預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)性能退化預(yù)測評估研究.pdf

1、海工建筑物和公路橋梁常因氯鹽等環(huán)境因素引起鋼筋銹蝕而使結(jié)構(gòu)性能退化、承載能力降低，甚至毀損破壞，不得不花費(fèi)巨資維修甚至重建，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會影響。本文結(jié)合“大跨度移動模架現(xiàn)澆箱梁裂縫控制技術(shù)及耐久性研究”項(xiàng)目，以廣州珠江黃埔大橋引橋段預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)楣こ瘫尘?，對移動模架施工的薄壁混凝土箱型橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性進(jìn)行試驗(yàn)分析、狀態(tài)評估、壽命預(yù)測，同時考慮材料性能退化，對其運(yùn)營階段結(jié)構(gòu)的極限承載能力進(jìn)行分析預(yù)測研究，主要的研

2、究成果如下： (1)確定了黃埔橋的主導(dǎo)腐蝕環(huán)境—氯離子侵蝕。討論了氯離子對混凝土結(jié)構(gòu)的侵蝕機(jī)理和破壞形式，采用NEL法測定黃埔橋引橋段墩身和箱梁混凝土氯離子的擴(kuò)散系數(shù)，并根據(jù)混凝土滲透性評價標(biāo)準(zhǔn)，對黃埔橋引橋段的墩身和箱梁混凝土的滲透性等級進(jìn)行評定。 (2)基于Fick第二擴(kuò)散定律，通過參數(shù)定義綜合考慮氯離子擴(kuò)散系數(shù)的時隨效應(yīng)、混凝土的氯離子結(jié)合能力，混凝土自身的材料缺陷對氯離子在混凝土中擴(kuò)散過程的影響，建立了多因素作用

3、下的氯離子在混凝土中擴(kuò)散的修正模型，研究給出了模型中各參數(shù)的取值，利用該模型，結(jié)合已有研究的實(shí)測數(shù)據(jù)對該模型進(jìn)行了驗(yàn)證，取得了較為滿意的結(jié)果。 (3)基于上述擴(kuò)散模型，以鋼筋表面的氯離子濃度達(dá)到臨界值導(dǎo)致鋼筋開始銹蝕作為結(jié)構(gòu)壽命終結(jié)的標(biāo)志，采用不同的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測：定值法，即將擴(kuò)散模型中的若干參數(shù)作為常變量處理，取一代表值直接計(jì)算；利用經(jīng)典概率論方法，考慮參數(shù)的隨機(jī)特性，推導(dǎo)了基于概率的混凝土結(jié)構(gòu)工作壽命期望值及相應(yīng)失效概

4、率的計(jì)算公式；引入可靠度概念，把臨界濃度的氯離子侵入深度看作環(huán)境荷載，保護(hù)層厚度看作結(jié)構(gòu)抗力，采用蒙特卡洛法進(jìn)行可靠度計(jì)算，通過引入目標(biāo)可靠度進(jìn)行結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測。采用上述三種方法，針對黃埔大橋鋼筋混凝土引橋段的墩身和箱梁混凝土進(jìn)行基于耐久性的壽命預(yù)測，不同方法的預(yù)測結(jié)果能夠相互吻合。 (4)基于灰色關(guān)聯(lián)和模糊識別理論，采用非線性的歸一化處理方法，引入信息熵和復(fù)合權(quán)重的概念，綜合考慮專家經(jīng)驗(yàn)和檢測數(shù)據(jù)自身的重要性，建立了混凝土構(gòu)件

5、的耐久性評估模型，并給出了工程算例，該評估模型可一次對多個構(gòu)件進(jìn)行評估，且具有廣泛的適用性，不僅局限于對混凝土耐久性能的評估。 (5)基于材料性能的退化，以黃埔大橋的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋?yàn)楸尘?，從空間單元模式、預(yù)應(yīng)力空間效應(yīng)分析、階段模型應(yīng)力處理、材料非線性的考慮等方面對在役預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載能力及退化規(guī)律進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明材料的性能退化對結(jié)構(gòu)的極限承載能力有較大影響，破壞時的載荷因子出現(xiàn)大幅下降，且破壞時的