1、D O I:1 0.1 1 9 7 3/f s y f h-2 0 2 2 1 2 0 1 4深中通道混凝土结构耐久性设计王康臣1,方 翔2,3,范志宏2,3,曾俊杰2,3,王彭生2,3(1.广东省公路建设有限公司,广州 5 1 0 6 2 3;2.中交四航工程研究院有限公司,广州 5 1 0 2 3 0;3.水工构造物耐久性技术交通运输行业重点实验室,广州 5 1 0 2 3 0)摘 要:深中通道是一项标志性重大跨海通道工程,其混凝土结构的耐久性问题突出。深中通道所处区域的环境与港珠澳大桥类似,因此深中通道钢筋混凝土结构的耐久性设计采用了港珠澳大桥基于可靠度的耐久性设计方法,并利用港珠澳大桥
2、暴露试验和工程施工数据,进一步对设计模型中氯离子扩散系数、保护层厚度安全裕度等参数进行了优化、修正。考虑到荷载对氯离子渗透率的影响,在深中通道耐久性设计中引入了荷载影响系数。根据以上模型和参数,计算得到1 0 0 a设计保护年限的耐久性指标。针对工程施工、运营阶段可能出现的各种不确定性因素,根据深中通道的特点,提出了适合不同构件的附加防腐蚀措施,以提高其耐久性设计的安全裕度。关键词:深中通道;混凝土结构;耐久性设计;附加防腐蚀措施;安全裕度中图分类号:T G 1 7 4 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 5-7 4 8 X(2 0 2 2)0 9-0 0 8 8-0 7D u r a b
3、i l i t y D e s i g n f o r C o n c r e t e S t r u c t u r e i n S h e n z h e n-Z h o n g s h a n B r i g eWANG K a n g c h e n1,F ANG X i a n g2,3,F AN Z h i h o n g2,3,Z E NG J u n j i e2,3,WANG P e n g s h e n g2,3(1.G u a n g d o n g P r o v i n c i a l H i g h w a y C o n s t r u c t i o n C
4、o.,L t d.,G u a n g z h o u 5 1 0 6 2 3,C h i n a;2.C C C C F o u r t h H a r b o r E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e C o.L t d.,G u a n g z h o u 5 1 0 2 3 0,C h i n a;3.K e y L a b o r a t o r y o f D u r a b i l i t y T e c h n o l o g y f o r H a r b o r a n d M a r i n e S t r u c t u r e
5、 M i n i s t r y o f C o mm u n i c a t i o n s,P R C,G u a n g z h o u 5 1 0 2 3 0,C h i n a)A b s t r a c t:S h e n z h e n-Z h o n g s h a n B r i g e i s a l a n d m a r k i m p o r t a n t s e a-c r o s s i n g p r o j e c t.T h e d u r a b i l i t y p r o b l e m o f t h e p r o j e c t i s p
6、r o m i n e n t.T h e e n v i r o n m e n t o f S h e n z h e n-Z h o n g s h a n B r i g e i s s i m i l a r t o t h a t o f H o n g K o n g Z h u h a i-M a c a u B r i d g e.T h u s,t h e d u r a b i l i t y d e s i g n m e t h o d s b a s e d o n r e l i a b i l i t y t h e o r y u s e d f o r H
7、o n g K o n g Z h u h a i-M a c a u B r i d g e w e r e u t i l i z e d f o r S h e n z h e n-Z h o n g s h a n B r i g e.A n d t h e p a r a m e t e r s i n t h e d e s i g n m o d e l s u c h a s c h l o r i d e d i f f u s i o n c o e f f i c i e n t a n d p r o t e c t i v e l a y e r t h i c k
8、n e s s s a f e t y m a r g i n w e r e f u r t h e r r e v i s e d a c c o r d i n g t o t h e d a t a o b t a i n e d f r o m t h e e x p o s u r e t e s t a n d e n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n d a t a o f H o n g K o n g-Z h u h a i-M a c a u B r i d g e.C o n s i d e r i n g t h e
9、i n f l u e n c e o f l o a d o n t h e c h l o r i d e p e n e t r a t i o n r a t e,l o a d i n f l u e n c e c o e f f i c i e n t w a s i n t r o d u c e d i n t h e d u r a b i l i t y d e s i g n o f S h e n z h e n-Z h o n g s h a n B r i g e.B a s e d o n t h e m o d e l a n d p a r a m e t
10、e r s m e n t i o n e d a b o v e,t h e d u r a b i l i t y i n d e x w a s d e t e r m i n e d t o f u l f i l l 1 0 0 a d e s i g n s e r v i c e l i f e.I n v i e w o f a l l k i n d s o f u n c e r t a i n f a c t o r s t h a t m i g h t a p p e a r i n t h e p r o j e c t c o n s t r u c t i o
11、n a n d o p e r a t i o n p h a e s m a y a p p e a r,a d d i t i o n a l c o r r o s i o n p r o t e c t i o n m e t h o d s f o r d i f f e r e n t s t r u c t u r a l m e m b e r s w e r e p r o p o s e d t o e n h a n c e t h e s a f e t y m a r g i n o f d u r a b i l i t y d e s i g n.K e y w
12、o r d s:S h e n z h e n-Z h o n g s h a n B r i d g e;c o n c r e t e s t r u c t u r e;d u r a b i l i t y d e s i g n;a d d i t i o n a l a n t i-c o r r o s i o n m e a s u r e s;s a f e t y m a r g i n 深中通道起始于深圳广深沿江高速公路机场互通立交,向西跨越珠江口,在中山市马鞍岛登陆,终止于横门互通。路线全长约2 3.9 7 7 k m,跨海长度2 2.2 5 7 k m,陆地段长度1.
13、7 2 k m。主线桥梁总长收稿日期:2 0 2 2-0 3-1 7基金项目:广东省重点领域研发计划项目(2 0 1 9 B 1 1 1 1 0 6 0 0 2)通信作者:方 翔(1 9 8 3-),正高级工程师,硕士,主要从事结构腐蚀与防护工作,1 3 9 2 2 3 9 9 5 3 9,e i n f a n g h o t m a i l.c o m1 7 0 3 4 m,隧道总长6 8 4 5 m,海中设置两处人工岛。深中通道工程采用双向八车道的技术标准,路基宽度4 1 m,设计时速1 0 0 k m/h,该工程跨越珠江口内伶仃洋,工程区域环境具有温度高、湿度大和海水盐度随潮汐变化等特
14、点。深中通道设计使用年限为1 0 0 a,具备隧道、岛和桥等多种结构形式,结构复杂,耐久性问题突出,如何确保工程的耐久性,是工程建设所面临的关键问题之一。通过开展环境作用等级划分,明确不同环境中88第4 3卷 第1 2期2 0 2 2年1 2月腐蚀与防护C O R R O S I ON&P R O T E C T I ONV o l.4 3 N o.1 2D e c e m b e r 2 0 2 2混凝土结构的各项耐久性指标,并采用合适的附加防腐蚀措施,是国内外普遍采用的耐久性设计方法1。对于确定耐久性指标,较常采用经验法,即按标准规范直接规定工程混凝土结构的氯离子扩散系数、保护层厚度等指标
15、。近年来,基于工程数据与实际经验,具有失效概率或可靠性的耐久性定量设计方法逐渐写入各国规范。欧盟及英国的相关规范,如B S E N 2 0 6-2 0 1 3+A 1:2 0 1 6C o n c r e t e-S p e c i f i-c a t i o n,p e r f o r m a n c e,p r o d u c t i o n a n d c o n f o r m i t y 明确了详细的混凝土结构强度等级、最大水胶比、最小保护层厚度、胶凝材料体系及最小胶凝材料用量等定量指标。I S O 1 6 2 0 4:2 0 1 2D u r a b i l i t y-S e r
16、 v i c e l i f e d e s i g n o f c o n c r e t e s t r u c t u r e s 建立了基于可靠度的混凝土结构耐久性寿命定量设计方法,得到了设计使用寿命与耐久性指标之间可靠的对应关系。日本规范标准采用定量设计方法,对混凝土结构的耐久性质量和钢筋保护层厚度之间的关系给出了合适的数学计算模型。我国则采用经验方法与定量设计方法,J T S 1 5 32 0 1 5 水运工程结构耐久性设计标准提出了不同设计使用年限对应的耐久性指标要求。同时,给出了使用年限定量校核方法。对于附加防腐蚀措施,其作用是弥补施工、运营期间不确定因素造成的影响,一般结合技术可行性和经济性合理选用。在深中通道工程建设之前,港珠澳大桥于2 0 1 8年通车运营,在耐久性设计上,采用了基于可靠度理论的混凝土结构耐久性设计模型,计算得到1 2 0 a设计保护年限条件下的耐久性指标2。同时,针对不同构件及部位,选用不锈钢钢筋、硅烷浸渍等附加防腐蚀措施,以提高其安全裕度3。深中通道临近港珠澳大桥,两者服役环境(海洋腐蚀环境)相似,其耐久性设计可采用港珠澳大桥的耐久性设计模型,
