氯鹽環(huán)境下受荷RC梁構(gòu)件全壽命可靠度分析.pdf

1、從工程全壽命周期成本角度來(lái)看，運(yùn)營(yíng)階段由于結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題產(chǎn)生的維修加固建設(shè)費(fèi)用的比重不容小覷。因此，為優(yōu)化整體成本設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)退化過(guò)程中出現(xiàn)的各階段劣化關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)階段耐久性性能退化機(jī)理與演變過(guò)程進(jìn)行研究具有十分重要的意義。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于鋼筋銹蝕耐久性的混凝土結(jié)構(gòu)全壽命性能及設(shè)計(jì)理論研究（51378241）”的資助下，從構(gòu)件的層面，對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件全壽命劣化周期內(nèi)各階段的耐久性性能退化機(jī)理與演變規(guī)律展開(kāi)

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(kuò)散理論模型基礎(chǔ)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(jī)變量，結(jié)合功能函數(shù)提出鋼筋初銹的概率模型。基于Monte Carlo方法，借助Matlab軟件對(duì)受力鋼筋周?chē)穆入x子濃度進(jìn)行抽樣模擬。結(jié)果表明，氯鹽侵蝕到一定階段后，構(gòu)件內(nèi)鋼筋周?chē)入x子累積濃度分布基本服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。最后利用該概率模型預(yù)測(cè)了連云港港區(qū)部分結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)受力

3、鋼筋發(fā)生初銹的概率。該模型可作為混凝土內(nèi)部氯離子濃度無(wú)損檢測(cè)的預(yù)測(cè)方法，同時(shí)為評(píng)估混凝土構(gòu)件內(nèi)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(gòu)件內(nèi)非均勻銹蝕鋼筋力學(xué)性能退化研究。對(duì)預(yù)制開(kāi)裂鋼筋混凝土梁構(gòu)件開(kāi)展了為期約4年的長(zhǎng)期自然環(huán)境氯鹽干濕循環(huán)侵蝕試驗(yàn)。通過(guò)測(cè)量鋼筋剩余直徑以及靜力拉伸試驗(yàn)，研究在氯鹽自然侵蝕環(huán)境下帶裂縫工作混凝土構(gòu)件內(nèi)鋼筋銹蝕形態(tài)及其力學(xué)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(lái)描述鋼筋銹蝕沿縱向的不均勻特性，當(dāng)最大直徑損失率ρmax在13％以?xún)?nèi)時(shí)（此時(shí)質(zhì)量損失率在3%~6%之間），S與ρmax呈現(xiàn)良好的線(xiàn)性關(guān)系；在對(duì)比分析現(xiàn)有銹蝕鋼筋力學(xué)性能退化模型的基礎(chǔ)上，對(duì)銹蝕質(zhì)量損失率在6%以?xún)?nèi)的銹蝕鋼筋力學(xué)性能退化模型利用銹蝕不均勻修正系數(shù)進(jìn)行了修正；通過(guò)對(duì)比分析非均勻銹蝕與均勻銹蝕鋼筋本構(gòu)關(guān)系曲線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致鋼筋屈服平臺(tái)消失、鋼筋脆性破壞風(fēng)險(xiǎn)增加的一個(gè)重要原因是銹蝕的

5、不均勻性。最后利用概率的方法對(duì)銹蝕鋼筋的抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了可靠性分析。
　　3、氯鹽侵蝕作用下銹蝕鋼筋混凝土構(gòu)件受彎承載力試驗(yàn)研究。分別對(duì)不同保護(hù)層厚度、配合比、裂縫寬度的6根鋼筋混凝土梁構(gòu)件進(jìn)行為期約4年的自然環(huán)境下氯鹽干濕循環(huán)侵蝕試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)鋼筋銹蝕狀態(tài)進(jìn)行了定期檢測(cè)。最后對(duì)該批試驗(yàn)梁開(kāi)展了受彎承載力試驗(yàn)。將本次試驗(yàn)結(jié)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(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于未開(kāi)裂構(gòu)件，鋼