PDF《林上顺跨海大桥 K》

第! 卷!第#期$%! 年&

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$ $ 基金项目 国家自然科学基金项目 K ! ? % @ $ # @ 作者简介 林上顺 ! D $ >

男 福建永泰人 福建工程学院副教授 工学博士 从事桥梁与结构工程研究 通讯作者 黄卿维 ! D &

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男 福建惠安人 福州大学副研究员 工学博士 文章编号 ! E ! >

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! ! 跨海大桥 K >

[ F组合桥墩设计 林上顺! $ 黄卿维$ 陈宝春$ 陈扬弘$ ! : 福建工程学院 福建省土木工程新技术与信息化重点实验室 福建 福州!? @ % ! ! &

$ : 福州大学 土木工程学院 福建 福州!? @ % ! % &

摘!要 为解决跨海桥梁桥墩施工与防腐问题 提出了超高性能混凝土 KQA F >

钢筋混凝土 [ F 组合桥墩新结构 简称 K >

[ F组合桥墩 以KQA F 外筒作为永久模柱 现浇内核钢筋混凝土 以平 潭海峡大桥为工程背景 开展了 K >

[ F组合桥墩的结构设计与计算 并与原设计方案的工程量和造 价进行了比较 进行了?根内核 [ F柱 ?根 KQA F模柱 ?根K>

[F组合桥墩的极限承载力试验 测量了试件的混凝土纵向应变与横向应变 研究了试件的破坏形态与裂缝发展过程 得到了试件的 极限承载力试验值 分析了 K >

[ F组合桥墩的受力性能研究结果表明 K >

[ F 组合桥墩的承载力 大于设计内力 满足现行规范要求 采用 KQA F 模柱取代钢模板的桥墩设计方案 可节约钢材约 $# ! %5 工程造价节省约? %c ?根KQA F圆筒的极限荷载均值为!? # $] ;

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二者之和小于?根K>

[F组合桥墩极限荷载均值?% ? ?] ;

说明 KQA F 模柱 对核心混凝土有一定的套箍作用 采用简单迭加方法计算 K >

[ F 组合桥墩的轴压极限承载力是可 行且偏保守的 在轴压试验中 K >

[ F 组合桥墩的破坏模式为核心混凝土的横向变形导致 KQA F 模柱出现竖向裂缝 并与核心混凝土在界面处分离 达到极限荷载破坏时 外包 KQA F层出现纵向 裂缝 荷载增大 裂缝增长 并有混凝土剥落现象 但K>

[F组合桥墩破坏时其外包 KQA F 层纵向 应变未达到极限压应变 关键词 桥梁工程 跨海大桥 组合桥墩 永久模柱 超高性能混凝土 钢筋混凝土 受力性能 中图分类号 K # # ?= $ $!!!文献标志码 <

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!引!言 跨海大桥! 或跨江大桥 的桥 墩施工 方法 主要 有$种&

采用钢模板的整体现浇施工方法和采用全截面 预制并进行现场拼装的施工方法) ! >

?* % 由 于跨海大桥桥墩数量一般较多$ 采用现浇 施 工时$ 钢模板数量巨大$ 且处于海洋极端环境中$ 钢 模板 锈蚀速度 快$ 周转重复利用次数少% 采用全截面预制拼装的施工方法$ 需要大型吊装设备( 运 输设 备和预制 场地$ 及构件之间的连接需要预应力等措施%$种施工方法都存在施工难( 费用高与工效 低等不足% 跨海大桥所处的海洋环境具有较强的腐蚀性$ 因此$ 桥墩通常全断面采用海工混凝土$ 引起材料费 用上升$ 且桥墩内部采用海工混凝土的作用不大$ 而 外层的海工混凝土防腐性能又不足以抵抗海水的腐 蚀$ 导致一些跨海桥梁仍然出现了严重的腐蚀问题$ 影响桥梁的结构安全和使用寿命% 针对 上述问题$ 本文提出超高性能混凝土!KQA F >

钢筋混凝土! [ F 组合桥墩新结构! 简称K>

[F组合桥墩 $ 采用 KQA F 外筒作为永久模柱( 现浇内核 [ F混凝土的设计与施工新技术%KQA F 是一种超高抗压强度( 一定的抗拉能力和较好韧性 的新技术水泥基材料$ 已在桥梁等土木工程中得到 了较多的应用) # >

D* $ 它同时具有良好的耐腐蚀性( 耐 磨性和抗渗性$ 满足海洋等恶劣极端环境条件下的 耐久性要求) ! % >

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[ F组合 桥墩将抗渗防腐性能好的KQA F 材料置于结构的外层$ 内部现浇普通混凝土而无需 采用海工混凝土$ 充分发挥了材料的效用$ 既提高了 防腐能力$ 又节约了造价%K >

[ F 组合桥墩与常用 的现浇施工的 [ F桥墩相比$ 可节省大量的钢模板$ 且免除了拆模的工序# 与全截面预制拼装桥墩相比$ KQA F材料强度高$ 截面厚度较小$ 吊装质量小$ 不 需要大型的吊装和运输设备$ 连接相对简单$ 无需预 应力措施%对跨越纵坡大( 流速急的山区河流的桥 梁$ 其钢筋混凝土桥墩表面常受到沙石与漂流物的 冲蚀$ 进而使钢筋受到腐蚀$ 威胁桥梁的安全性% K >

[ F组合桥墩也是一种具有解决这一问题潜力的 新结构$ 因为 KQA F具有致细的材料结构与较好的 抗冲蚀能力) E$ ! ?* % 国内外已 有一些将KQA F 用于墩柱的研究% E @ 第#期 林上顺 等 跨海大桥 K >

[ F组合桥墩设计 郝文秀等开展了 KQA F空心墩受力性能试验$ 分析 了纵向配筋率( 配箍率等对试件受力性能的影响) ! #* # 卜良桃等开展了 KQA F 钢筋 网加 固高强 混 凝土柱小偏心受压试验$ 结果表明加固后柱子的极 限承载力( 延性均得以提高) ! @ * # 王钧等试验结果表 明钢纤维活性粉末混凝土! 简称 [ A F 永久模板对 框架结构的承载力有一定提高作用) ! E * # 胡源进行了 @组[ A F 管组合柱的轴心抗压试验$ 发现试件的破 坏形态随 管壁厚度( 螺旋箍筋间距的变化有所区别) ! * # 单波等开展了预制管混凝土组合柱( 箍筋约 束混凝土柱( [ A F 空管的轴压试验$ 结果表明预制 管混凝土组合柱的承载力显著高于箍筋约束混凝土 柱和 [ A F空管的承载力之和) ! &

* %上述相关研究表 明$K >

[ F组合 柱具有良 好的 受力性 能$ 但现有 的 研究还不足以支撑工程设计和施工% 本文以平潭海峡大桥为工程背景$ 开展 K >

[ F 组合桥墩的试设计$ 与原设计方案在受力性能( 施工 效率和工程造价等方面进行综合比较$ 并开展K >

[ F 组合桥墩的强度试验$ 分析了其力学性能% <

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2 M L组合桥墩试设计 [ F组合桥墩设计 其一为最大轴力及其所对应的弯矩组合! 工况! $ 其二为最大弯........