氯鹽環(huán)境下受荷RC梁構件全壽命可靠度分析.pdf

1、從工程全壽命周期成本角度來看，運營階段由于結構耐久性問題產生的維修加固建設費用的比重不容小覷。因此，為優(yōu)化整體成本設計，準確預測結構退化過程中出現(xiàn)的各階段劣化關鍵時間點，對結構運營階段耐久性性能退化機理與演變過程進行研究具有十分重要的意義。本文在國家自然科學基金項目“基于鋼筋銹蝕耐久性的混凝土結構全壽命性能及設計理論研究（51378241）”的資助下，從構件的層面，對鋼筋混凝土構件全壽命劣化周期內各階段的耐久性性能退化機理與演變規(guī)律展開

2、了研究。主要工作如下：
　　1、氯鹽侵蝕作用下鋼筋初銹概率模型研究。在現(xiàn)有氯離子擴散理論模型基礎上，考慮環(huán)境、材料等因素的不確定性，將模型中主要影響參數(shù)視為隨機變量，結合功能函數(shù)提出鋼筋初銹的概率模型?；贛onte Carlo方法，借助Matlab軟件對受力鋼筋周圍的氯離子濃度進行抽樣模擬。結果表明，氯鹽侵蝕到一定階段后，構件內鋼筋周圍氯離子累積濃度分布基本服從對數(shù)正態(tài)分布。最后利用該概率模型預測了連云港港區(qū)部分結構混凝土內受力

3、鋼筋發(fā)生初銹的概率。該模型可作為混凝土內部氯離子濃度無損檢測的預測方法，同時為評估混凝土構件內鋼筋是否發(fā)生銹蝕提供了一種概率方法。
　　2、氯鹽侵蝕作用下帶裂縫混凝土構件內非均勻銹蝕鋼筋力學性能退化研究。對預制開裂鋼筋混凝土梁構件開展了為期約4年的長期自然環(huán)境氯鹽干濕循環(huán)侵蝕試驗。通過測量鋼筋剩余直徑以及靜力拉伸試驗，研究在氯鹽自然侵蝕環(huán)境下帶裂縫工作混凝土構件內鋼筋銹蝕形態(tài)及其力學性能退化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：裂縫處鋼筋以局部銹蝕為主

4、，裂縫間則趨于均勻銹蝕；提出利用銹蝕不均勻系數(shù)S來描述鋼筋銹蝕沿縱向的不均勻特性，當最大直徑損失率ρmax在13％以內時（此時質量損失率在3%~6%之間），S與ρmax呈現(xiàn)良好的線性關系；在對比分析現(xiàn)有銹蝕鋼筋力學性能退化模型的基礎上，對銹蝕質量損失率在6%以內的銹蝕鋼筋力學性能退化模型利用銹蝕不均勻修正系數(shù)進行了修正；通過對比分析非均勻銹蝕與均勻銹蝕鋼筋本構關系曲線，發(fā)現(xiàn)導致鋼筋屈服平臺消失、鋼筋脆性破壞風險增加的一個重要原因是銹蝕的

5、不均勻性。最后利用概率的方法對銹蝕鋼筋的抗拉強度進行了可靠性分析。
　　3、氯鹽侵蝕作用下銹蝕鋼筋混凝土構件受彎承載力試驗研究。分別對不同保護層厚度、配合比、裂縫寬度的6根鋼筋混凝土梁構件進行為期約4年的自然環(huán)境下氯鹽干濕循環(huán)侵蝕試驗。試驗過程中對鋼筋銹蝕狀態(tài)進行了定期檢測。最后對該批試驗梁開展了受彎承載力試驗。將本次試驗結果與課題組已有承載力研究（同等環(huán)境侵蝕周期約2年）的試驗結果進行了對比分析。試驗結果表明，對于未開裂構件，鋼