 混凝土表面硅烷浸渍 钢筋阻锈剂 (如Sika FerroGard 901/903，MCI-2005NS/2006NS等）预置阴极防护渗透性模板Date29Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay杭州湾大桥工程指挥部杭州湾大桥工程指挥部 中铁大桥勘测设计院中铁大桥勘测设计院 清华大学清华大学 宁波高等专科学校宁波高等专科学校 AachenAachen University of Applied Sciences University of Applied S
12、ciences RWTH RWTH AachenAachen 上海市建筑科学研究院上海市建筑科学研究院混凝土结构耐久性研究主要承担单位：Date30Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay混凝土耐久性有关的水文调查及海混凝土耐久性有关的水文调查及海 水成分分析；水成分分析；提出混凝土材料性能的特殊要求，提出混凝土材料性能的特殊要求， 提出耐久混凝土配合比；提出耐久混凝土配合比；制订耐久性设计与施工技术规程；制订耐久性设计与施工技术规程；主要研究内容：Date31Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay提出保证混凝土
13、耐久性的施工质提出保证混凝土耐久性的施工质 量控制与质量保证措施；量控制与质量保证措施； 完成预埋式混凝土结构配筋腐蚀完成预埋式混凝土结构配筋腐蚀 进程无损监测系统的方案设计；进程无损监测系统的方案设计；大桥工作寿命验算等。大桥工作寿命验算等。Date32Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bayl2002.11 混凝土结构耐久性方案l2003.03混凝土结构耐久性设计指南l2003.06混凝土施工技术规程l2003.06混凝土施工质量检验标准l2003.06 混凝土配合比l2003.08氯离子扩散系数RCM快速测定方法l2003.12耐久性预埋式监测系统
14、设计方案目前已经完成的研究工作：Date33Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay耐久性设计还不是一门精确的科学耐久性设计还不是一门精确的科学 ，寿命预测只能是个估计，寿命预测只能是个估计万一估计不足，要有万一估计不足，要有预案预案因此要有结构实体耐久性信息反馈因此要有结构实体耐久性信息反馈 。基本认识Date34Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay耐久性无损监测系统的设置；耐久性无损监测系统的设置；根据施工图进行大桥工作寿命验算；根据施工图进行大桥工作寿命验算； 长期检测用构件设置（暴露试验）。长期检测用构
15、件设置（暴露试验）。 下一步的主要研究工作：Date35Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay耐久性无损监测（监测脱钝前锋面，预测t0）监测脱钝前锋面的发展进程。监测实际钢筋锈蚀活动。监测修复保护措施的效果。钢筋混凝土结构的耐久性检查。为结构保养维护提供信息。Date36Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bayibac，RWTH Aachen 发明的梯形阳极系统Date37Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay预埋式耐久性无损监测传感系统侧面构造 Date38Dauerh
16、aftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay监测原理图Date39Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay监测实例Date40Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay监测实例Date41Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay监测实例Date42Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay耐久性无损监测系统平台Diagrams courtesy of C-ProbeDate43Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay耐久性监测截面分布Date44Dauerhaftigkeit der Bruecke Hangzhou-Bay测点布置D
