預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋結(jié)構(gòu)性能退化預測評估研究.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，不得不花費巨資維修甚至重建，造成巨大的經(jīng)濟損失和嚴重的社會影響。本文結(jié)合“大跨度移動模架現(xiàn)澆箱梁裂縫控制技術及耐久性研究”項目，以廣州珠江黃埔大橋引橋段預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋為工程背景，對移動模架施工的薄壁混凝土箱型橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性進行試驗分析、狀態(tài)評估、壽命預測，同時考慮材料性能退化，對其運營階段結(jié)構(gòu)的極限承載能力進行分析預測研究，主要的研

2、究成果如下： (1)確定了黃埔橋的主導腐蝕環(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散系數(shù)，并根據(jù)混凝土滲透性評價標準，對黃埔橋引橋段的墩身和箱梁混凝土的滲透性等級進行評定。 (2)基于Fick第二擴散定律，通過參數(shù)定義綜合考慮氯離子擴散系數(shù)的時隨效應、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)合已有研究的實測數(shù)據(jù)對該模型進行了驗證，取得了較為滿意的結(jié)果。 (3)基于上述擴散模型，以鋼筋表面的氯離子濃度達到臨界值導致鋼筋開始銹蝕作為結(jié)構(gòu)壽命終結(jié)的標志，采用不同的方法進行結(jié)構(gòu)壽命預測：定值法，即將擴散模型中的若干參數(shù)作為常變量處理，取一代表值直接計算；利用經(jīng)典概率論方法，考慮參數(shù)的隨機特性，推導了基于概率的混凝土結(jié)構(gòu)工作壽命期望值及相應失效概

4、率的計算公式；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，保護層厚度看作結(jié)構(gòu)抗力，采用蒙特卡洛法進行可靠度計算，通過引入目標可靠度進行結(jié)構(gòu)的壽命預測。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行基于耐久性的壽命預測，不同方法的預測結(jié)果能夠相互吻合。 (4)基于灰色關聯(lián)和模糊識別理論，采用非線性的歸一化處理方法，引入信息熵和復合權(quán)重的概念，綜合考慮專家經(jīng)驗和檢測數(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，以黃埔大橋的預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋為背景，從空間單元模式、預應力空間效應分析、階段模型應力處理、材料非線性的考慮等方面對在役預應力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的極限承載能力及退化規(guī)律進行了分析研究。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