杭州湾跨海大桥结构耐久性设计
大桥办公室王仁贵
摘要：本文主要介绍杭州湾跨海大桥结构耐久性设计各部分采用的方案
关键词：杭州湾跨海大桥耐久性设计方案
一、杭州湾跨海大桥简介
杭州湾跨海大桥是我国“五纵七横”国道主干线中同江～三亚沿海大通道跨越杭州湾的最便捷通道，向北通过同三线、乍嘉苏等高速公路通往浙江省嘉兴、湖州和上海、江苏、山东、京津塘等东部沿海经济发达地区；向南通过甬台温高速公路、上三线等高速公路通往浙江省沿海的宁波、舟山、台州、温州和东南沿海广大经济发达地区。杭州湾跨海大桥的建设可以更充分地发挥上海的经济辐射和聚集功能，促进上海浦东的开发与发展，进一步加强上海在长江三角洲的“龙头”地位，带动和促进浙江、上海、江苏经济的快速持续发展。杭州湾跨海大桥工程也是浙江省2010年规划建成的“两纵、两横、十八连、三绕、三通道”公路网主骨架的重要组成部分，是浙江省主动接轨大上海的重大举措之一，她的建设可以便捷有效地将宁波、舟山等浙东南地区与上海连接起来，与沪杭、杭甬高速公路一起构成沪、杭、甬两小时交通圈。
杭州湾跨海大桥起自嘉兴市郑家埭，起点桩号K49+000，跨越杭州湾海域后止于慈溪市水路湾，终点桩号K85+000，全长36公里，其中大桥长35.673公里。大桥工程包括北引线、北引桥、北航道桥、中引桥、南航道桥、海中平台、南引桥和南引线及沿线设施。大桥地理位置见图1。
图1 杭州湾跨海大桥地理位置图
二、杭州湾跨海大桥结构耐久性设计的必要性
杭州湾跨海大桥处于杭州湾海洋环境，属于桥梁结构所处的最严峻的环境条件之一。不管是钢结构还是钢筋混凝土结构，在海洋环境中都极易遭受风浪、水质等多种天然因素的作用，造成结构损伤而缩短其使用寿命。
海洋环境中的桥梁结构遭受破坏的主要原因是氯盐侵蚀导致的钢材锈蚀或钢筋锈蚀。对钢结构而言，将直接导致材料失效；对钢筋混凝土结构来说，钢筋锈蚀带来体积膨胀，最终导致混凝土剥落，从而使结构破坏。上世纪八九十年代在海洋环境中修建的钢筋混凝土结构，目前有许多建筑出现大面积混凝土开裂、钢筋严重锈蚀而急需修补，更有甚者在不到十年的使用期后不得不报废拆毁。因此，制定科学、合理、经济性适用的结构耐久性方案对于处于海洋环境下长达36公里长的杭州湾跨海大桥在100年设计使用寿命内正常使用具有十分重要的意义。
在进行结构耐久性设计前，需进行必要的周边地区环境状况与既有结构腐蚀状况的调研。
杭州湾跨海大桥桥址区现有混凝土结构腐蚀状况的调查结果显示，环境条件恶劣、保护层不足、氯离子渗透导致的钢筋锈蚀是混凝土结构破坏的最主要原因（见图2），而碳化、硫酸盐、镁盐等并不是混凝土劣化的主要原因。
图2 沿海某码头受海水腐蚀的实景照片
此外，杭州湾海水盐度明显受长江江水冲淡影响，矿化度一般在10g/L左右，涨潮时
略偏高，落潮时小于10g/L，均为PH≥8的弱碱性Cl—Na型咸水。表底层盐度差不大，一般仅0.05％，不大于0.1％。且该地区冬季月平均气温较高，基本不存在冻融破坏。因此，影响杭州湾地区结构耐久性的主导因素是结构的抗氯离子或者氯盐腐蚀性能。杭州湾跨海大桥环境中钢材单面腐蚀速率为：
大气区（10.21m以上）：0.05～0.10mm/年；
浪溅区（1.88～10.21m）：0.20～0.50mm/年；
水位变动区及水下区（-11～1.88m）：0.10mm/年；
泥下区（-11m以下）：0.05mm/年。
英国通过文献调查，统计271个结构劣化破坏实例按环境因素分析：钢筋混凝土结构由于磨蚀破坏的占10%，碱骨料反应破坏的占9%，化学腐蚀破坏的占17%，环境氯引起锈蚀破坏的占33%，内部氯引起锈蚀破坏的占5%，冻融循环破坏的占10%，收缩和沉降引起破坏的占5%，其它原因破坏的占7%，见图3。按结构本身因素分析：钢筋混凝土结构因保护层厚度偏小破坏的占19%，混凝土质量差导致破坏的占26%，细部设计不妥导致破坏的占12%，施工质量差导致破坏的占7%，标准规范使用错误引起破坏的占2%，接缝或防水失效引起破坏的占13%，材料选择错误导致破坏的占21%，见图4。
图3 英国文献调查统计271个结构劣化破坏实例结果（外因）
图4 英国文献调查统计271个结构劣化破坏实例结果（内因）由于钢结构的防腐技术的迅猛发展，只要针对环境和结构形式选择合适的防腐方案，再加上日常的养护措施，其结构耐久性是可以保证的。
混凝土结构长期以来被认为是非常耐久的。直到70年代末，混凝土结构的基础设施在恶劣环境下出现了过早破坏。沿海混凝土结构耐久性不足已经造成严重的经济损失和资源浪费。98年美国土木工程学会统计，由于盐份渗入引起混凝土中钢筋锈蚀需要维修与更换的公路桥梁混凝土仅面板就需800亿美元，已造成美国高速公路损失达1500 亿美元。估计英国盐类引起钢筋锈蚀损失仅公路桥梁达60亿英磅，74～89年15年间，为维修所耗资金已达原造价的1.6倍。80年代后期，南京水科院等单位曾对我国南方使用仅3～25年的海工建筑物进行调查，发现因钢筋锈蚀造成耐久性问题的达80%以上，有的仅使用3年即出现顺筋开裂。
杭州湾跨海大桥有80%以上的工程采用钢筋混凝土结构，必须从设计阶段开始重视其结构耐久性设计，采取可靠的抗氯离子渗透的技术措施，并要求施工过程中要确保混凝土质量，运营后要定期检查和维护，发现问题及时修复，以实现大桥的结构使用寿命。根据交通部交公路发[2003]313号文对杭州湾跨海大桥初步设计的批复，南、北航道桥设计使用寿命为100年，引桥的设计使用寿命为60年。
三、提高钢筋混凝土结构耐久性的主要途径
钢筋混凝土结构耐久性的主要影响因素有结构设计、材料性能、施工质量、构件养护和运营维护等。结构设计是结构耐久性的灵魂，结构设计要求正确使用规范、确定设计条件和选择设计参数，从结构构造设计和结构受力分析两方面做到结构可检查、可更换、可
维修、可补强、可控制；材料性能要求选择符合要求的混凝土和钢筋材料，包括混凝土外掺剂、涂层钢筋、表面涂层；结构施工是结构耐久性的基础，施工质量要求按施工技术规范和正确的操作规程考虑不同的施工环境，选择适宜的施工工艺，确保结构的施工质量满足设计要求；混凝土构件的养护要在规范要求的时间内控制好构件的湿度和温度，严防混凝土出现早期开裂；运营养护是结构耐久性的保障，运营维护阶段要控制超载车辆通过大桥，加强日常检测，发现问题及时维修加固。对于钢筋混凝土结构始终要关注孔隙的分布和种类情况，并严防外部腐蚀介质通过孔隙渗透，导致钢筋和混凝土发生物理或化学的劣化，进而使结构的抗力、刚度等性能降低。
要提高钢筋混凝土结构的耐久性要从上述主要影响因素着手，现仅从设计方面考虑采取下列措施提高钢筋混凝土结构的耐久性：
①适当增加钢筋的混凝土保护层厚度，推延氯离子渗透到钢筋表面的时间；
②采用钢筋混凝土构件外涂涂层：阻止氯离子向混凝土内部渗透，一般可以增加10～20年的使用寿命，并可间隔10多年时间复涂；
③钢筋表面使用致密材料涂覆，如环氧涂层钢筋、镀锌环氧涂层钢筋等，成本较高、质量控制较难，质量良好则能够推迟钢筋锈蚀开始的时间；
④混凝土中掺加钢筋阻锈剂，能够阻止或延缓氯离子对钢筋钝化膜的破坏，与低渗透性混凝土一起使用效果较好；
⑤混凝土中钢筋预留阴极保护措施，降低钢筋锈蚀开始以后的锈蚀速率；
⑥使用高性能混凝土，成本低，综合提高混凝土多方面物理力学性能，目前在欧美正大力推广应用。预计可使混凝土在恶劣环境中达到75～120年寿命。
针对杭州湾跨海大桥所处的环境特点，就提高混凝土结构耐久性的基本措施和特殊要求进行分析，提出以下结构耐久性方案。
杭州湾跨海大桥钢筋混凝土结构耐久性基本措施是采用高性能混凝土，并根据混凝土构件所处部位和使用环境条件，采用必要的补充防腐措施，如内掺钢筋阻锈剂、混凝土外保护涂层、使用环氧涂层钢筋等。在施工质量和原材料品质有保证的前提下，混凝土结构的耐久性可以达到预计使用寿命。
该方案具有三个特点，首先，是一套弹性可调节体系，具有一定的适应性。方案可根据设计使用寿命要求以及具体的设计施工而变化，如在构件保护层厚度不能达到耐久性要求时，采用构件外涂层，提高构件的耐渗透性能，从而保证其寿命；其次，该方案具有一定的经济性，较阴极保护等方案，投资节省；再次，国内外已有一定的工程实例采用与该
方案相近的保护体系，如丹麦大贝尔特大桥、香港青马大桥等均取得较好的效果。
总体而言，杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性设计采取以高性能混凝土为基本措施，针对特殊要求或特殊部位的混凝土构件采取一些必要的补充防护措施；同时结构设计、施工时都应充分考虑混凝土结构的防腐要求，以减少混凝土出现裂缝等宏观缺陷的可能性，从而以最经济的方式获得最佳的整体耐久性能。
以下主要针对杭州湾跨海大桥耐久性设计的特殊要求和耐久性设计要点展开：
⑴高性能混凝土
高性能混凝土作为主要工程材料，不仅是重要的结构材料，更应该成为阻止氯离子向钢筋表面积聚的最重要的屏障，其重要性不言而喻。因此，混凝土的质量和耐久性将关系到整个大桥混凝土结构的耐久年限。《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ275-2000中对高性能混凝土的原材料、配合比、施工等都作了规定，关于杭州湾跨海大桥高性能混凝土耐久性设计的通用要求可按照交通部JTJ275-2000规范的有关要求执行。此外，根据高性能混凝土专题研究的成果，对杭州湾跨海大桥用混凝土的原材料、混凝土性能、施工等方面提出以下要求：
①原材料要求
A.水泥
宜选用硅酸盐52.5水泥，其质量必须符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999的要求，水泥中的氯离子含量应小于0.03％。
在确定最终水泥品种之前，应做水泥与所使用的辅掺材料、外加剂等之间进行复配试验，以选用匹配性能优良的水泥。
B.辅掺材料
辅掺材料主要以矿渣（微粉）、粉煤灰（可用于承台及桩基）、硅灰等活性矿物掺合料等原材料复合并深加工而成。
a.辅掺材料原材料性能指标要求
矿渣微粉满足《粒化高炉矿渣微粉在水泥混凝土中应用技术规程》DG/TJ08-501-1999中S95品质指标的要求；粉煤灰满足《用于水泥和混凝土的粉煤灰》GB1596-91中低钙Ⅰ级粉煤灰的品质指标的要求；硅灰满足《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ275-2000附录A的要求。
b.海工高性能混凝土专用掺合料物理化学指标
结合高性能混凝土专题研究的成果，并针对杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性要求的
特点，对海工高性能混凝土专用掺合料物理化学指标要求见表1。
②Ⅰ型主要成份为矿渣（微粉）、粉煤灰，Ⅱ型主要成份为矿渣（微粉）、粉煤灰、硅灰。
C.细骨料
中砂，品质符合《水运工程混凝土施工规范》JTJ268-96之规定，细度模数2.6～3.0符合Ⅱ区颗粒级配。
砂中氯离子含量≤0.03%，含泥量≤2.0%，泥块含量≤0.5%。不得使用海砂、山砂及风化严重和多孔砂。严禁使用活性细骨料。
D.粗骨料
碎石，品质符合《水运工程混凝土施工规范》JTJ268-96之规定，粒径5～25mm且级配良好。砂中氯离子含量≤0.03%，含泥量≤0.5%，泥块含量≤0.3%，针片状含量≤8%。严禁使用碱活性骨料。
E.混凝土拌和用水
混凝土拌和用水，应使用不含有影响水泥正常凝结、硬化或促使钢筋锈蚀(Cl－含量<200mg/L)的饮用水，其品质符合《水运工程混凝土施工规范》JTJ268-96的要求。
F.外加剂
选用新型优质高效减水剂，其质量符合《混凝土外加剂》GB8076-1997之要求。氯离子含量小于0.02％。减水率20％以上，并且与水泥、掺合料等胶凝材料的匹配性能良好。
②混凝土性能要求
总体而言，混凝土需满足工作性能优良、体系密实、无宏观缺陷、强度符合设计要求，同时兼具经济性、质量稳定性。在原材料达到上述要求的基础上，为衡量混凝土的质量或者说控制其最终质量，混凝土的各项指标除必须满足现行行业标准《水运工程混凝土质量控制标准》的要求，同时须满足下列要求：
A.工作性能
预制构件用混凝土坍落度：8±2 cm；现浇混凝土坍落度：14±2cm。同时要求混凝土拌合物具有良好的坍落度经时保持性、均匀性、保水性能。
B.力学性能
混凝土强度等级符合设计要求，并保证一定的富余。
C.常规耐久性能
抗渗等级≥W12。
D.抗氯离子渗透性能
按照《水运工程混凝土施工规范》JTJ268-96附录B之《混凝土抗氯离子渗透性标准试验方法》，或者参照ASTM C1202方法，6小时通过电量要求见表2。
参照NEL法快速检测混凝土中氯离子渗透性的方法，混凝土中氯离子扩散系数D eff要求见表2。
③结构设计和施工等方面的要求
对于混凝土索塔、桥墩、箱梁等不可更换又难以修复的构件按设计使用寿命不小于100年设计, 钢筋混凝土构件在正常使用状态下的容许裂缝宽度不应超过0.1mm；全预应力混凝土受弯构件在正常使用状态下应不出现拉应力, 最不利荷载作用下的最大主拉应力应控制按预制构件0.6R b l，现浇构件0.4R b l控制。
⑵混凝土补充保护措施
①外涂层
外涂层的主要作用在于其通过某种材料在混凝土外表面或表面，形成一层可以阻止水和其它水溶性腐蚀介质进入混凝土，从而延长混凝土的使用寿命或者推迟腐蚀介质向混凝土渗透的时间。目前此类产品主要有：水泥基渗透结晶型、有机硅烷浸渍型等。
水泥基渗透结晶型混凝土外涂层，品质分别符合《水泥基渗透结晶型防水材料》GB18445-2001要求。而有机硅烷浸渍型混凝土外涂层国内还没用制定相应的技术规范，但《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ275-2000中对其使用作了较为一般的规定。《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ275-2000中对水泥基渗透结晶型混凝土外涂层的使用也作了一些规定。
用于高性能混凝土外涂层对混凝土的改善的性能见表3。
②钢筋阻锈剂
钢筋阻锈剂是以电化学的方式控制钢筋/电解质界面上的阴极或阳极反应，保持或者恢复钢筋钝化膜稳定的外加剂。目前钢筋阻锈剂主要有：亚硝酸钙型(CN)、单氟磷酸钠型(MFP)、有机类(包括渗入型OCI和迁移型MCI)等。如果从价格和性能的综合考虑，施工时可以采用亚硝酸钙型(CN)，而在此后的维护施工时可以使用有机类渗入型OCI或迁移型MCI。
但是，国内对钢筋阻锈剂没用制定相应的技术规范，不过《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTJ275-2000中对其使用作了较为一般的规定。一般钢筋阻锈剂产品品质必须符合《混凝土外加剂》GB8076-1997之要求，此外参照日本《钢筋阻锈剂》JISA6205要求见表4。
四、杭州湾跨海大桥采用的结构耐久性方案
杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性设计从材质本身的性能出发，以提高混凝土材料抗氯离子渗透为根本，并辅以外加涂层等辅助措施。
根据杭州湾跨海大桥所处环境条件和使用功能要求，对不同部位根据环境不同采用以下结构耐久性措施。
⑴钢管桩
水位变动区和水下区：钢管复合桩采用800～1000μm加强型双层环氧粉末涂层＋桩内灌注混凝土并设置钢筋笼的技术措施。钢管桩采用800～1000μm加强型双层环氧粉末涂层＋阴极保护（牺牲阳极保护法或外加电流的阴极保护）；
泥下区：采用300～600μm单层环氧粉末涂层的保护措施。
⑵混凝土结构
①杭州湾跨海大桥各部分结构采用的保护层厚度见表5。
各混凝土构件钢筋保护厚度一览表表5
②杭州湾跨海大桥各混凝土构件设计使用寿命与维护周期见表6。
混凝土构件设计使用寿命与维护周期表表6
③杭州湾跨海大桥各混凝土构件防护方案
A.钻孔桩
钻孔桩在水位变化区和水下区保留施工用的钢护筒，增加钢筋保护层厚度到75mm，采用海工高性能混凝土。
B.承台
承台采用高性能混凝土和钢筋阻锈剂，并将钢筋保护层厚度增加到90mm，保留钢围堰底板侧板作防护屏障。主塔承台钢筋均采用环氧涂层钢筋。
C.索塔及桥墩
索塔及桥墩均采用高性能混凝土，并将钢筋保护层厚度增加到75mm，索塔或桥墩外表面增加硅烷类涂层防腐，浪溅区钢筋采用环氧涂层钢筋，并采用钢筋阻锈剂。
D.混凝土箱梁
混凝土箱梁采用高性能混凝土，提高混凝土强度等级，保证钢筋及预应力筋的保护层厚度，采用塑料波纹管及真空辅助压浆工艺，混凝土表面涂层保护，并采用钢筋阻锈剂。
⑶钢结构
对于钢箱梁、斜拉索钢锚箱、钢管桩等不易维护，且难以替换的重要构件按设计使用寿命按100 年考虑。
钢箱梁内部采用醇溶性无机硅酸锌车间底漆改性、改性环氧耐磨漆，并布置除湿系统，保持箱内相对湿度小于50%；风嘴内部采用醇溶性无机硅酸锌车间底漆、醇溶性无机富锌底漆、环氧厚浆漆、环氧面漆，采用环氧封闭漆为中间漆和环氧面漆；桥面采用大功率二次雾化电弧喷锌。钢箱梁表面采用电弧喷铝涂装方案进行防腐，电弧喷铝涂装的防腐年限应不小于30年，通过对中间漆、面漆等的维护，确保其防护年限达到50年，50年后再对钢箱梁涂装系统进行大修，使其实现钢箱梁防护年限100年的要求。
对于斜拉索、支座、伸缩缝、钢护栏、标牌立柱等可以维护、容易加固、替换的构件根据其维护的难易程度合理选择防护方案，其设计使用寿命和维护周期见表7。
钢构件设计寿命期和维护周期表表7
五、结构耐久性设计的前景
随着我国国民经济的持续快速发展，经济实力与技术水平的不断提高，可持续发展越来越受到重视和关注，结构耐久性设计必将成为跨海大桥或沿海桥梁设计的重要组成部分，也将成为其他特大型基础设施的重要课题。
参考文献：
[1]杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性研究资料，上海市城市建筑科学研究院，2002年6月
[2]杭州湾跨海大桥初步设计文件，中交公路规划设计院，2003年3月
基于耐久性的建筑工程结构设计分析 发表时间：2016-12-01T17:13:17.893Z 来源：《基层建设》2015年第35期作者：卢俊坤 [导读] 摘要：近年来我国社会经济飞速发展，建筑行业也取得了很快发展，这对建筑的耐久性提出了更高的要求。本文主要分析了建筑工程结构耐久性设计的重要性，针对目前建筑工程结构耐久性设计中的主要问题提出了几点的建筑工程耐久性设计技术。 广东省建筑设计研究院广东广州 510010 摘要：近年来我国社会经济飞速发展，建筑行业也取得了很快发展，这对建筑的耐久性提出了更高的要求。本文主要分析了建筑工程结构耐久性设计的重要性，针对目前建筑工程结构耐久性设计中的主要问题提出了几点的建筑工程耐久性设计技术。 关键词：建筑工程；耐久性；结构设计 建筑结构耐久性是现代建筑工程设计的重要内容，也是建筑安全设计的重点内容，建筑结构耐久性直接和建筑功能结构设计、工程材料以及环境等各方面因素密切相关。下面笔者主要基于耐久性的角度分析了建筑工程结构设计要点。 1.建筑工程结构耐久性设计的重要性 我国基础工程建设目前得到了飞速发展，在很大程度上带动了建筑工程行业的发展，工程结构设计技术也有了很大提高。然而，一直以来建筑结构耐久性设计都是其中的重难点内容。当前主要的建筑结构形式是混凝土结构，而且多数人认为混凝土是稳定性、耐久性比较好的建筑材料，然而通过相关的研究显示，混凝土建筑结构在相应的应用环境下极易出现早期失效现象，甚至有的建筑结构应用20-30年后就容易出现稳定性急速下降的现象。近年来很多建筑安全事故都是由于建筑结构早期失效导致的，因此现代建筑工程设计中应该充分重视建筑结构耐久性设计，不断提高建筑结构耐久性设计水平。 2.目前建筑工程结构耐久性设计中的主要问题 现阶段建筑结构耐久性设计的时候，由于没有全面、深入的认识，在实际设计工作中常常会通过经验式方法来补强结构，并没有建立一种系统性的耐久性设计体系，这样很容易导致耐久性建筑工程结构设计中出现以下几点问题：①建筑结构耐久性设计制度、设计规范以及设计标准等有待进一步完善，尚未形成一个可靠、完善、全面的技术体系，虽然针对抗氧离子、混凝土配合比以及结构保护层厚度等容易实现的指标提出了相应要求，然而并未系统性分析混凝土碳化以及钢筋锈蚀等情况。②影响耐久性的相关因素并未得到全面分析，进行建筑结构设计的过程中，并未强调实际的工艺问题以及结构设计细节的影响。③建筑工程结构设计的过程中并没有全面、正确的认识耐久性设计，这样会导致构件截面厚度相对较小、保护层厚度不足、混凝土强度等级降低以及钢筋直径偏小等诸多问题，这样会对建筑工程结构的稳定性、耐久性造成很大的影响。 3.建筑工程结构耐久性设计技术要点 3.1混凝土耐久性的设计及原则 在混凝土结构应用中，其周围的环境能明显的致使混凝土的结构材料的性能发生变化，并且随着使用时间的延长而劣化，所以混凝土的结构耐久性设计是其结构设计中必不可少的重要内容。在进行混凝土耐久性设计方面，设计人员首先要明确这个结构耐久性的目标是什么，也就是预期设计中的使用寿命是多少，然后要清楚耐久性的失效标准是什么。关于结构的预期设计使用寿命情况，我国新修订的《建筑结构设计统一标准》已经明确把结构设计的使用年限划分为4 类（见表1）。 表1 设计使用年限分类 3.2防冻融设计 根据相关研究表明，建筑工程混凝土结构有早期破坏问题主要是由于冻融循环应力所致，这也是评价和衡量建筑混凝土结构设计耐久性的重要指标之一。混凝土实现水化硬结后，混凝土的内部会出现很多毛细孔，在混凝土浇筑的过程中添加的水量往往会多于水泥水化所需水量，从而增强混凝土的和易性。混凝土毛细孔中残留的水处于低温环境中会快速结冰，而且当温度反复、持续变化的时候会使毛细孔中的水分发生体积上的变化，进而破坏混凝土内部毛细孔体积，进而破坏整个混凝土结构。因此，为了有效控制混凝土循环冻融作用，一定要采用相应的混凝土结构设计措施，从而有效增强建筑结构的耐久性。建筑工程结构设计的过程中，一定要选择合理的水泥品种，从而有效提高混凝土抗冻融性能，混凝土适用于0℃左右的低温环境下，比如盐水泥、早强硅酸盐水泥等可以充分、合理的利用自身早期化热强度高、水化热比较大等特点尽可能减少混凝土毛细孔内残留水分。而且制作混凝土的过程中可以将水灰比适当降低，进而加大水泥比重，提高混凝土化热量。 3.3建筑功能结构耐久性设计技术 从某种意义上而言，建筑使用功能结构设计会对整体建筑结构稳定性造成很大影响，因此建筑结构设计的时候，为了有效提高建筑结构耐久性，非常有必要进行科学、合理的功能结构设计。建筑工程结构设计的时候应该做出以下工作： ①科学合理地设置水分侵袭结构。比如防结露、防潮、放水等技术构造，主要是指室内外高差台阶、防水层、踢脚、檐口、腰线、天沟、室内外高差台阶、雨水口、地漏、防潮层以及雨水口等，确保建筑结构都可以处在一种相对干燥的环境。②防止高温、低温的建筑结构措施设置。比如，防火墙、屋面隔热层、墙体保温层以及防火区等技术都可在一定程度上提高建筑结构的耐久性。③有效控制建筑结构裂缝节点构造以及变形缝。具体包括墙体连接位置结构、沉降缝、温度缝以及防震缝等。 3.4钢筋防锈蚀设计 一旦建筑混凝土出现硬化后很容易生成氢氧化钙，这种物质带有碱性性质，这样会导致混凝土孔隙残留水分也带有强碱性质，而且钢
概述: （一）设计依据: 1、XX公司提供的商务区电子版地形图，电子版道路图纸，电子板河道及景观图纸； 2、甲方确定的规划河底宽度为20米，设计最高水位4.8米，设计河底高程2.0米； 3、桥梁方案汇报会确定桥位和桥型布置方案； 4、xx公司其它要求。 （二）工程概况： 二级桥包括涵洞两座，位置分别在规划一路与水街交叉处和规划二路与水街交叉处，新区商 务区水街规划河底宽度为20米，设计最高水位4.8米，设计河底高程2.0米，其中按3-6m 框架涵设计，道路规划宽度为20米，两侧景观带按景观要求设计。框涵俩侧按悬挑结构设 计。 二、桥梁工程场地地质条件、水文地质条件等介绍 （一）自然、气候条件 天津市属于暖温带半湿润季风气候，位于大陆性与海洋性气候的过渡带上，四季分明。冬季 受蒙古冷高气压控制，盛行西北风；夏季受太平洋副热带高气压左右，多为偏南风。气候特 点是：春季干旱多风，冷暖多变；夏季温高湿重，雨热共济；秋天天高云淡，风和日丽；冬 季寒冷干燥，雨雪稀少。 年平均气温11.1~12.3 C,七月平均气温26 C以上，一月份平均气温-4 C以下，偶然最 高温40.3 C，极端最低温-21 C。］ 年平均降水量为550~680mm ，一日最大暴雨量304.4mm 。每年6~9月为汛期，平 均雨日34天左右，占全年总降水量的73%以上，冬季雨雪量只占全年总降水量的 1%~3% 。 （二）拟建场地概况 拟建场地位于华北平原北部，属滨海冲积平原，地貌单一，场地地表略有起伏。本次勘探揭 示埋深50.00m 以上的地层属海相、陆相沉积地层。
（三）地质条件及地下水情况 1、场地地形地貌、场地土土质特征及分布规律 根据《岩土工程技术规范》（DB29-20-2000 ）第3.2节、附录A及本次勘察资料，本次 勘探50.0m 深度范围内，场地土按成因年代可分为9层，按物理力学性质进一步划分为 18个亚层。各层土的土质特征及分布规律描述如下： （1 ）人工填土层（Qml ）） 主要由素填土（地层编号①）组成，厚度0.30?1.20m，黄褐色，主要粘性土组成，含少量植物根系，水平方向分布连续。人工填土填垫年限小于十年。02、04、06号孔夹有厚 度0.3?0.4m的灰黑色坑底淤泥质土。 （2 ）全新统新近组坑底淤积层（Q43Nsi ） 地层编号②，该层土在本场地缺失。 （3）全新统新近组古河道、洼淀冲积层（Q43Nal ） 系北运河洪泛冲积而成，层顶标高为 5.95?1.75m，主要由上部的粘土、粉 质粘土（地层编号为③1）及下部的粉土（地层编号为③2）组成： ③1粘土、粉质粘土，层顶标高为 5.95?1.75m，厚度0.60?4.10m，灰黄色，可塑， 含少量有机质，属中偏高压缩性土，水平方向分布不连续，在02、06#孔附近缺失。 ③2粉土，层顶标高为5.85?1.15m，厚度1.00?2.70m，灰黄色，稍密，饱和，含少量有机质，夹粉质粘土薄层，分布不连续，属中压缩性土。 （4）全新统上组河床?河漫滩相沉积层（Q43al ） 地层编号④，该层土在本场地缺失。 （5）全新统上组湖沼相沉积层（Q43l+h ） 层顶标高为2.35?-0.38m ，主要由上部的粘土（地层编号⑤1），中部的粉土（地层编号 ⑤2 ），以及下部粉质粘土（地层编号⑤3 ）、粉土（地层编号⑤4）组成： ⑤1粘土，厚度0.80?3.00m，灰黑色?青灰色，可塑，含少量有机质及腐殖物，夹粉质粘土薄层，属中偏高压缩性土，水平方向分布连续。 ⑤2粉土，层顶标高为1.55?-2.44m ，厚度0.70?5.70m，青灰色，稍密?中密，饱和，含少量有机质，属中压缩性土，水平方向分布不连续，在20#孔附近缺失。 ⑤3粉质粘土，层顶标高为0.05?-4.29m ，厚度0.50?5.00m，青灰色，可塑，含少量有机质，夹粉质粘土薄层，属中偏高压缩性土，水平方向分布不连续，分布于1#桥、2# 桥和4?6#桥（01?12#、20?23#孔）附近。 ⑤4粉土，层顶标高为-2.58?-7.85m ，厚度0.50?2.50m，青灰色，稍密?中密，饱 和，含少量有机质，属中压缩性土，水平方向分布不连续，在3#桥和6#桥区域（13?19#、 22#、23#孔）缺失。 （6）全新统中组浅海相沉积层（Q42m ） 层顶标高为-4.68?-8.85m ，主要由上部粘土、粉质粘土（地层编号⑥1 ）和下部的粉土 （地层编号⑥2 ）组成： ⑥1粘土、粉质粘土，层顶标高为-4.75?-8.85m ，厚度1.60?4.00m，灰色，可塑， 含少量有机质及贝壳，属中偏高压缩性土，水平方向分布不连续在1#桥局部和5#桥区域 （19#、21#、22# 孔）缺失。 ⑥2粉土，层顶标高为-4.68?-10.85m ，厚度0.50?4.10m，灰色，稍密?中密，砂粘互层，含少量有机质及贝壳，属中压缩性土，水平方向分布不连续，仅在1#桥和2#桥、 6#桥局部（01?05#、17#、08#、10#、24#孔附近），以及5#、6#桥所在区域（19?22#孔附近）有分布。
提高混凝土结构耐久性的技术措施 混凝土结构的设计寿命要求一般为40~50年，有的要求上百年。而现实中，处于腐蚀环境中的混凝土远远达不到设计寿命要求，有的在15~20年就出现了钢筋锈蚀破坏，甚至不足五年就开始修复。此方面的花费是惊人的，已经是一个重大经济问题。因此，提高混凝土结构耐久性的意义是不言而喻的。 提高混凝土结构耐久性措施主要包括两大类：基本措施和补充措施。基本措施的基本内容是：通过仔细设计与施工，最大限度地提高混凝土本身的耐久性，在使用中保持低渗透性，以限制环境侵蚀介质渗透混凝土，从而预防钢筋锈蚀。 ①最大限度地改善混凝土本身性能，是提高混凝土结构耐久性的许多措施中最经济合理的。 （1）结构采用耐久性设计。 （2）提高混凝土保护层厚度和质量。 （3）采用高性能混凝土。 ②补充措施是指：环境侵蚀作用特别严重时，或设计、施工不当，单靠上述基本措施还不能保护混凝土结构必要的耐久性时，需要另外增加的其他防护措施。有以下几方面： （1）采用耐腐蚀钢筋。 （2）对混凝土进行表面处理。 （3）混凝土中掺加阻锈剂。 （4）电化学保护
结构设计 1、结构选型和细部设计 频繁地干温交替会加剧钢筋锈蚀，所以在结构选型和细部设计时，应昼限制混凝土表面、接缝和密封处积水，加强排水，尽量减少受潮和溅湿的表面积。 由于环境侵蚀介质在构件棱角或突出部分可以同时从多方面侵入混凝土，而凹入部分易积存侵蚀介质、应力异常，因此从提高混凝土结构耐久性角度出发，混凝土构件选型应力戒单薄、复杂和多棱角。预计腐蚀破坏严重的构件应便于检测、维护和更换。 2、控制裂缝 不可控制的裂缝包括混凝土塑性收缩、沉降或过载造成的裂缝，常为较宽的裂缝，应针对成因采取措施预防开裂，即使难以预料也应加以引导，使其发生于次要部位或便于处理的位置。 可控制裂缝是靠传统的结构设计知识，按结构几何尺寸与荷载可以合理预防和控制的裂缝。 七、提高海工混凝土耐久性的技术措施 国内外相关科研成果和长期工程实践调研显示，当前较为成熟的提高海洋钢筋混凝土工程耐久性的主要技术措施有： （1）高性能海工混凝土 其技术途径是采用优质混凝土矿物掺和料和新型高效减水剂复合，配以与之相适应的水泥和级配良好的粗细骨料，形成低水胶比，低缺陷，高密实、高耐久的混凝土材料。高性能海工混凝土较高的抗
桥梁结构设计中的耐久性设计王永超 发表时间：2018-04-02T16:23:41.447Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：王永超 [导读] 摘要：桥梁结构设计中耐久性问题一直以来是桥梁设计人员研究的重点问题，在桥梁设计过程中，采用哪种方式提升桥梁耐久性是非常重要的，结合作者实际，从桥梁安全性耐久性存在的问题以及提高桥梁结构耐久性设计的主要措施进行了分析，希望在分析过后能够给广大设计人员提供一些参考。 唐山市交通勘察设计院有限公司河北唐山 063000 摘要：桥梁结构设计中耐久性问题一直以来是桥梁设计人员研究的重点问题，在桥梁设计过程中，采用哪种方式提升桥梁耐久性是非常重要的，结合作者实际，从桥梁安全性耐久性存在的问题以及提高桥梁结构耐久性设计的主要措施进行了分析，希望在分析过后能够给广大设计人员提供一些参考。 关键词：桥梁；结构设计；耐久性 随着现代经济发展，桥梁建筑有了很大的发展空间，在施工过程中，使用建筑材料问题上，要重视混凝土以及桥梁结构的耐久性，两者在建筑过程中起到重要作用，减少施工问题发生的可能性。在设计前，要掌握各个结构的承载力、根据材料使用过程进行设计。在使用混凝土前，要对各个施工结构的承载力进行控制，根据基本原则进行设计。 1影响桥梁安全性与耐久性的因素分析 1.1环境影响不容忽视 现代建设桥梁过程中，其的施工过程以及施工环境问题与设计内容仍然存在着一定的距离，施工人员必须要重视环境影响问题。混凝土实际施工的抗拉强度只是设计抗拉强度的10%，早期水化热现象以及干缩现象都有较大变化，环境的温度以及湿度在加上日晒雨淋不断的冲击荷载力，导致混凝土的总体结构出现裂缝现象，出现裂缝后，遭到水分子以及氯离子进入到其中，使钢筋面层不断出现纯化现象，直至腐蚀，导致钢筋表面和混凝土之间的胶结力达不到化学标准，钢筋与混凝土在后期施工中无法顺利完成作业。混凝土结构的耐久性遭到破坏的主要原因是因为其构件的强度以及刚度都达不到标准。 1.2 施工和管理水平低 目前，大多数桥梁的安全性以及耐久性都达不到设计标准，其主要原因是因为在施工过程中，施工人员没能按照设计要求进行作业，在管理问题上也存在着很多问题。大部分桥梁的施工质量与规范要求以及设计要求存在着一定的差距，施工材料的强度以及施工技术都达不到规范标准，导致桥梁在短期使用中就出现破坏以及倒塌现象；另外，部分桥梁在施工过程中，管理人员没能做好管理工作，导致偷工减料现象发生，对桥梁的安全问题带来很大影响。 1.3设计理论和结构构造体系不够完善 设计过程中，在桥梁的施工过程以及使用过程的安全问题上设计不够全面。在设计桥梁结构时，应当根据合理的结构方案进行设计，做好整个桥梁结构的分析工作，设计出构件连接过程，并按照规范要求，掌握桥梁的安全系数以及指标，确保整个施工结构达到安全性。 在设计过程中，设计人员不能单只按照规范要求满足结构强度的安全度，应当根据结构的体系以及构造和使用材料、维护和耐久性等问题进行设计，总结出设计过程以及施工过程和使用过程出现的问题，在根据总结出的结果进行改进，加强桥梁稳定性的同时不断提升桥梁结构的安全性。 此外，在施工过程中，个别结构的整体性以及延性达不到标准，导致冗余性小；设计的计算图式与实际受力路线不相符，导致局部的受力超出设计标准；混凝土的强度以及保护层的厚度与钢筋直径和构件戴面都达不到设计要求；导致桥梁结构的耐久性达不到预算要求，无法确保桥梁结构的安全性。大部分桥梁结构达到设计规范要求强度的情况下，无法确保桥梁的耐久性，在使用时间上，达不到预算标准，导致结构的安全问题得不到保障。因此，在设计过程中，设计人员应当加强重视桥梁的结构以及使用的施工材料，提高桥梁结构的耐久性。 2桥梁结构耐久性设计 2.1要满足接混凝土耐久性指标 要想提高桥梁结构的耐久性，就要确保混凝土的耐久性能够达到标准。混凝土的耐久性是由混凝土材料决定的，材料中的水灰比例以及水泥的用量和强度等级与混凝土的耐久性有着密切联系。在设计时，应当围绕《桥规JTG1362》制定的标准进行设计，在施工过程中，根据不同的施工环境制定合理的施工方案，并要自觉遵守设计标准进行作业，控制好水灰比例以及水泥用量、了解强度等级以及大氯离子的含量与碱含量，提升混凝土的耐久性。 2.2 重视钢筋混凝土保护层设计厚度 钢筋的锈蚀程度是由混凝土的碳化决定的。一般情况下，混凝土的保护层一旦出现碳化，会直接影响到钢筋表层的钝化膜，导致钢筋出现锈蚀现象。在施工过程中，首先，要注重钢筋混凝土，应当根据标准增加其保护层的厚度，减少钢筋出现锈蚀的可能性，确保混凝土结构的耐久性。其次，相关管理部门制定钢筋混凝土保护层的厚度范围跟以往实际设计范围不同，两者之间存在着一定的距离。在设计过程中，根据现场实际施工情况增加混凝土保护层的厚度，确保混凝土结构的耐久性。 2.3 做好构造配筋设计，减少混凝土裂缝出现 混凝土一旦出现裂缝，桥梁整体结构会受到一定的损害，混凝土的结构在遇到日晒雨淋影响后容易出现裂缝现象，出现裂缝后，混凝土的渗透性有所提高，侵蚀速度不断提高，增加侵蚀力度，导致混凝土结构的耐久性达不到标准。因此，要想提升混凝土结构的耐久性就必须要预防混凝土出现裂缝现象，在施工过程中，必须要按照规范标准进行作业，并掌握实际施工情况围绕混凝土结构制定合理的施工方案，对混凝土施工过程做好监督工作，减少在使用中出来多数裂缝的可能性。 2.4提高后张法预应力钢筋管道压浆质量 根据了解《混凝土结构耐久性设计与施工指南》具体内容得知，在设计钢筋耐久性过程中，必须要重视预应力钢筋的锈蚀程度，在没有任何提示的情况下，其会直接影响到钢筋的整体结构，应根据实际情况制定合理的施工防护措施。对混凝土结构出现预应力氯盐侵蚀程度以及筋和锚具与连接器等钢材做好防护工作，可以运用环氧或锌对钢材进行涂抹，根据施工进度往密封性能方向制定合理的预应力体系，在施工过程中，不允许出现金属螺旋管，应当运用具有密封性能的塑料波形管进行作业，另外，在施工前，管理人员要对管道灌浆材
结构设计总说明 一、概述 1.1本工程为暨南大学旅游学院教学楼，6层，结构采用现浇混凝土 框架结构，建筑物总高21.6米,相对标高±0.000等于于绝对设计 标高28.300m 1.2本工程主要依据除另行注明者外，均按初步设计审批文件、岩土工程勘察报告和以下建筑工程现行设计规范： 1、建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008）； 2、建筑结构荷载规范（GB50009-2012）； 3、混凝土结构设计规范（GB50010-2010）； 4、建筑抗震设计规范（GB50011-2010）； 5、建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）； 6、建筑地基处理技术规程（JGJ79-2012）； 1.3建筑设计使用年限：50年；结构安全等级：二级；抗震设防分类：丙类 1.4本工程抗震设计的类别和等级： 1.5本工程主要使用荷载（标准值，KN/m2）：荷载根据《GB50009-2012》 规定按功能分区选用。基本风压：W=0.75KN/m2（50年一遇）；地面 粗糙度类别：C类 1.6本工程设计未考虑冬季施工措施，施工单位应根据有关施工规范自定。施工单位在整个施工过程中应严格遵守国家现行的各项施工
质量验收规范，如按施工规范对跨度较大的梁、板起拱等 1.7未经技术鉴定或设计许可，不得改变结构的用途和使用环境。1.8本工程图纸中的标高单位均为m（米），尺寸单位均为mm(毫米)。 二、材料 2.1混凝土 2.1.1混凝土强度等级：（混凝土施工中应采取有效措施防止开裂）基础垫层为C15；基础梁为C25，楼梯间梯段板为C30，基础及 ±0.000以下外墙混凝土抗渗等级P6,基础梁保护层：有垫层40mm 2.1.2结构混凝土环境类别及耐久性要求： 基础及与土壤接触部位、露天构件为二b类，卫生间等室内潮湿环境为二a类，其余为一类。 耐久性要求如下： 2.2钢筋：为H PB300钢筋；为HRB335钢筋；为HRB400钢筋；1、钢筋强度标准值应具有不小于95%的保证率。 2、抗震等级为一、二、三级的框架结构，其纵向受力钢筋采用普通钢筋时，钢筋的抗拉强度 实测值与屈服值的比值不应小于1.25；且钢筋的屈服强度实测值与 强度标准值的比值不应 大于1.3；且钢筋在最大拉应力下的总伸长率实测值不应小于9%。2.3焊条： 2.4吊钩、吊环应采用 HPB235级钢筋；受力预埋件的锚筋应采用
什么样的桥梁结构承重最大 （春光小组：周鹏徐德闯） 一、项目概述 1. 开展年级：五年级、六年级 2.学科：科学、数学、信息技术 3. 简介： 本学习项目主要对象是五年级至六年级学生，桥梁是他们日常生活中常见事物，但桥梁的承重量有多大，什么样的地理环境适合建造什么结构类型的桥梁等等问题却很少同学去关心。本次项目探究 活动，将从少年儿童身边熟悉的桥梁入手，让他们自己提出有关对桥梁感兴趣的问题，设计探究方法，通过调查、实验、观察、搜集资料、整理信息等方法，培养他们对科学探究的兴趣及数学、信息技术 应用的能力。 二、学习团队 1. 教师： 周鹏：综合实践 徐德闯：科学 2．学生： 旅顺口区迎春小学： 庄河光明山中心小学： 三、学习目标与任务 1. 教学目标分析 认知目标：了解不同结构的桥梁承重力是不同的 能力目标：能通过改变桥梁的结构来改变桥梁的承重力 情感与价值观：培养学生科学探究的方法与能力，知道科学就在我们身边。 信息素养：提高学生利用现在网络技术、高科技手段搜集、整理文字、图片信息的能力。 2. 学习任务
5位同学为一小组，合作完成以下任务: ●任务1：从日常生活中同学们司空见惯的桥梁入手，让学生提一些比较感兴趣、乐于研究的问题， 确立研究主题。 ●任务2：从电视、杂志、互联网等寻找一些有关桥梁的图片、数据信息。 ●任务3：通过信息的整理与分析，从中发现问题及思考解决问题的方案，设计对比实验。 ●任务4：把任务1、2、3的研究成果进行整理，做出一份可以相互交流的项目报告。 四、学习过程 项目学习活动过程（概念图）： 任务一寻找世界各地的桥梁设计
?报章、杂志：你们可以从报章或杂志寻找你们所熟悉的桥梁结构，把图片及设计方案(或有关新闻)剪下，并记录你是从哪一份报章(报章名称)和哪一天(日期)取得的。 ?互联网：你亦可以从互联网上寻找桥梁结构设计并把它打印出来，记录你是从哪个网址中取得的。 ?其他途径：其实，若你能细心观察，亦可以从其他途径发现桥梁结构的设计应用，例如电视节目等。把有关的桥梁结构设计记录下来，并记录你是从哪里获得有关资料。 想一想以下的问题: ?桥梁的整体形状是什么样子? ?桥梁的主体结构是怎样设计的? ?最突出的、最令人印象深刻的桥梁结构设计对你的启发? 任务二设计桥梁结构设计图 学生搜集力学原理，结构以什么样的形式制作最稳定？ 注意：进行访问时，紧记要表现应有的礼貌! 根据搜集讨论得来的思路绘制桥梁设计图（可以是多个设计方案） 从绘制成的桥梁结构设计图中，你们发现什么? 有什么总结? 把你们的发现记录下来。并思考问题: ?桥梁的整体形状及桥体的结构特征? ?你会如何解释你们的发现? ?你们的发现对你有什么启示? 任务三制作项目实践探究整理
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/4d10339850.html, 桥梁结构设计中的耐久性设计 作者：张振华 来源：《科学与技术》2018年第13期 摘要：随着城市规模的不断扩大，城市布局错综复杂，为了是人们的出行更方便，城市中的桥梁建设越来越多，桥梁负荷越来越重，这就使得混凝土结构桥梁的耐久性大大降低。在目前的混凝土结构桥梁设计中还存在不少问题，这些严重影响了桥梁的使用寿命。因此，对混凝土结构桥梁耐久性设计进行研究，就显得十分有必要了。本文对桥梁结构设计中的耐久性设计进行了探讨。 关键词：桥梁结构设计；耐久性设计；措施 耐久性是桥梁工程结构设计的重要内容之一，其会受到设计问題和超载问题等因素影响。所以要保证桥梁工程结构设计整体质量，就应在优选结构设计材料的基础上，重视结构冗余设计和桥梁构造设计，确保可以增强其耐久性。 1桥梁结构耐久性的概念与重要作用 桥梁结构设计过程中必须考虑其结构耐久性，为了更有助于相关设计人员采用有效合理的设计方案来保证桥梁的耐久性要求，首先有必要对结构耐久性加以充分仔细的了解，完全掌握领会其含义要求，所谓结构耐久性，是指结构所具备的在有限的使用寿命和维护措施的前提下，针对外界荷载、环境变化以及材料等因素可能受到的各种力的作用，能够有效抵御恶劣影响的能力，而这种能力，无论对于提升桥梁的安全运行效率、经济营收效益，还是促进社会交通秩序发展、百姓日常出行的便利都具有着无比重要的作用，这不再是某个人或某个企业为追求经济利润所做出的工程业绩，而是国家的公共交通基础设施建设的巨大需要，所以其作用意义是深远的。 2影响桥梁耐久性的因素 2.1结构构造与设计体系存在缺陷 桥梁结构的耐久性设计是桥梁设计领域急需解决的一个重要问题。在实际操作过程中，桥梁工程设计人员很容易只重视桥梁结构强度，用结构强度满足工程安全性的需求，而忽视溺寸过程和施工过程中的人为错误，因为人为错误极易使结构耐久性降低。当桥梁工程计算标准不明确、设计标准较低、混凝土强度较低时，会给结构的耐久性带来一定的影响。与此同时，按照工程的使用条件和使用环境的不同，对体系的设计要求也有所不同。要保证桥梁结构具有较强的可靠性，设计过程中一定要严格依据设计规范进御蜀十，确保设计人员深刻了解桥梁结构的本性，仔细判断设计结构是否真正科学合理日。 2.2设计规范存有不足
混凝土结构设计总说明 1.总则 1.1本工程按国家现行有效的设计规范、规程及标准进行设计，施工单位除应遵守本说明及各设计图纸详图外，尚应执行现行国家施工规范、规程和工程所在地区主管部门颁布的有关规程及规定，并应在设计图纸通过施工图审查，取得施工许可证后方可施工，不得违规违章施工，确保各阶段施工安全。 1.2本工程位于广东省佛山市高明区，本工程所建的为多层住宅和多层商业,本工程使用的测量高程为黄海高程;±0.000为室内地面标高，相当高程标高1 2.50米。 1.3尺寸单位除注明外，以毫米（mm）为单位，平面角以度（o）分（’）秒（”）表示，标高以米（m）为单位。 2.建筑结构安全等级及设计使用年限 2.1本工程为异形柱结构。 2.2本工程建筑结构的安全等级为二级，结构设计基准期为50年，结构设计使用年限为50年，建筑抗震设防类别为标准设防类，地基基础设计等级为乙级。 3.设计依据 3.1采用国家现行有效的设计规范、规程、统一标准、标准图集、工程建设标准强制性条文及"住房与城乡建设部有关公告"作为不能违反的法规，同时考虑工程所在地区实际情况采用地区性规范。 3.2本工程结构设计遵循的主要标准、规范、规程： （1）国标部分 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001 建筑结构荷载规范 GB50009-2012 混凝土结构设计规范 GB50010-2010（2015年版） 砌体结构设计规范 GB50003-2011 建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008 建筑抗震设计规范 GB50011-2010（2016年版） 混凝土结构耐久性设计规范 GB/T50476-2008 建筑地基基础设计规范 GB50007-2011 建筑桩基技术规范 JGJ94-2008 建筑设计防火规范 GB50016-2014 （2）广东省标准部分 建筑地基基础设计规范 DBJ15-31-2003 建筑地基处理技术规范 DBJ15-38-2015 非承重混凝土小型砌块砌体工程技术规程 DBJ/T15-18-97 静压预制混凝土桩基础技术规程 DBJ/T15-94-2013 3.3本工程结构设计采用的计算程序及辅助计算软件名称/软件版本号/编制单位分别为GSSAP；17.0；广东省设计建筑研究院。结构整体计算嵌固部位为地下室顶板层。 3.4本工程岩土工程勘察报告由佛山市顺德区勘察有限公司提供。基础施工时若发现地质实际情况与岩土工程勘察报告与设计要求不符时，须通知设计人员及岩土工程勘察单位技
*第二章混凝土结构设计方法 提要：在以后各章将讨论各种基本构件及不同结构的设计计算，这些构件和结构的型式虽然不同，但计算都采用相同的方法——概率极限状态设计法。因此，在讨论具体的构件和结构设计之前，先介绍概率极限状态设计法。 本章学习要点： 1、了解结构可靠度的概念； 2、了解极限状态设计法的基本原理； 3、掌握荷载和材料强度的取值方法； 4、掌握极限状态设计表达式的基本概念及应用。 §2-1 极限状态设计法的基本概念 一、结构的功能要求： 结构设计的主要目的是保证所建造的房屋安全适用，能够在规定的期限内满足各种预期的功能要求，并且经济合理。《建筑结构设计统一标准》规定，建筑结构必须满足以下四项基本功能要求： 1、结构在正常施工、正常使用条件下，能承受可能出现的荷载及变形。 2、正常使用时的良好工作性能。 3、在正常维护下具有足够的耐久性，如材料风化、老化、腐蚀不超过一定的限度。 4、在偶然事件发生时或发生后，仍然能保持必要的整体稳定性。 上述四项功能要求分别属于安全性、适用性和耐久性。这三者也统称为结构的可靠性。所以可以说“结构的可靠性是安全性、适用性和耐久性的统一”。二、结构可靠性、可靠度的定义 可靠性：结构在规定的时间内，规定的条件下，完成预定功能的能力。 可靠度：指结构在规定时间内，规定条件下完成预定功能的概率，即结构可靠度是可靠性的概率度量。 ﹡“规定时间”及“规定条件”的含义。 ﹡设计使用年限：指设计规定的结构或构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期，即结构在规定的条件下所应达到的使用年限。 注意：①设计使用年限并不等同于结构的寿命；
②这一时期的长短与一个国家在一定时期的国民经济发展水平有关； ③可靠性与经济性的统一是结构设计的基本原则。 三、结构的安全等级 四、结构的极限状态 1、极限状态的概念 整个结构或结构的一部分超过某一个特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为结构的极限状态。 有效状态与失效状态：二者的分界即是极限状态，显然“极限状态提供了判断结构失效与有效的界限标准”。 2、极限状态的分类 （1）承载能力极限状态：p40 被超越的判断； （2）正常使用极限状态：p41 被超越的判断。 五、结构上的作用、作用效应和结构的抗力 1、作用与作用效应 （1）定义：使结构产生内力和变形的所有原因。 ﹡直接作用与间接作用 ﹡作用与荷载的区别与联系 （2）作用的分类： （3）作用效应： 2、结构的抗力 结构的抗力是指整个结构或构件承受内力和变形的能力。 ﹡混凝土结构构件的截面尺寸、混凝土强度等级以及钢筋的种类、配筋数量和方式确定后，构件便具有一定的抗力。抗力可以按一定的计算模式确定。 ﹡影响抗力的因素：材料性能、几何参数、计算模式。
桥梁设计存在的主要问题 桥梁设计存在的主要问题 现在，国内的结构设计过程中，有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要 。 的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等；也有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题，更是对桥梁安全造成致命的损害。 而大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，出现了影响正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不足的问题，这也与施工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不足及目前
广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题（主要原因包括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等）。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的危害。 2）设计理论和结构构造体系不够完善 在承认施工存在问题的同时，也不可否认，在桥梁设计领域，特别是关于 和构造等方面的要求。规范再详细也不能包罗本应由设计人员解决的各种问题、规范更新得再快也适应不了新认识、新技术、新材料快速发展对结构提出的各种新的要求。因此，合理可靠的结构设计除了满足规范的要求外，还要求设计人员具有对结构本性的正确认识、丰富的经验和准确的判断。 需要改进和努力的方向
1）应该更加重视结构的耐久性问题 桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。在大跨桥梁领域，国内从上世纪80年代以来，修建了大量的斜拉桥；虽然迄今为止出现倒塌或 强调使结构易于检查、维修，以保证桥梁的安全使用、尽可能地减少维修费用，取得了较好的综合经济效益。实际上，国内外的研究和实践都表明，结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。 2）重视对疲劳损伤的研究 桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变
中国土木工程学会标准CCES 01－2004 混凝土结构 耐久性设计与施工指南 Guide to Durability Design and Construction of Reinforced Structures 2004年1月
前言 鉴于工程安全性与耐久性对我国当前大规模土建工程建设的重要意义，中国工程院土木水利与建筑学部于2000年提出了一个名为“工程结构安全性与耐久性研究”的咨询项目，旨在联络国内专家，就我国土木和建筑工程结构安全性与耐久性的现状与亟待解决的问题进行探讨，并为政府部门提供技术政策方面的建议。考虑到混凝土结构的耐久性问题最为突出，而现行的设计与施工规范在许多方面又不能保证工程的耐久性需要，所以项目组决定联系各方专家，组织成立编审组，着手编写混凝土结构耐久性设计与施工的指导性技术文件，供工程设计、施工与管理人员使用。与此同时，国家建设部建筑业司和科技司也委托中国土木工程学会与清华大学土木系就建筑物耐久性与使用年限的课题进行研究。这份《混凝土结构耐久性设计与施工指南》，就是依托上述项目和课题，在国内众多专家的共同参与下编审完成的。环境作用下的混凝土结构劣化机理非常复杂，许多方面还认识不清，而且耐久性问题又具有相当大的不确定性与不确知性。在这种情况下，提出指南这样的指导性技术文件，可能更便于设计、施工人员能够结合工程的具体特点使用。《指南》的初稿、讨论稿和送审稿曾分别在2001年、2002年两次学术会议上和在会后广泛征求过意见并经多次修改。由于时间和认识上的限制，不足之处，有待今后定期补充。 2003年6月，中国土木工程学会报请国家建设部组织领导小组和专家组对指南送审稿进行审查和鉴定，并获得通过；经中国土木工程学会研究认定，本指南作为中国土木工程学会技术标准。 本指南将每年做局部修订补充，并发布于中国土木工程学会网站(https://www.doczj.com/doc/4d10339850.html,)。 对指南在使用过程中发现的问题，请将意见和建议寄：清华大学土木系结构工程实验室（邮编100084，电子信箱Jiegou@https://www.doczj.com/doc/4d10339850.html,）转有关编写人。 指南编审组 2003年
桥梁结构设计问题探讨 摘要：近年来，随着科学技术的发展，桥梁结构设计也得到了相应的发展，但是我国的桥梁设计理论和结构构造体系仍不够完善。本文通过桥梁结构设计中应注意事项，对桥梁结构设计的理论及设计问题进行探讨。 关键词：桥梁结构；设计问题；分析 abstract: in recent years, with the development of science and technology, the bridge structure design also got the corresponding development, but china’’s bridge design theory and structure system is still not perfect. this article through the bridge structure design should note, bridge structure design theory and design issues were discussed. keywords: bridge structure; design problems; analysis 中图分类号：u443文献标识码：a 文章编号： 一、桥梁结构设计现状 目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果，也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背，也不符合结构动态和综合经济性的要求。
混凝土结构设计总说明 1.工程概况 1.1 本工程位于xx市xxxxx，总建筑面积约13万平方米，由多栋商铺组成; 主要功能层数高度(m) 结构型式基础类型商铺 4 15.400 框架结构独基、管桩 2.设计依据 2.1 本工程主体结构设计使用年限为50年。 2.2 自然条件：基本风压：0.35kN/m 2(50年重现期);基本雪压:0.45kN/m 2； 抗震设防参数：本工程最大地震影响系数αmax=0.04（第一设防水准）；场地特征周期Tg=0.35秒；场地为可进行建设的一般地段。本工程抗震基本烈度为6 度，场地土类别为Ⅱ类。 2.3 xxx工程有限公司2014.10xxx一期-4号中心岩土工程详细勘察报告书工 程编号：2014-K53 2.4 本工程施工图按初步设计审查批复文件和甲方的书面要求进行设计。 2.5 本工程设计采用的现行国家标准规范规程主要有： 建筑结构可靠度设计统一标准GB50068-2001 建筑地基基础设计规范GB50007-2011 建筑工程抗震设防分类标准GB50223-2008 建筑抗震设计规范GB50011-2010 建筑结构荷载规范GB50009-2012 混凝土结构设计规范GB50010-2010 砌体结构设计规范GB50003-2011 地下工程防水技术规范GB50108-2008 工业建筑防腐蚀设计规范GB50046-2008 建筑桩基技术规范JGJ 94-2008 人民防空地下室设计规范GB50038-2005 多孔砖砌体结构技术规范JGJ137-2001(200 3年局部修订) 混凝土外加剂应用技术规范GB50119-2013 补充收缩混凝土应用技术规程JGJ/T 178-2009 建筑边坡工程技术规范GB/T50330-2013 工程建设标准强制性条文(房屋建筑部分)2013年版(涉及规范版本更新及修订的应按现行规范执行) 2.6 桩基静载荷试验报告和地基载荷板试验报告(本工程需有前述报告后方可进 行基础施工) 3.图纸说明 3.1 计量单位(除注明外）：长度：mm；角度：度；标高：m；强度：N/mm 2。 3.2 本工程±0.000相当于绝对标高41.700m。 3.3 本工程施工图与国标11G101-1《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图 规则和构造详图》配套使用。 3.4 结构专业设计图应与其它专业设计图配合施工，并采用下列标准图: 国标 11G101-1、11G101-2、11G101-3、11G329-1；中南标 12ZG002、12ZG003、12ZG313 3.5 管桩专项说明另详。 3.6 本工程在设计使用年限内未经技术鉴定或设计许可，不得改变结构的用途和 使用环境。
中国土木工程学会标准CCES 01-2004 混凝土结构耐久性设计与施工指南 一、 《混凝土结构耐久性设计与施工指南》 CCES 01－2004的2005年修订版，已于2005年10月由中国建筑工业出版社正式出版 2005年修订版说明 根据《指南》第一版(CCES 01－2004)使用过程中征集到的意见、建议以及近期获得的新的信息，这一修订版对原有条文作了局部的修改、补充和必要的订正，并以单印本的形式正式发行，取代原先刊载于文集《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（中国建筑工业出版社2004年5月第一版）中的条文。与第一版相比，修订版增添了一些新的条文和附录，篇幅增加近40％。读者如欲继续使用指南第一版中的条文内容，请注意新的修订版中已作出的更改，后者可从以下网站查得： 中国土木工程学会 https://www.doczj.com/doc/4d10339850.html, 2005年9月 二、 《指南》2005年修订版的主要修改内容 持有《指南》第一版的读者如欲继续使用或参考第一版的条文，请注意修订版中已作出的局部修改，其中与第一版有较大区别的，可下载修订版中的如下条文。至于修订版中的增加内容，可参阅新出版的指南，主要有：对于不同环境类别和作用等级下的混凝土原材料品种与用量的范围作了限定；对混凝土养护和钢筋保护层厚度的合格验收要求作了补充；新增了附录C（氯离子侵入混凝土过程的Fick模型）和附录D（后张预应力混凝土体系的耐久性要求）。 1 环境类别与环境作用等级 修订版对环境类别和环境作用等级有个别调整，相关条文如下，与之对应的第一版中条文为3.0.4条。
3.1.1 结构所处的环境按其对钢筋和混凝土材料的不同腐蚀作用机理分为5类（表3.1.1）。 表3.1.1 环境分类 类别 名称 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅴ1Ⅴ2Ⅴ3碳化引起钢筋锈蚀的一般环境 反复冻融引起混凝土冻蚀的环境 海水氯化物引起钢筋锈蚀的近海或海洋环境 除冰盐等其他氯化物引起钢筋锈蚀的环境 其他化学物质引起混凝土腐蚀的环境: 土中和水中的化学腐蚀环境 大气污染环境 盐结晶环境 注：氯化物环境（Ⅲ和Ⅳ）对混凝土材料也有一定腐蚀作用，但主要是引 起钢筋的严重锈蚀。反复冻融（Ⅱ）和其他化学介质（Ⅴ1、Ⅴ2、Ⅴ3） 对混凝土的冻蚀和腐蚀，也会间接促进钢筋锈蚀，有的并能直接引起 钢筋锈蚀，但主要是对混凝土的损伤和破坏。 3.1.2 环境作用按其对配筋（钢筋和预应力筋）混凝土结构侵蚀的严重程度分为6级（表3.1.2）。 表3.1.2 环境作用等级 作用等级 作用程度的定性描述 A B 可忽略 轻度
桥梁工程建设中的结构设计问题及其策略 发表时间：2018-07-16T10:00:17.297Z 来源：《基层建设》2018年第14期作者：李海金[导读] 摘要：桥梁工程建设中的结构设计要严格执行设计标准，并且和实际设计目标达到一致，要充分重视工期，任务要在预定的工期内完成，在设计标准化的前提下，加强对新工艺和新技术的有效应用，而且在桥梁工程建设中的结构设计中还要充分考虑经济、合理的设计方案。 身份证号码：45092319880708xxxx 柳州欧维姆工程有限公司摘要：桥梁工程建设中的结构设计要严格执行设计标准，并且和实际设计目标达到一致，要充分重视工期，任务要在预定的工期内完成，在设计标准化的前提下，加强对新工艺和新技术的有效应用，而且在桥梁工程建设中的结构设计中还要充分考虑经济、合理的设计方案。基于此，本文阐述了桥梁工程建设中的结构设计方案选择，对桥梁工程建设中的结构设计问题及其策略进行了探讨分析。关键词：桥梁工程建设；结构设计；方案选择；问题；策略；桥梁工程建设中的结构设计是一个较为复杂的系统工程，只有将一些比较丰富的理论知识运用于实践才能够有效防止一些经验因素给设计带来一些不利的影响，从而推动桥梁工程建设的健康发展。以下就桥梁工程建设中的结构设计问题及其策略进行了探讨分析。 一、桥梁工程建设中的结构设计方案选择分析桥梁工程建设中的结构设计方案制定需要考虑诸多影响因素，设计方案的科学性是对整个桥梁工程建设中的结构设计质量的保障。在桥梁结构要素的选择过程中，要从桥梁工程建设中的结构设计的经济性以及技术性和适用性层面进行考虑。对桥梁工程建设中的结构设计中的一些新技术工艺的应用能有效提升工作的效率及质量，决策者要能将其得到充分考虑。然后就是在桥梁工程建设中的结构设计中要能对方案的经济性得到充分重视，将施工中的成本以及工期等都要结合实际进行详细分析，保障在最少成本下将设计工作和整个工程的质量得以保障。最后就要对桥梁工程建设中的结构设计适用性加以重视要考虑其是否和法律规程相符合，在经济效益上的创造情况也要充分考虑。这样才能将桥梁工程建设中的结构设计的完善性得以体现。除此之外，还要能在桥梁工程建设中的结构设计过程中将设计的方法运用以及模型的选择等进行客观科学的加以择取，保障方案的高效实施。 二、桥梁工程建设中的结构设计问题分析城镇化建设进程的加快，促进了道路交通运输的发展，使得桥梁工程建设不断增多，为了居民出行提供了便利，但是基于各种因素的影响，使得桥梁工程建设中的结构设计过程中仍然诸多问题，笔者认为主要表现在以下几方面：（1）桥梁工程建设中的结构设计理论以及结构构造体系的问题。针对桥梁工程建设中的结构设计，特别是桥梁工程施工和使用期的安全性问题在一定的程度上还需要改进。并且在设计过程中，其首要任务就是在一定程度上选择一套经济并且实用性比较强的结构方案，然后进一步分析出结构和结构与其连接过程中的设计，并在一定程度上选出施工规范能够允许的安全系数以及各种可靠性指标进一步确保结构的安全性。（2）大多数设计人员都过于侧重施工过程中的规范在结构强度设计上的各种安全度的相关需要，但是却忽视了结构体系、构造体系、维护以及结构耐久性和施工设计与施工过程到整个使用全过程中往往会出现各种人为措施，没有加强并提高结构的安全性。（3）设计过程中对强度因素考虑在一定程度上是胜于对耐久性的考虑。大多数设计单位都是比较重视强度极限状态，但是常常都会把极限状态使用进行相应的忽视，然而桥梁结构在一定的程度上属于整个生命周期里最为重要的使用性能表现，经常在一定程度上出现重视结构建造却忽视结构维护。在实际施工中，大多数的桥梁工程在进行设计的过程中，对于耐久性设计的关注在一定的程度上是限于表面上的概念，不仅对明确使用年限的要求有着一定的缺乏，同时还进一步的忽视了关于耐久性力的设计方面。总的来说，这些倾向就是目前桥梁工程工程在进行施工的过程中各种事故频发的不良后果、结构的使用性能较差的不良后果、使用寿命较短的不良后果等带来的直接导火索，并且这些倾向在一定的程度上普遍跟国际桥梁工程结构界所提倡的耐久性、安全性以及适用性等设计原则进行相背离，另外也很难满足当前结构动态以及综合经济性力面的要求。 三、桥梁工程建设中的结构设计策略 1、严格桥梁工程构造设计。桥梁工程构造设计中最为典型的问题就是伸缩缝问题，有些只是设置普通橡胶当作支座，通常需要对其进行改称为橡胶活动的制作，不然一旦要是受到汽车荷载的作用就会很容易使结构安全和耐久性受到一定影响。桥面通常情况下不会设计一个整体的钢筋网，并且也不会把考虑汽车荷载的问题，但是在我国的公路运输过程中关于超载的想象是一种十分普遍的现象，例如汽车的超载运营，将会十分容易导致桥梁工程结构长期实用性以及耐久性，因此在遇到这种问题的时候，不仅仅要交给有关部门进行管理，同时还需要在结构设计的过程中将把超载可能造成的严重后果进行分析以及研究，并且还需要将其耐久性问题考虑到施工设计的范围之内。伸缩缝的位置所预埋的空心量数量通常都是不够的，建立以及施工单位必须要做好前期的复查工作。在此之外因为桩基础的钢筋保护和建筑制图的并不是一样的，所以，监理以及施工单位必须要对其进行加强重视，不然将会十分容易出现桩基础的主盘保护层不能够满足施工设计的需要。 2、强化桥梁工程结构耐久性设计。桥梁工程建造使用过程中，由于桥梁主体本身长期在外暴漏，并且十分容易就会受到环境和一些有害化学物质等方面的侵蚀，在加上桥梁的结构还要承受车辆、地震以及超载等各种因素的影响，同时桥梁工程施工的过程中所采用的材料性能在风吹日晒的过程中将会不断的出现退化，这样也十分容易导致桥梁的每个部位出现不同程度的损伤以及劣化。在目前阶段桥梁倒塌综合严重损害的例子是越来越少，之后还是有很多的桥梁工程因为拉锁耐久性的问题使其使用的性能受到一定的印象，一些桥梁的拉锁并没有到使用的期限不可以对其进行更好，如果进行更换，不仅仅会影响到正常的使用，同时还带来严重的经济损失。对于这些问题将会对桥梁的耐久性设计有着直接的影响，所以，也会促进人们更加关注桥梁工程耐久性的问题。在长期以来，人们都十分侧重于研究结构计算的方法，然而却忽视了关于总体结构和细节处理方面的重视，因此，必须要对桥梁的耐久性以及安全性的研究进行加强。 3、充分考虑桥梁结构的疲劳损伤。桥梁工程建设中的结构设计过程中，其结构通常是需要承受的荷载，并且会在结构内部形成循环变化的应力，对于这些应力不仅仅会导致结构出现震动，同时还会促进结构由于积累所出现的疲劳损失等问题。通常情况下，桥梁工程所使用的材料都不是均匀以及连续性的，并且材料上经常也会有着各种微小的缺陷，在循环荷载的作用之下，这类缺陷将会日益发展并且结合到一起，从而变造成的损伤，在严重的时候还会在材料的内部出现裂纹。如果施工人员不能够及时有效的控制住这些裂纹，那么将会导致材料和结构出现断裂的现象。疲劳损伤通常是被认作为桥梁工程建设中的结构设计过程中最为核心的问题，并且因为它所引发的钢材开裂的情况也比较多。因此，在结构设计的过程中必须要把这个问题列入到结构设计过程中所需考虑因素的重中之重。结束语