基于概率方法的西部地區(qū)混凝土結(jié)構(gòu)材料服役壽命預(yù)測.pdf

1、中國西部地區(qū)擁有廣袤的鹽漬土區(qū)域，鹽漬土以及當(dāng)?shù)貒?yán)酷的環(huán)境對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性及服役壽命造成嚴(yán)重的威脅。服役壽命是混凝土結(jié)構(gòu)工程的一個重要指標(biāo)，提高混凝土結(jié)構(gòu)工程的服役壽命是最有效的節(jié)能減排，因此研究西部地區(qū)特定環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)材料服役壽命預(yù)測具有十分重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。
　　本文在國家自然科學(xué)基金“西部鹽漬土地區(qū)基于硫酸鹽腐蝕的混凝土耐久性壽命預(yù)測研究”的資助下，結(jié)合“氯鹽與硫酸鹽強腐蝕環(huán)境下蘭州地鐵結(jié)構(gòu)混凝土耐久性

2、設(shè)計研究”項目，以西部地區(qū)基礎(chǔ)工程建設(shè)中的混凝土結(jié)構(gòu)材料為研究對象，采用經(jīng)過優(yōu)化配合比的混凝土以及蘭州地鐵工程實際用鋼筋混凝土，揭示混凝土結(jié)構(gòu)材料在西部地區(qū)服役過程中的損傷過程?？紤]在實際環(huán)境中的多退化因素及其不確定性，從無損檢測入手，利用收集的試驗數(shù)據(jù)，將多退化因素作為隨機變量來處理，應(yīng)用概率方法重點研究了混凝土結(jié)構(gòu)材料的服役壽命預(yù)測問題，以期為西部地區(qū)新建混凝土結(jié)構(gòu)工程耐久性設(shè)計提供指導(dǎo)及既有結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)估提供試驗基礎(chǔ)與科學(xué)判據(jù)。完

3、成以下主要研究工作并取得相應(yīng)成果:
　　1、設(shè)計了室內(nèi)模擬西寧地區(qū)氣候環(huán)境進行的混凝土加速壽命試驗的試驗方案，該方案綜合了多方因素，特別考慮了西寧地區(qū)強太陽輻射的氣候因素。應(yīng)用隨機方法，威布爾分布和對數(shù)正態(tài)分布，分別給出了采用威布爾分布函數(shù)和對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)得到的混凝土試件加速壽命可靠度函數(shù)和密度函數(shù)，并對二者預(yù)測模型的精確性做了比較。最后對混凝土結(jié)構(gòu)材料進行了耐久性可靠性評估。
　　2、設(shè)計了混凝土試件在西寧典型鹽漬土地區(qū)

4、的現(xiàn)場暴露試驗的試驗方案，選取質(zhì)量損失和超聲聲速作為混凝土在現(xiàn)場環(huán)境下服役全過程中關(guān)鍵的退化因素?？紤]各因素之間的退化相關(guān)關(guān)系，提出了一種基于Copula函數(shù)的多退化因素概率壽命預(yù)測方法。分析結(jié)果表明，利用該方法可以比較有效地描述混凝土多退化因素間的關(guān)系，從而提高壽命預(yù)測的精確性。
　　3、設(shè)計了蘭州地鐵鋼筋混凝土加速壽命試驗的試驗方案，針對蘭州地鐵自身工程情況，加速方式采用恒電流加速鋼筋銹蝕，以噴灑有復(fù)合鹽溶液的濕沙作為電解質(zhì)。

5、進行了加速壽命試驗，應(yīng)用電化學(xué)技術(shù)收集了一定量的加速壽命數(shù)據(jù)，得到了蘭州地鐵鋼筋混凝土失效的臨界腐蝕電流密度。分別采用線性模型及指數(shù)模型對每一時間點對應(yīng)的數(shù)據(jù)平均值進行擬合，建立了基于Wiener隨機過程的鋼筋混凝土退化量（腐蝕電流密度）退化可靠性模型，對鋼筋混凝土試件的加速壽命進行了預(yù)測，結(jié)果表明了該方法的有效性。
　　4、設(shè)計了蘭州地鐵鋼筋混凝土模擬工程現(xiàn)場環(huán)境的耐久性試驗的試驗方案，選取超聲聲速及腐蝕電流密度作為鋼筋混凝土試