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1.4 我国是混凝土的应用强国

从水泥的发明,到混凝土结构应用的近100年时间,我国混凝土结构发展较慢,1949年新中国成立后我国经历两个发展时期,第一个发展时期是1949年到1978年是快速发展时期,这一时期我国建设了大量的基础设施,使用混凝土修建了大量建筑、桥梁和隧道;第二个时期是1978年改革开放至今,我们经过了混凝土结构的高速发展时期,这个时期随着我国现代化水平的提高,混凝土逐渐走向高强度和高性能,钢材逐渐走向高强度和高延性,我国陆续建造大量混凝土结构超级工程,使我国逐渐成为世界上混凝土结构的强国。

1.4.1 创建了完备混凝土结构理论体系

新中国成立初,我国混凝土结构理论以引进消化吸收为主,20 世纪50 年代初期,钢筋混凝土的计算理论由按弹性方法的允许应力的计算法过渡到考虑材料塑性的按破损阶段设计法。60年代开始,我国对混凝土结构开始系统研究,随着科学研究的深入和经验的积累,于1966年颁布了按多系数极限状态计算的设计规范《钢筋混凝土结构设计规范》(BJG 21—1966)。1970年起又提出了单一安全系数极限状态设计法,并于1974年正式颁布了《钢筋混凝土结构设计规范》(TJ 10—1974)。改革开放以后,我国开始对混凝土结构进行大规模、高水平的科学研究,在研究成果和经验积累的基础上,1991年我国又颁布了近似全概率的可靠度极限状态设计法国家规范《混凝土结构设计规范》(GB J11—1989),经过应用实践和地震等灾害的考验验证,2001 年又颁布全面修改后的《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2001)。2008年“5.12”汶川地震之后,总结了震害经验,在提高结构设计安全度、耐久性和材料强度的基础上,再次完善了全概率的极限状态设计方法和构造要求。2010年又颁布了《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010),并于2015 年进行了一次小修;2020 年随着技术的发展,材料强度的提高和耐久性设计的新认识,再次对该规范进行了一次小修。总体来说,我国混凝土结构的理论研究和应用水平处在世界前列。

1.4.2 我国混凝土结构设计及应用处于世界领先水平

2019年全球水泥产量41亿t,中国水泥产量为23.5亿t,占世界水泥总产量的57.32%。2019年全球粗钢产量达到18.699 亿t,中国的粗钢产量为9.963 亿t,中国占全球粗钢产量53.3%,其中建筑行业钢材消费量约4.86亿t。目前,我国混凝土结构在各种结构中占比超过70%,超过世界50%。2019年,我国商品混凝土总产量为27.38亿m 3 ,混凝土用量超过75亿t,占世界混凝土结构总量超过60%,使我国成为世界混凝土结构的大国和强国。

当今我国的基本建设已进入高速发展阶段,重大基础工程规模空前,高速公路和高速铁路建设加快,城市地下铁路和管廊工程大面积铺开,城镇化高速推进,水电工程建设高速发展,为混凝土结构大量使用创造了条件。大量的混凝土结构超级工程出现在中华大地上,例如已经建成的三峡大坝(图1.23)消耗了大约1700万m 3 混凝土,已建成南水北调东中线——丹江口水闸(图1.24),西线工程进入准备阶段,正在修建很多水电工程都属超级混凝土结构。跨越大江、大河、深谷、海峡的大跨与超大跨桥梁工程建设正遍及全国各省。我国在建桥梁总量已达世界的50%,很多桥梁技术指标已达世界先进水平,如长度达36 km的杭州湾大桥(图1.25),胶州湾大桥(图1.26),港珠澳大桥(图1.27)都属超级混凝土结构工程。至2020 年,我国已通车高速公路15万km,高速铁路3.5万km,这些工程都有大量的桥梁和隧道工程,都需要混凝土结构担当重任。正在修建的川藏铁路耗资约3000亿元,有大量桥梁和隧道工程。目前,我国已有43个城市运营地铁,大量的地铁线路正在建设,另外,还有数百个城市正在建设地下管廊和城市地下工程,这些无一例外都是混凝土结构。这些超大型工程的发展无一不与混凝土材料息息相关,并对混凝土提出了高强度、高韧性、高流动性、高耐久性等更新、更高的要求。

图 1.23 三峡大坝

图 1.24 南水北调东中线——丹江口水闸

图 1.25 杭州湾大桥

图 1.26 胶州湾大桥

图 1.27 港珠澳大桥

目前,我国的基本建设工程在整个国民经济中不仅占有极大的比例,而且起着火车头的牵动作用。据统计,世界上的财富大部分由建筑物及构筑物组成。据报道,美国全部财富的70%由市政设施、楼宇建筑、基建工程组成。在我国,基本建设工程也是国家的主要财富。我国嫦娥一号的全部研制费用仅仅是2~3 km地铁的建设费。由于混凝土是基本建设工程的主体,混凝土在国家总财富中占有相当大的部分,因此,怎样把现代混凝土从一应用技术提高到科学的境地,从而提高现代混凝土安全服役年限,是国家急需解决的重大理论课题,也是实现国家可持续发展的关键和重大工程建设的重中之重。 X4ZpnUnxbXGYp2t0we5oIs7spixcAdA4pwS6SA3k7OcPNpDbCuPksg3Cj/wTXqAP

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