后张桥梁腐蚀保护的结论、建议和设计指南

概述:

本文档是关于后张桥腐蚀保护的结论、建议和设计指南的技术报告，由德克萨斯大学奥斯汀分校交通研究中心完成。报告基于德克萨斯州交通厅项目0-1405的研究成果，旨在研究后张预应力在桥梁下部结构中的应用，识别耐久性问题和现有技术，并开发实验测试计划，最终提出耐久性设计指南。报告强调了后张预应力系统的腐蚀风险，并提出了改进和高性能灌浆研究、宏电池腐蚀测试、梁腐蚀测试和立柱腐蚀测试的最终结果和发现。

主要内容：          

项目背景与目标  

1、项目旨在研究后张预应力在桥梁下部结构中的应用，识别耐久性问题和现有技术，开发实验测试计划，并最终提出耐久性设计指南。

2、项目由德克萨斯州交通厅和美国交通部联邦公路管理局合作进行，研究范围包括广泛的文献回顾、现有桥梁下部结构检查报告调查、大规模后张梁和立柱元件的长期腐蚀测试等。

 3、报告强调了后张预应力系统的腐蚀风险，并提出了改进和高性能灌浆研究、宏电池腐蚀测试、梁腐蚀测试和立柱腐蚀测试的最终结果和发现。

改进和高性能灌浆研究

 1、研究开发了具有理想新鲜特性的灌浆，为预应力钢绞线提供良好的腐蚀保护。

2、通过新鲜性能测试、加速腐蚀测试和大规模清晰悬挂抛物线管道测试，测试了多种灌浆材料。

3、推荐使用30%粉煤灰灌浆，水泥水比为0.35，以及2%抗渗浆，水泥水比为0.33，以提高腐蚀保护。 · 

宏电池腐蚀测试      

 1、使用三十八个宏电池试件研究节段接头处体内预应力束的腐蚀保护。    

 2、测试程序中分析的变量包括接头类型、管道类型、灌浆类型和接头压缩水平。

3、结论显示塑料管道的优越性，以及使用塑料管道的试件在整体性能上表现最佳。    

梁腐蚀测试            

1、在二十七个大型梁样本中，有十二个进行了全面解剖，以评估后张预应力对耐久性的影响。

  2、评估变量分为预应力水平和裂缝宽度、混凝土类型、预应力钢绞线涂层和后张预应力硬件保护。

3 、结论表明，高性能混凝土和粉煤灰混凝土梁通过最小化氯离子渗透来显示出良好的腐蚀保护。

立柱腐蚀测试

1、 使用了五个非预应力和五个后张预应力立柱样本，以研究不同立柱连接配置中的腐蚀机制和氯离子运输。

2、变量包括立柱与基础的连接、载荷、混凝土类型、预应力钢筋涂层以及后张管道。

3、结论显示后张预应力显著减少了立柱基底部螺旋钢筋的腐蚀，并在与销接头和无销接头样本相比时，对毛细作用提供了更好的抗力。

实施建议  

1、基于改进的灌浆、宏电池、梁和立柱腐蚀测试系列的结果，提出了立即实施的措施。

2、建议在可能发生中等侵蚀性暴露的所有情况下使用塑料管道进行后张预应力。

 3、强调了严格执行检查和施工实践的重要性，以确保接头处良好的环氧树脂填充和完全的灌浆。          

未来研究方向  

1、 建议在使用封装和电气隔离系统、改进的灌浆材料和更好的灌浆程序、后张预应力管道连接器等领域进行额外测试。

2、建议开发更好的镀锌管道接头系统，以便在非侵蚀性环境中使用。    

3、建议使用改进的混凝土配合设计和改进的钢绞线或钢筋材料。

美国节段桥协会(ASBI)在2001年启动的灌浆认证培训项目，旨在提高灌浆监督员和检查员的专业水平。虽然文档中没有详细列出具体的认证内容，但可以合理推断，培训内容可能包括但不限于以下方面：

- 灌浆材料的选择和使用
- 灌浆技术的正确操作
- 灌浆质量的评估和监控
- 灌浆过程中可能出现的问题及其解决方案- 灌浆后的维护和检查程序

这些内容是基于灌浆在桥梁结构中的重要性以及为了确保桥梁结构安全和耐久性所必须掌握的知识和技能。

下面为摘录文本中的部分图片：  

图1.1 结构载荷设计与耐久性设计的简化类比

表2.1 预应力混凝土历史中的关键发展     

图2.1 后张预应力锚固细节    

图2.3 阳光大桥高层引桥墩的垂直预应力

图2.4 (a) 花瓶桥墩,

(b) 悬臂桥墩, 和 (c) 门架墩后张预应力

图 2.5 奈尔斯河桥偏转鞍座处滑动预应力束的平面图

图 2.6 奈尔斯河桥锚固内钢绞线的高级腐蚀   

图 2.7 佛罗里达中湾大桥    

图 2.8 中湾大桥上预应力束 28-6 的失效

图 2.9 中湾大桥伸缩缝隔板处预应力束 57-1 的失效    

图 2.10 佛罗里达坦帕阳光大桥

图 2.11 阳光大桥桥墩内的预应力束腐蚀    

图2.12 钢材的钝化-活性行为

图 2.13 混凝土中钢的腐蚀

图 2.15 粘结后张系统的多层腐蚀保护

图2.18 锚固腐蚀保护的构件端部细节

图 3.4 ACTM 平均腐蚀时间比较    

图 3.7 中间峰值切片比较

图 3.8 宏电池测试设置

图 3.9 宏电池试件细节    

图 3.12 测试设置

图 3.13 试件状态在解剖前的示例

试件 2.3 -在恒定服务负载下的混合钢筋梁    

图3.14 立柱子测试设置

图3.15 立柱子-基础接头配置    

图3.16 立柱子混凝土拆除和钢筋拆卸

图3.17 由于腐蚀导致的大型镀锌钢管道破坏                

图 3.19 宏电池试件中纵向（劈裂）裂缝的示例

图 3.20 节段或施工接头性能    

图3.22 管道接头性能       

图3.23 橡胶垫圈使用的影响

图3.24 排水水空隙和管道腐蚀     

图3.25 灌浆开裂的影响

图 3.26 钢筋涂层性能在局部侵蚀下的表现