青藏公路桥墩冻胀破坏
1907----上海大厦和外百渡 桥(百年建筑)
不达拉宫(重建1690年)石木 结构
• 故宫(紫禁城)建成 于1420年)
• 砖木结构
赵州桥建于(公元 605-618年)
赵州桥建于(公元605618石拱结构)
• 1937-------钱塘江 大桥(钢混结构)
1.4 结构耐久性研究存在的主要问题
◆对于一般建筑结构，设计工作寿命为50年，重要的建筑物 可取100年。
◆近年来，随着建筑市场化的发展，业主也可以对建筑的寿 命提出更高要求。对于其它土木工程结构，根据其功能要 求，设计工作寿命也有差别，如桥梁工程一般要求在100年 以上。
混凝土结构使用寿命
无损伤 劣化开始，可修补 毁坏,废弃
Deterioration of Reinforced Concrete Bridge due to Poor Durability
混凝土桥梁立柱和主梁耐久性退化的典型例子
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
1.2 桥梁面临的严重耐久性问题 2）缆索承重桥梁的严重耐久性问题
国内部分缆索承重桥梁拉索（或吊杆）的更换记录
1.2 桥梁面临的严重耐久性问题
3）拱桥的耐久性问题
混凝土双曲拱桥：严重开 裂，加固、降级及拆除
混凝土结构耐久性的概念及其研究现状
◆混凝土结构应能在自然和人为环境的化学和物理作用下， 满足在规定的设计工作寿命内不出现无法接受的承载力减 小、使用功能降低和不能接受的外观破损等的耐久性要求。
◆耐久性是指结构在预定设计工作寿命期内，在正常维护条 件下，不需要进行大修和加固满足，而满足正常使用和安 全功能要求的能力。
① 仅通过某一因素影响下材料退化机理来预测结构总体退化规律是困难的 ② 绝大多数试验不能正确反映桥梁实际工作情况 ③ 对于桥梁结构中广泛应用的预应力砼构件很少进行研究 ④ 现有的砼耐久性的研究成果与结构的设计、施工控制等存在脱节 ⑤ 主要针对房屋建筑结构而很少专门对桥梁结构的耐久性问题进行研究 ⑥ 对如何从结构构造和细节的角度改善桥梁耐久性很少有人研究 ⑦ 对于后期养护和管理的问题很少进行研究 ⑧ 对桥梁结构及构件的使用寿命等问题没有明确的规定
概述混凝土耐久性
决定结构的耐久性 ——环境影响＋结构反应
1）环境条件 2）建筑和结构设计 3）施工 4）检验和维修
性能
开始 最低限
维修
使用寿命
时间
混凝土结构耐久性
结构设计/形式和构造 材料/混凝土和钢筋
施工/操作技术
孔的性质和分布
迁移机理
混凝土劣化
钢筋劣化
物理
化学和生物
锈蚀Leabharlann 养护/湿、热抵抗力 安全
Highway Bridge in Service New York State, US
世界上经济发达国家的工程建设大体上经历了三个阶段： ⑴大规模建设； ⑵新建与改建、维修并重； ⑶重点转向既有建筑物的维修改造。 目前经济发达国家处于第三阶段，结构因耐久性不足而失 效，或为保证继续正常使用而付出巨大维修代价，这使得 耐久性问题变得十分重要。
刚度 使用性能
表面条件 外观
1.1 关于耐久性定义的讨论
1）国内一般认为——目标使用期内，不需大量资金加 固，保持其安全、使用和外观的能力。（耐久性+经 济性）
2）国外的一个定义 ——构件和材料抵抗衰退和腐蚀的 能力 。（本质）
3）《混凝土结构的耐久性及耐久性设计指南》定义 — —在规定期限内，在各种作用下维持其应用功能的能 力。
4）欧洲Duracrete ——在一定时间段内，在不超出预 期的维护和维修费用的情况下，保持其安全、适用及 可接受外观 。
1.1 关于耐久性定义的讨论
表1.1 几种耐久性定义的比较
1.1 关于耐久性定义的讨论
1）在最普遍的意义上，为了认识其本质，结构的耐久性就是指其 维持初始性能（包括安全性、适用性及美观）的能力 。
我国50年代开始大规模建设的工程项目，由于当时经济基础 薄弱，材料标准和设计标准都较低，除一些重要的工程项目 目前需要继续维持其使用外，其它大部分工程已达到其使用 寿命。
我国真正进入大规模建设是在改革开放以后，因此国外发达 国家在耐久性上所遇到的问题应引起我国工程技术人员的足 够重视，避免重蹈发达国家的覆辙，对国家经济建设造成巨 大浪费。
耐久性失败的工程事例
保护层过薄,钢筋锈蚀
大兴安岭某热电厂塔筒混凝土上环梁
214国道某桥墩根部冻融破坏
青藏铁路桥墩采用钢护筒 防止冻害
阳安线蛆水河大桥
阳安线堰河大桥
襄渝线清溪河大桥缺损照片
轨枕纵向及横向裂缝
青藏铁路32m预应力梁波纹管内水泥净浆早期冻胀 开裂
青藏铁路32m预应力梁波纹管内水 泥净浆早期冻胀开裂
◆ 反复冻融多次，就会使混凝土的损伤累积达到一定程度而 引起结构破坏。
◆ 防止混凝土冻融破坏的主要措施是降低水灰比，减少混凝 土中多余的水份。
一、影响混凝土结构耐久性的因素
碳化
内部因素： 混凝土强度 渗透性 保护层厚度 水泥品种 标号和用量 外加济等 外部因素： 环境温度 湿度 CO2含量 侵蚀性介质等
1、混凝土的冻融破坏
◆ 混凝土水化结硬后，内部有很多毛细孔。在浇筑混凝土时， 为得到必要的和易性，往往会比水泥水化所需要的水多些。
◆ 多余的水份滞留在混凝土毛细孔中。低温时水份因结冰产 生体积膨胀，引起混凝土内部结构破坏。
2）从专业研究及便于量化的角度，结构的耐久性可定义为：结构 在外界环境及其他因素共同作用下，在同样的建设和运营维护 总成本（寿命周期总成本）下，在设计使用寿命期内，保持预 期的安全性、适用性的能力。即耐久性的内涵应包括耐久的长 寿命及经济地耐久。
1.2 桥梁面临的严重耐久性问题 1）混凝土桥梁的耐久性问题
预应力混凝土桁式组合拱 桥：使用年限不到15年， 约1/4的桥梁被炸掉或封闭 弃用，另有约1/4的桥梁被 降级使用
混凝土肋拱桥及箱板拱桥： 开裂现象较普遍
1985年建成通车，2006跨塌
1.3 桥梁结构耐久性差的原因及分析 设计方面的因素 ：标准低、结构与构造不合理 施工和管理的因素： 施工质量低 管理制度有待完善 使用的因素：汽车超载、养护、其他