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钢筋混凝土耐久性导论课程

这一节结合国内外

跨海大桥的建设来简单介绍一下

钢筋混凝土耐久性技术的发展

路老师 近年来

国内外的桥梁技术发展很快

那么这种发展与耐久性的研究

或者发展有关系吗

有 的确最近40多年以来

桥梁的设计与建造技术发展迅猛

国内外建造了

一座又一座的特大型桥梁

它们的发展与耐久性技术的发展

是紧密相关的

接下来 我们就以国内外

跨海大桥的建设为例

简单介绍一下

与钢筋混凝土耐久性技术

相关的一些发展史

我们先来介绍一下

比较著名的日本的明石大桥

明石大桥全长3911米

主跨长1991米

桥塔高297米

从1988年开始建设

到1998年竣工

用了整整10年的时间

这与我们后面要讲的

国内的一些跨海大桥相比

建设周期长了好多

那这是不是说

日本的建桥技术非常落后呢

不是的

恰恰是他们在那个时间

为了提高桥梁的耐久性

发展并采用了一系列

当时最为先进的技术

比如说他们发展了

低温升的大体积混凝土技术

这些技术主要用来避免

遭受海水侵蚀的

下部结构混凝土的

过早开裂和破坏

有关这方面的内容

在吴中伟院士和廉慧珍教授

合著的《高性能混凝土》一书中

有简要的介绍

你们抽空的话可以去看一看

也可以去查询更多的文献

加以了解

在这里我想提醒大家

有这样一个常识

也就是说人只要长得快

他就有可能会缺钙

混凝土也一样

如果它的性能比如强度长得快

那么它有可能坏得也快

这就应了我们前面讲的

人物一理的道理

耐久性有时要求慢工出细活

可是目前我们大家常常追求的是

高速度或者是高效率

如果这些所谓的高效率

来自于非专业人员之手

那就有可能产生豆腐渣工程

就会对结构造成一些先天的缺陷

从而影响材料的耐久性

后面我们会讲到

要想保证材料的耐久性

就必须进行科学地设计

科学地施工和科学地管理

只有这样

才有可能保证我们的建筑物

有足够的耐久性

哪一个环节都来不得半点马虎

也就是说

我们在结构物的全生命周期内

一点都不能随便

一随便就会出问题

就会落因果

接下来我们来简要介绍一下

丹麦的Great Belt大桥

Great Belt大桥

全长13.5公里

主跨长1624米

桥塔高254米

它于1987年开工建设

到1998年完工

它的建造也整整用了11年

我们现在常说的设计使用寿命

120年的设计理念

以及大家现在较为熟知的

硅灰高性能混凝土技术

都是在这座桥上

初次提出发展起来的

这是它的主桥的照片非常得漂亮

这是连接丹麦

和瑞典的Oresund大桥

它的总长是7845米

斜拉桥主跨长490米

桥塔高203.5米

建于1996年到2000年

上面说的这些北欧的

跨海大桥的建设

为全世界特别是为我们国家

近年海上大桥的建设

提供了许多非常宝贵的经验

这是加拿大的Confederation大桥

它全长12.9公里

单跨长250米

建于1993年到1997年

它的建造为寒冷地区

海上大桥的建设

特别是为我国

冰冻海域跨海大桥的建设

比如后面要讲到的

青岛海湾大桥的建设

提供了十分宝贵的经验

这是美国佛罗里达的

Sunshine Skyway大桥

它的全长是6.668公里

主跨长366米

建于1982到1987年

它的建设对后来炎热

有台风地区的

跨海大桥的设计与建造

都提供了许多宝贵的经验

接下来我们来看一下

国内的一些跨海大桥

我们国家从上世纪90年代开始

也建造了多座

世界知名的海上大桥

每一座桥梁的建造完成

都会创造并刷新

世界桥梁建设的新纪录

这是90年代

香港建造的青马大桥

它全长2167米

主跨长1377米

主塔高200米

于1992年到1997年

用了5年的时间来建造完成

它采用的是英国的设计标准

和在当时比较先进的

硅灰高性能混凝土技术

这是上海的东海大桥

全桥总长32.5公里

主航道桥长680米

主塔高159米

于2002年至2005年建设完成

大家看我们大陆的建桥技术

还是非常了得

我们仅用了3年时间

就将规模如此宏大的

跨海大桥建成通车了

这是杭州湾大桥

全桥总长36公里

最大跨距325米

主塔高178.8米

于2003年至2007年

用了4年的时间

就建成通车了

有关大桥的一些研究成果说

它至少可以用120年

这是深圳的西部通道海上大桥

桥长4.77公里

主跨为210米和180米

于2005年至2007年

用了不到3年的时间

建成通车

在这里简单讲一下

这座桥香港方和深圳方

负责建造的桥长

差不多是一半一半

香港一侧的设计

采用的是英国标准

而深圳一侧的设计

采用的是大陆的技术

港方主桥的外层钢筋

采用的是不锈钢钢筋

而大陆方采用的是环氧涂层钢筋

如果按当时的汇率去算的话

港方的投资差不多是

大陆方的10倍

但双方的设计要求

都是使用120年

这是青岛海湾大桥

一期海上段的总长为28公里

于2007年至2011年用了不到

4年的时间建成通车

我也参与了其中一部分的

混凝土耐久性的研究项目

所有人都期望它能达到

100年的设计使用寿命

这是刚刚完工的港珠澳跨海大桥

它总长约55公里

是目前世界上最长的

集桥 隧 岛一体的海上通道

它于2009年年底

开始开工建设

于今年竣工通车

如此宏大的工程

我们用了差不多9年的时间

建造完成

它在完工的同时又刷新了

多项世界桥梁建设记录

港珠澳大桥明确设计使用寿命

为120年

起初的下部结构外层钢筋

也准备采用不锈钢钢筋

可是实际上后来

大多是采用的环氧涂层钢筋

关于它的耐久性设计

我的同行也多有参与

介绍说明也能用120年以上

尽管只有后来人才能见证

但我希望它能活得更长

说实话我真的

还想再活500年

想看看上面这些伟大的工程

到底能活多少年

其实我更想知道的是

它们有没有得了我们这门课

尚未提及的一些疾病

这也是我们为什么要研究

钢筋混凝土耐久性的重要原因

当然我们也可以去搜寻

并研究一些过去的

寿命较长的结构

去研究它们

为什么没有坏得那么快

它能为将来新结构物的建设

提供什么样的经验

这也是一项非常重要的工作

你如果认真学习了这门课程

你就会发现

钢筋混凝土的耐久性

以及其它材料的耐久性问题

实际上会涉及到环保

可持续发展 历史文物保护

等等许多方面的知识

不过我们这门课

内容上不可能面面俱到

就需要你在私底下

去多多用功

路老师现在大家都在讲

可持续发展

那可持续发展和材料耐久性

有关系吗

这个问题非常好

说到可持续发展

刚刚过世的

北京科技大学的肖纪美院士

在他撰写的《材料学的方法论》

一书中曾经提出

评价一种材料的优劣

可以用以下五个指标来进行衡量

即资源 能源

环保 经济和质量

其中前三个指标是指

制备材料所消耗的资源是多少

所消耗的能源是多少

它对环境增加的负担有多大

这也是目前比较热门的

所谓生态学的研究内容

后面两个指标是成本和品质

它实质上就是我们材料耐久性

所要研究的内容

也就是说对于任一材料

通过材料的生态特性

和耐久性高低

两个方面的指标

就能来表征它的优劣

这一方面都会涉及

可持续发展的问题

好 这节课就先讲到这里

下次课程再见