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基于海洋环境的预应力混凝土箱梁耐久性设计与长寿命措施分析
| 论文题名： | 基于海洋环境的预应力混凝土箱梁耐久性设计与长寿命措施分析 |
| 关键词： | 海洋环境;预应力混凝土箱梁;耐久性设计;服役寿命 |
| 摘要： | 海洋环境中因氯离子扩散造成混凝土结构的破坏己经成为全球土木工程界普遍关注的耐久性灾害。对于后张法预应力混凝土箱梁（简称预应力混凝土箱梁），由于长期受到海洋盐雾等侵蚀作用，大量氯离子侵入混凝土中，致使箱梁中的钢筋严重锈蚀，从而混凝土箱梁难以达到100年的设计寿命要求。本文分别对混凝土箱梁悬臂板、斜腹板以及底板钢筋达到5％和10%起锈概率时的服役寿命进行了预测，并提出了能够延缓钢筋起锈时间的一系列措施，从而提高箱梁耐久性、保证结构能满足100年的服役要求。本文主要得出以下结论： （1）为了研究不同掺量矿物掺合料混凝土的耐久性能，试验采用4组不同配合比的高性能混凝土。矿物掺合料等量替代水泥，F0、F20分别表示粉煤灰掺量为0和20%的C60普通混凝土和C60高性能混凝土，S30表示表示矿渣掺量为30%的C80高性能混凝土，S60分别表示矿渣掺量为60%的C50高性能混凝土； （2）海洋大气环境下，预应力混凝土箱梁的耐久性主要取决于悬臂板与斜腹板以及箱梁底板钢筋的起锈时间。预应力筋在长达100年的服役过程中，因波纹管的保护作用与其保护层厚度较大，不可能发生因氯离子扩散渗透导致的钢筋锈蚀作用； （3）海洋大气环境下预应力混凝土箱梁，若不采取防腐措施，则悬臂板与斜腹板在5年之内就会发生锈蚀，箱梁底板主筋的锈蚀时间相对较长。对于F0、F20、S30及S60高性能混凝土，防锈效果依次增强，其中F0与F20效果差别不明显，S30与S60底板的服役寿命均可达到50年； （4）海洋大气环境下预应力混凝土箱梁，若在悬臂板与斜腹板涂刷浸渍深度不小于8mm的硅烷，并在箱梁底板涂刷浸渍深度约0.5~2mm的硅烷，则箱梁可以达到100年、甚至120年的设计寿命要求，其中，采用S60高性能混凝土效果最好； （5）为满足海洋大气环境下长寿命预应力混凝土箱梁的耐久性要求，需选用高性能混凝土，并施加一定的附加防护措施，如：适当增加保护层厚度，选用不锈钢钢筋，在箱梁表面涂刷硅烷，在配制混凝土过程中掺入阻锈剂等； （6）若预应力混凝土箱梁底板的第一排主筋采用不锈钢钢筋，混凝土材料选用F20、S30或 S60高性能混凝土并掺加一定量的阻锈剂，在悬臂板与腹板表面涂刷渗透深度不小于8mm的硅烷，则海洋大气环境下预应力混凝土箱梁的寿命有可能达到500年。 |
| 作者： | 卢剑雄 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 余红发 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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