试述高性能混凝土在桥梁设计中的应用.doc

1、试述高性能混凝土在桥梁设计中的应用【摘 要】在许多重要桥梁的设计中，为增强结构混凝土的强度、耐久性和流动性，设计者都采用了高性能混凝土，本文主要目的在于结合一些桥梁设计实例，提出一些高性能混凝土在桥梁设计应用中的注意事项，给桥梁设计者实际工作提供参考。 【关键词】高性能混凝土桥梁设计应用 中图分类号： TU528 文献标识码： A 文章编号： 1 前言 高性能混凝土是近期混凝土技术发展的主要方向，高性能混凝土是具有某些性能要求匀质混凝土，必须采用严格的施工工艺采用优质材料配制，便于浇捣、不离析、力学性能稳定、早期强度高具有韧性和体积稳定性等性能的耐久的混凝土，特别适用于高层建筑、桥梁以及暴露在

2、严酷环境中的建筑结构。由于高性能混凝土具有综合的优异技术特性，引起了国内外材料界与工程界的广泛重视与关注。十多年来，世界上许多国家相继投入了大量的人力、财力物力进行该项研究与开发应用，使高性能混凝土技术取得了很大的进展，在原料的选择、 配合比设计、物理力学性能、耐久性、工作性结构性能以至应用技术等方面都取得了既有理论基础又有实用价值的科技成果。 2 高性能混凝土性能 近些年来，随着现代工程结构的高度和跨度的不断增加，高性能混凝土研究应用领域取得了重大进展，在施工中的应用也越来越广泛本文重点对高性能混凝土在市政桥梁工程中的应用展开研究。 2.1 高性能混凝土在桥梁上的耐久性 高性能混凝土配制最主

3、要的手段是低水灰比和掺适量微集料；其抗渗和抗冻性优良，抗碳化、耐腐蚀性好，具有优异的耐久性能。可以抵御气候和环境的长久破坏作用，确保在桥梁的设计期限内，高性能混凝土能够正常工作。 2.2 高性能混凝土可减薄桥梁的厚度 用较高强度的材料可以减小结构的截面尺寸，高性能混凝土可以减薄桥梁的厚度，明显增强桥面的承载能力；高性能混凝土用于高层、桥梁等可减小结构截面，增大跨度、增加净空、降低混凝土水化热，节省原材料资源；包括在建筑物剪力墙和承重墙中的应用，在大跨度桥梁中的箱梁中的应用。用于海上、海中及有腐蚀环境建筑，耐久性大大增加。2.3 高性能混凝土的综合经济效益显著 高性能混凝土是性能优异的混凝土，其

4、具有高施工性、高体积稳定性、较高强度，并能保持其持续增长，高抗渗性、高耐久性，是发展前途很广的新型混凝土。经与普通高强混凝土对比，C50-C80HPC 仅胶凝材料就节约 32-58 元/平方米，加上其节能利废，大大降低市政桥梁工程的造价。 3 项目概述 3.1 项目简介 南水北调大桥位于郑少高速公路郑州市区航海路连接线上，是郑少高速公路郑州市区航海路连接线新建工程的关键节点之一。该桥共分四幅布置，其中中间两幅为主线桥，外侧两幅为辅道桥，桥梁起点桩号K0+615.156，止点桩号 K0+925.356，桥梁全长 310.20 米，桥梁中心线与河道中线交角 77.6，每幅桥梁斜桥正做，即各幅桥墩台

5、中心连线与河道中线平行、墩台与路线正交。南水北调大桥为主跨 100m 的预应力混凝土变截面连续箱梁，其跨径组合为（43+60+100+60+43）m 五跨预应力混凝土变截面连续刚构。 3.2 主要混凝土材料 上部构造：主梁采用 C55 高性能混凝土（钢筋、钢绞线密集的部位建议采用高性能 C55 小石子混凝土，如预应力锚下） ，合拢段采用 C55 微膨胀高性能混凝土；防撞护栏采用 C30 混凝土。 4 高性能混凝土在本桥梁中的应用 4.1 混凝土结构的耐久性设计 混凝土的耐久性指其在所处工作环境中，长期抵抗内、外部劣化因素的作用，仍能维持其应有结构性能的能力。该桥为永久性工程，其使用年限是工程经

6、济性的体现，施工方应以铸造安全、耐久的桥梁为目标。桥面混凝土整体现浇层位于桥面沥青层下，受雨水、污水等影响，环境因素劣化，该部位混凝土与防撞护栏混凝土按类环境要求，施工时注意。具体指标详见钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范 （JTG D62-2004）第 1.0.7 条规定。为使结构混凝土具有更好的流动性、强度和耐久性，要求浇注箱梁的混凝土为高性能混凝土。 4.2 高性能混凝土的桥梁设计应用 4.2.1 上部箱梁采用高性能混凝土，高性能混凝土是指采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求的各项力学性能，且具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。混凝土耐久性指在所处工作环境下，长期抵抗

7、内、外部劣化因素的作用，仍能维持其应有结构性能的能力。混凝土工作性指适用于施工操作、满足施工要求的性能的总称。混凝土体积稳定性指初凝后，能抵抗收缩或膨胀而保持原有体积的性能。 4.2.2 高性能混凝土的特点是在制备时掺入矿物掺和料（硅粉、粉煤灰、磨细矿渣粉、磨细钢渣粉、天然沸石粉、偏高岭土粉等）和高效减水剂，具体掺入成分及掺入量由试验室根据桥梁高性能混凝土制备与应用技术指南 （SCG F512010）第五章配合比设计的规定试配决定。 4.2.3 应选用品质稳定的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，水泥的含碱量不能大于水泥质量的 0.6（由外加剂、掺和料带入而增加的碱含量也应计入上述数量之内） 。 4.

8、2.4 高性能混凝土配制时要求用水量不大于 175kg/m3，胶凝材料用量宜为 450600kg/m3，其中矿物掺和料的用量不宜大于胶凝材料总量的 40，宜采用较低水胶比。 4.2.5 高性能混凝土脱模后，必须加强保湿养护，宜以塑料薄膜覆盖，保持表面潮湿，保湿养护期不少于 14 天。应采取措施确保混凝土内外温差不大于 25，还应防止混凝土表面温度受环境影响（如曝晒、气温骤降等）而发生剧烈变化。 4.3 混凝土质量和施工要求 4.3.1 配置混凝土用的水泥、细骨料、粗骨料、拌和用水、外加剂、混和材料等，必须符合公路桥涵施工技术规范 （JTG/T F50-2011）第六章“混凝土工程”中关于材料的

9、相关规定。4.3.2 混凝土拌和用材料应选用固定的来源，混凝土的配合比应在试验室试配后确定，应保证混凝土的体密度和浇注色基本一致。 4.3.3 本桥施工过程中应进行相关试验，包括混凝土材料配合比试验，混凝土收缩徐变系数、强度及弹性模量等基本参数测定，混凝土泵送工艺试验等。 4.3.4 混凝土应充分振捣密实尤其在管道密集部位、钢筋密集部位及预应力锚固区，应特别加强混凝土的振捣，确保混凝土浇注质量。中跨底板预应力与上下层钢筋之间的距离很小，特别应加强该处底板混凝土浇注。锚头混凝土应在内模相应位置开孔振捣。 4.3.5 浇筑大体积混凝土应采取减少水化热的有效措施，如外包塑料薄膜；并建议在混凝土中掺入

10、适量网状树脂纤维，加强混凝土的抗裂性。 4.3.6 混凝土养护是施工质量的重要保证，必须针对高性能混凝土的特点制定并执行严密的混凝土养护工艺，安排专人负责，保证养护 7天之内不受预加力。 4.3.7 合拢段采用微膨胀混凝土，并建议在混凝土中掺入适量网状树脂纤维。微膨胀剂应采用质量可靠的无碱或低碱型膨胀剂（如 UEA） ，施工单位应研究微膨胀剂的多组合配比以确定使用的配比方案。使用微膨胀剂后混凝土微膨胀率控制指标为：标准养护 14d 微膨胀 率不超过 4.0104（基本对应于峰值膨胀率） ，标准养护 28d 混凝土膨胀率为 3.61040.1104。同时应做相应试件的强度和弹性模量试验。 5 结语 本文主要内容是桥梁设计中高性能混凝土应用的一些特点，高性能混凝土在桥梁中上部箱梁的应用，以及建筑施工时需要注意的事项，本文主要用于工桥梁设计人员设计桥梁时参考，与此同时，为高性能混凝土在桥梁设计中的应用提供宝贵经验。 【参考文献】 1黄巧玲. 钢纤维增强超高性能混凝土桥梁的设计与施工J.预应力技术,2009(02) 2李凯章,赵黎明.高性能混凝土在桥梁设计中的应用J.科技创新与应用 2012(07) 3李龙,张焱, 唐浩俊 . 采用高强度钢和高性能混凝土的新型公路桥梁设计J.中外公路 2008(01)