港珠澳大桥混凝土结构耐久性设计原则与方法

系统阐述港珠澳大桥跨海工程混凝土结构耐久性设计的原则与方法,首先介绍港珠澳大桥工程概况及120年使用年限的总体要求;根据工程的环境、水文地质数据分析工程场址条件下混凝土结构劣化的主要过程和因素;确定耐久性设计的控制过程为海洋氯离子侵入和表层混凝土碳化引起的钢筋锈蚀。针对耐久性控制过程,分析耐久性极限状态、构件使用年限、环境作用类别和程度以及裂缝控制宽度;然后建立针对港珠澳大桥工程场址条件的氯离子侵入过程设计模型,使用全概率方法校准的分项系数法完成针对不同时用年限、不同暴露条件下的结构耐久性参数和混凝土保护层厚度设计;最终确定用于港珠澳大桥混凝土结构120年使用年限的耐久性设计与质量参数。     

南方沿海核电站非核部分钢筋混凝土结构环境类别及作用等级研究

核电站是重要的国家基础设施,其结构的耐久性对核电站的长期安全运行非常重要。通过对南方沿海6个核电站非核部分钢筋混凝土结构的环境条件进行调查分析,参考相关标准规定,提出了南方沿海核电站非核部分钢筋混凝土结构的环境类别和作用等级,以便进行混凝土结构耐久性设计。     

考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数协调取值方法

由传统耐久性设计方法所确定的混凝土结构一维和二维扩散区的耐久性定量设计参数取值往往互不相同,导致混凝土的制备和施工浇筑存在困难。鉴于此,提出了考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法。首先考虑氯离子扩散系数的时变特性,推导了混凝土结构中一维和二维扩散区氯离子浓度分布的时变解析模型;然后分析了混凝土结构角部箍筋弯折对混凝土附加保护层厚度的影响,并依据不同扩散区耐久性定量设计参数的协调一致性要求,建立了箍筋协调弯弧内半径的计算表达式,进而提出了混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法,从而满足对于同一截面上具有不同扩散区的构件能够一次性完成混凝土浇筑的施工需求。分析表明,该方法基于箍筋协调弯弧内半径和耐久性定量设计确定混凝土结构的耐久性设计参数取值,使混凝土结构能够在规定的腐蚀环境作用下满足预定的设计使用年限要求,从而克服传统耐久性设计方法所存在的缺陷。     

考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数协调取值方法

由传统耐久性设计方法所确定的混凝土结构一维和二维扩散区的耐久性定量设计参数取值往往互不相同,导致混凝土的制备和施工浇筑存在困难。鉴于此,提出了考虑施工需求的混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法。首先考虑氯离子扩散系数的时变特性,推导了混凝土结构中一维和二维扩散区氯离子浓度分布的时变解析模型;然后分析了混凝土结构角部箍筋弯折对混凝土附加保护层厚度的影响,并依据不同扩散区耐久性定量设计参数的协调一致性要求,建立了箍筋协调弯弧内半径的计算表达式,进而提出了混凝土结构耐久性定量设计参数的协调取值方法,从而满足对于同一截面上具有不同扩散区的构件能够一次性完成混凝土浇筑的施工需求。分析表明,该方法基于箍筋协调弯弧内半径和耐久性定量设计确定混凝土结构的耐久性设计参数取值,使混凝土结构能够在规定的腐蚀环境作用下满足预定的设计使用年限要求,从而克服传统耐久性设计方法所存在的缺陷。     

混凝土结构耐久性设计原则、方法与标准

结合最新颁布的《混凝土结构耐久性设计标准》(GB/T 50476—2019)综述混凝土结构耐久性的总体设计原则、方法和规定。结合混凝土结构耐久性的定义,分析耐久性设计的三要素：性能劣化、耐久性极限状态以及设计使用年限,强调耐久性设计需要向全寿命耐久性规划拓展。结合标准规定,解析使用环境分类和等级划分表示性能劣化、耐久性极限状态以及设计使用年限针对整体结构与构件的不同含义。然后,结合定性设计方法分析典型环境下材料和构件层次上耐久性规定以及耐久性指标,针对防腐蚀附加措施和后张法预应力体系分析耐久性多重保护的理念。综述表明,标准最大程度总结了我国混凝土结构耐久性科学认识与工程实践,发展基于模型的性能化设计、设计阶段系统开展维护设计、推动耐久性多屏障设计理念是耐久性标准将来的发展方向。     

满足100年耐久性设计的自密实海工高性能混凝土寿命评价技术研究

分析了海工混凝土结构的腐蚀机理,并对海工混凝土结构的腐蚀危险性进行了评估,表明氯离子对混凝土结构内钢筋的腐蚀是混凝土结构与构件耐久性的主要控制因素。确定了菲克第二扩散定律的解析解中表面氯离子浓度、临界氯离子浓度和保护层厚度等参数的取值,获得了不同矿物掺合料自密实海工高性能混凝土满足100年耐久性设计年限要求的有效氯离子扩散系数控制指标,并表明掺合料的种类和掺量在合理的范围时,自密实海工高性能混凝土的耐久性可满足设计使用年限100年的耐久性要求。     

混凝土结构的耐久性设计方法

(上接第5期第333页)3混凝土结构耐久性设计的主要内容混凝土结构的耐久性设计要求设计人全面考虑以下各个方面并反映在设计文件中。3.1设计使用年限耐久性设计如果没有使用年限的大体目标,那就变成近乎盲目的行动。明确设计使用年限,是工程业主、用户和社会的迫切要求。作为政府部门,也需从公众根本利益出发,为不同类型的工程规定出使用年限的最低要求。结构物的设计使用年限是对主体结构寿命而言的,对于设计预定的需要在设计使用年限内进行大修或更换部件的结构,应在设计文件中提出每一结构部件的使用年限明细表,例如桥梁中的拉索。我国结…     

某高层“百年住宅”结构设计

北京市某高层住宅小区设计使用年限100年,主体结构采用剪力墙结构体系。针对该住宅设计使用年限100年的关键问题,从"百年住宅"结构设计技术体系出发,从结构布置、结构安全、主体耐久等方面,对地震作用、荷载取值、结构重要性系数、混凝土耐久性、钢筋保护层厚度等方面进行了设计探讨。得出如下结论:地震作用可通过确定设计使用年限100年相同超越概率的地震动参数来确定;楼、屋面活荷载及基本风压、基本雪压取值均应针对100年设计使用年限进行相应调整;同时应加强结构使用阶段的维护与检修,以保证结构的100年耐久性。     

重视混凝土结构的耐久性设计——谈GB／T50746-2008规范有关条文的学习体会

1加强对混凝土结构耐久性重要性的认识 国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB／T50746--2008（以下简称《耐久性规范》）已于2009年5月1日起,在全国实施,为了确保混凝土结构在规定的使用年限内,能安全可靠地使用,就要高度重视结构的耐久性设计。     

海港工程中高性能混凝土的耐久性评估

随着近几年海洋工程的不断发展,对混凝土结构的要求越来越高。在施工建设过程中,保证混凝土结构的使用年限达到50年以上是当前建设的基本目标,但是由于设计过程中对混凝土耐久性影响因素比较多,在设计过程中无法控制好相应的耐久性指标。本文首先对国内外常用的混凝土耐久性测试方法进行了分析,然后对混凝土耐久性进行了评估。     

杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性解决方案

为了确保杭州湾跨海大桥混凝土工程达到100年设计使用年限,根据特殊腐蚀环境进行相应的混凝土结构耐久性研究和设计。结合当前现有研究成果,对海洋环境下钢筋混凝土结构的腐蚀破化特征和防护技术进行介绍。针对本工程混凝土结构的不同部位,提出混凝土结构耐久性多层次综合方案体系、海工耐久混凝土设计原则、耐久性关键指标与评估试验方法、施工及质量验收标准、混凝土结构基本防腐蚀措施和附加防腐蚀措施及其基于耐久性的相互协同解决方案,并通过建立耐久性无损监测系统和暴露试验站对混凝土结构的预期寿命进行预测评估。分析结果表明,对混凝土结构的特定腐蚀环境,提出耐久性解决方案是经济可行的。本研究对同类跨海大桥的耐久性设计与施工具有一定的参考价值。     

氯盐环境钢筋混凝土构件服役寿命计算

根据混凝土构件承载力的耐久性退化作用,建立了腐蚀环境作用下混凝土结构的3阶段服役寿命理论模型:诱导期、退化期和破坏期;即钢筋表面的自由氯离子浓度达到锈蚀临界值的时间、混凝土结构的主要材料(混凝土和钢筋)达到其材料耐久性破坏的限值、混凝土结构的承载力降低到安全使用极限状态作为各阶段的时间节点.基于氯离子扩散计算模型、钢筋...     

南京南站高性能混凝土配合比设计与施工

我国是混凝土的生产和应用大国,但对结构耐久性的研究与推广还远远不足。铁路工程因为环境条件复杂,率先提出了有关技术标准和规范引导工程实践。结合南京南站混凝土耐久性要求,分析了站房混凝土结构环境条件,从设计措施、地域性材料选择、配合比试验、混凝土生产与浇筑、养护等方面进行了系统研究,从而选择了科学合理的标准配合比和严格先进的施工技术,成功应用于南京南站站房建设过程中。     

核电站核岛施工塔吊布置

针对核电站核岛工程中各建筑物平面布置紧凑、现浇混凝土量大、工期紧等特点,提出核岛建造期间施工塔吊动态平面布置、塔吊基础设计及附着装置的安装方法。     

钢筋混凝土结构基于耐久性的可靠度设计方法

对处于氯盐环境中的混凝土结构,为使其在设计使用寿命期内具有合格的可靠度要求,基于结构抗力劣化过程的动态计算模型及动态可靠度分析,在我国 现行结构可靠度设计表达式基础上,引入结构耐久性系数γD来考虑抗力衰减对可靠指标的影响,并给出了耐久性系数的确定方法。针对50年设计使用年限 情况,考虑港口结构3种荷载组合以及5种可变荷载与恒载效应比影响,给出不同的环境条件、水灰比、保护层厚度下结构耐久性系数γD的取值。从而建立 了基于耐久性的可靠度设计实用方法。     

混凝土结构等耐久性设计方法

针对混凝土结构耐久性能不均衡的现象,在混凝土等截面耐久性设计的基础上提出了混凝土结构等耐久性设计方法,并明确了该方法的定义。首先将结构进行分层模块化划分,基于等耐久性原则确定各层次的目标使用寿命,然后进行使用寿命设计,使各层次的耐久性使用寿命达到目标要求; 在构件截面层次上,对截面的角部采取措施避免截面角部钢筋提前锈蚀引起耐久性失效,实现截面的等耐久性。提出了结构分层模块化划分的规则和方法及基于等耐久性原则的目标使用寿命确定方法和过程; 对于耐久能力严重不足的部位(角部),将钢筋替换为不锈的纤维增强复合材料(FRP)筋,避免过早使耐久性失效,其余部位通过调整保护层厚度使结构达到等耐久性的要求。由于局部环境不同,同种类型的构件需要设置不同的保护层厚度才能实现等耐久性的目标。提出了等耐久性设计的总体过程及不同耐久性等级的使用寿命安全系数取值范围,并通过一个混凝土桥算例说明了截面和结构层次等耐久性设计过程。结果表明:等耐久性设计可以优化选择各类构件的耐久寿命,合理安排初始投资,减少大修次数,降低结构后期维修成本,延长结构寿命,实现混凝土结构的可持续发展。     

核电站混凝土结构弹塑性地震楼面响应谱分析

核电站安全相关混凝土结构的抗震分析和设计主要基于线弹性假定,不考虑材料的非线性特征和钢筋同混凝土之间的黏结滑移效应。实际上,核电站运行若干年以后,随着结构的老化,弹塑性特征会逐步显现。以一榀单跨两层足尺实验框架为研究对象,采用纤维梁单元,分别采用线弹性模型和弹塑性模型计算楼面响应谱并同实测值进行对比。分析表明:对在役核电站地震响应评估,应该充分考虑混凝土结构的弹塑性特征,合理地评估结构地震响应和楼面响应谱特性,从而为核电站设备、系统和部件的地震安全评价提供可靠依据。我国早期投运的核电站运行已经超过20年,分析方法和结论对在役核电站地震安全评估有较好的参考价值。     

EPR核电站内安全壳筒体施工全过程力学性态分析

安全壳作为第三代核电站提供保护、密闭等功能的重要部件,直接关系到核电站的安全运营。以某核电站为工程依托,基于大型有限元通用软件ANSYS,分析了安全壳内壳钢衬里在安装积累精度、分段高度、新浇筑混凝土对钢衬里侧压力及风荷载作用等施工过程因素对结构力学性态的影响,得出了钢衬里、混凝土筒体在已有分区高度下的结构最大应力值及钢衬里的最大径向位移等,并得出了新浇筑混凝土侧压力对结构的影响最大,及施工模拟中必须考虑钢衬里的二阶效应等结论。针对核电内壳筒体具体结构,给出了网格划分的关键技术和步骤,为以后核电站内壳分析提供参考。