在役钢筋混凝土渡槽多失效模式时变可靠度分析

传统渡槽可靠度分析大多只考虑失效模式的单一性,为此,基于混凝土碳化模型与钢筋锈蚀模型提出了在役钢筋混凝土渡槽多失效模式的时变可靠度计算方法。利用Monte-Carlo法建立了单一失效模式的时变可靠度与失效概率计算方法,在单一失效模式的基础上采用PNET算法给出了多失效模式时变可靠度模型,运用Matlab软件编写了程序,对某在役钢筋混凝土渡槽结构在单一失效模式与多失效模式下的时变可靠度与失效概率进行了计算分析,结果表明:考虑多失效模式的渡槽可靠度小于单一失效模式的可靠度,计算结果更加合理;考虑渡槽多失效模式的时变性,能更好地掌握结构可靠度随时间的变化情况,给渡槽结构的耐久性做出合理的评价;采用多失效模式时变可靠度对渡槽的可靠度进行计算,与单一失效模式计算结果相比更符合渡槽实际。     

钢筋锈蚀率的概率模型及时变可靠度分析

氯离子引起的钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构性能劣化的主要原因,因此有必要对钢筋锈蚀率的计算进行详细研究。考虑钢筋锈蚀过程中各影响因素的不确定性,将钢筋初锈时间和保护层开裂时间作为随机变量,首先分3种情况建立钢筋锈蚀率的计算模型;然后通过Monte Carlo模拟对锈蚀率进行概率分析,确定锈蚀率的概率分布类型和统计参数,最后根据收集的试验数据建立钢筋混凝土受弯构件剩余承载力与钢筋锈蚀率的关系,对受腐钢筋混凝土受弯构件进行时变可靠度分析。研究表明:钢筋锈蚀率服从正态-正态双峰分布;暴露时间越长,钢筋未锈蚀和混凝土保护层未开裂的概率越小;构件可靠度随时间的增加明显降低。     

基于锈蚀的钢筋混凝土偏心受压板抗力变化规律的初步研究

针对水闸结构受力的典型构件板在运用过程中常存在的钢筋锈蚀问题,采用钢筋混凝土非线性有限元分析理论,建立了考虑钢筋与混凝土黏结滑移力变化的分离式模型,基于通用有限元程序ANSYS11.0平台,根据工程中的典型偏心距e=85 mm,研究了板承载能力极限状态时的抗力与钢筋锈蚀率的关系,初步形成了基于钢筋锈蚀的板抗力计算公式,对水闸安全鉴定、除险加固工作具有一定的参考价值.     

受腐蚀钢筋混凝土梁截面延性研究

研究了受腐蚀钢筋混凝土梁的延性特性，分析了受腐蚀梁截面曲率延性系数随钢筋锈蚀率及混凝土劣化系数的演变规律，推导了钢筋与混凝土间粘结退化时受腐蚀梁截面曲率延性计算模型。研究表明，拉压区钢筋在锈蚀初期将导致受腐蚀梁截面曲率延性的提高，但随着钢筋锈蚀率的提高，钢筋与混凝土粘结性能逐渐退化，截面曲率延性系数逐渐降低；混凝土力学性能的劣化作为影响受腐蚀构件延性特性另一主要因素，在受腐蚀钢筋混凝土构件的受力研究中不容忽略。为受腐蚀钢筋混凝土构件受力研究及可靠度评价提供了理论依据。     

基于概率分析的锈蚀钢筋混凝土结构寿命预测

钢筋锈蚀是导致混凝土结构破坏的主要原因,合理预测锈蚀钢筋混凝土结构的使用寿命对减少工程的经济损失、保证结构的安全运行具有重要意义。针对锈蚀钢筋混凝土结构在不同寿命评估准则下的使用寿命预测问题,基于混凝土结构耐久性现状检测结果,采用概率分析可靠度方法,通过抗力和荷载效应的统计特征求得结构的时变可靠指标,从而对结构的裂缝宽度寿命和承载力寿命进行分析预测。以拱坝孔口和水电站厂房吊车梁为例进行计算,研究结果表明：结构的动态可靠指标随着服役时间的增加呈下降趋势,概率分析法的寿命预测结果在合理的预测区间内。研究成果可在实际工程中为钢筋混凝土结构的维修和加固提供决策依据。     

基于断裂力学的钢筋混凝土保护层锈胀开裂模型

本文基于钢筋均匀锈蚀时混凝土的开裂试验现象建立了混凝土保护层开裂的计算模型,考虑了混凝土和钢筋的实际变形情况以及混凝土界面中的原始裂纹与缺陷,裂纹在钢筋锈蚀膨胀作用下的起裂、扩展情况,利用断裂力学和弹性力学得到了混凝土保护层开裂时钢筋的膨胀力和均匀锈蚀率的理论预测模型.分析了影响钢筋锈胀开裂的诸多因素,认为混凝土保护层厚度的增加、混凝土材料界面相的加强、混凝土断裂韧度的提高和钢筋直径的变小都有利于钢筋混凝土结构耐久性的提升.理论模型计算结果与试验数据的对比表明,本文模型可用于混凝土亮中钢筋锈蚀胀裂的预测.     

基于可靠度的混凝土结构服役寿命预测

本文基于可靠度理论提出了混凝土结构服役寿命的四个阶段,建立了基于性能的服役寿命预测模型,并通过海洋环境中钢筋混凝土抗弯构件试验进行了对比验证。结果表明:混凝土开裂诱发钢筋锈蚀约发生在18%构件服役寿命;从钢筋锈蚀引起构件过大变形、丧失正常使用功能始,至结构安全失效止,约占13%构件服役寿命。钢筋锈蚀混凝土结构服役寿命各阶段预测可作为结构修复与加固决策的依据,对钢筋混凝土基础设施维护成本控制具有重要意义。     

在役钢筋混凝土渡槽时变模糊可靠度分析

为了更合理地评价渡槽结构在使用过程中安全性能随时间变化的情况,基于在役钢筋混凝土渡槽结构,考虑时间因素,并考虑混凝土碳化引起结构耐久性下降因素的随机性与模糊性,以渡槽结构混凝土碳化深度为基本控制参数,利用一次二阶矩法,建立了混凝土碳化深度随时间变化的时变模糊可靠度模型,运用MATLAB编制相应的程序,针对工程实例进行计算分析。计算结果表明:考虑时间因素,可以较好地反映渡槽结构随时间变化的动态可靠性指标,便于更加准确地掌握渡槽的检修时间;在以时间为因素的基础上,考虑变量的随机性与模糊性所得到的解比经典可靠度解偏小,这与实际工程相符,更加接近于工程真实情况,可为工程设计和后期维修提供更多的参考信息。     

钢筋锈蚀导致混凝土构件保护层胀裂的全过程分析

本文描述了从钢筋锈蚀开始直至因钢筋锈蚀而导致混凝土保护层胀裂的整个过程，包括铁锈自由膨胀阶段、混凝土保护层受拉应力阶段和混凝土保护层出现胀裂裂缝阶段，总锈蚀深度是3个阶段深度之和。据此，建立了混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的计算模型，以计算该时刻的钢筋锈蚀深度。分析了影响混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的各个因素，包括混凝土水泥石毛细孔的体积、混凝土保护层的厚度、钢筋直径和铁锈膨胀率。与已有的试验结果对比表明。本文建立的混凝土保护层胀裂时钢筋锈蚀深度的计算模型，与试验结果符合较好。     

锈蚀钢筋混凝土梁截面协同工作系数研究

本文将锈蚀钢筋混凝土梁视为由锈蚀钢筋和混凝土组成的组合梁,以锈蚀钢筋与混凝土之间的变形协调条件为依据,引入反映锈蚀钢筋混凝土力学性能的本构关系和锈蚀钢筋和混凝土之间的黏结-滑移本构关系,推导出以纵向受拉钢筋拉力表达的锈蚀梁非线性微分方程。通过求解该微分方程,给出了考虑黏结滑移的锈蚀梁非线性解析解和截面协同工作系数理论表达式,使锈蚀钢筋黏结强度降低系数与截面协同工作系数之间得到了统一。文中还对影响截面协同工作系数的因素,即锈蚀量特征值、荷载作用形式及截面位置进行了讨论,并与试验归纳总结的截面协同工作系数进行了比较分析,说明了该理论表达式的合理性。     

基于混凝土断裂的钢筋锈胀力预测模型

保护层锈胀开裂是钢筋混凝土结构耐久性极限的一个重要标志,将弹性力学和线弹性断裂力学方法相结合,建立了钢筋均匀锈胀力的预测模型;与其他预测方法的比较证明了该模型的有效性。结合经验公式,建立了锈胀开裂时钢筋锈蚀量预测模型,对实验数据的分析证明该模型预测准确。     

钢筋混凝土的抗盐冻性能衰变评定参数的研究

为了探究寒区冻融条件下钢筋混凝土抗盐冻性能的衰变情况,拟通过盐溶液冻融实验模拟寒区钢筋混凝土的盐冻状态,测试试件质量损失、动弹性模量衰减、横向基频变化,评定其抗盐冻性能的衰变情况。研究表明：盐冻环境下钢筋混凝土的抗盐冻性能衰变曲线类似于4次幂函数曲线;cl一虽然对混凝土横向基频、动弹性模量的影响不太显著,但会加速混凝土的剥蚀进程,短时间内造成严重的剥蚀,出现露筋、麻面等混凝土病害。     

FRP混凝土梁的抗弯性能研究

钢筋的锈蚀一直是影响混凝土结构安全性、耐久性的主要原因。纤维增强聚合物(FRP)因具有耐腐蚀性好,质量轻、强度高的特点,被认为是可以替代钢筋的理想材料。然而,纤维材料由于材性不同会导致使用性能上存在较大的差异,因此文章采用等刚度原则研究了不同FRP筋在混凝土梁中的抗弯性能表现,试验的结果可为筋材在设计使用时提供参考。     

水灰比对水工混凝土中钢筋锈蚀的影响

通过电化学试验方法,探讨了非开裂状态下混凝土水灰比对混凝土中钢筋锈蚀的影响规律,以研究钢筋锈蚀破坏引起的水工混凝土结构失稳破坏.研究表明,降低水灰比,可以延长钢筋开始锈蚀的时间;进入稳定锈蚀阶段后,水灰比越小,稳定腐蚀电流密度就越小,水灰比与稳定腐蚀电流密度存在一定的函数关系,且数据相关性良好;降低水灰比能有效改善混凝土.钢筋界面区的微观结构,降低了界面区的氧气含量,同时也减少了界面区的毛细孔水及层间水含量,氧气和水含量的减少降低了钢筋锈蚀速率.     

水灰比对水工混凝土中钢筋锈蚀的影响

本文通过电化学试验方法，探讨了非开裂状态下混凝土的水灰比对混凝土中钢筋锈蚀的影响规律，以研究钢筋锈蚀破坏引起的水工混凝土结构失稳破坏。研究表明，降低水灰比，可以延长钢筋开始锈蚀的时间；进入稳定锈蚀阶段后，水灰比越小，稳定腐蚀电流密度就越小，水灰比与稳定腐蚀电流密度存在一定的函数关系，且数据相关性良好。进一步研究表明，降低水灰比能有效改善混凝土-钢筋界面区的微观结构，降低了界面区的氧气含量，同时也减少了界面区的毛细孔水及层间水含量，氧气和水含量的减少降低了钢筋锈蚀速率。因此，非开裂状态下的混凝土，降低其水灰比能有效延缓混凝土中钢筋的锈蚀。     

滨海地区高压线路桩基础的腐蚀机理和防治措施探讨

通过对混凝土结构受海水腐蚀机理的分析,结合滨海地区高压线路铁塔桩基础的特点,综合对比了目前采用的多种混凝土与钢筋防海水腐蚀措施,提出了采用钢套筒作为桩基础防海水腐蚀的措施,采用钢套筒护壁能够有效地保证混凝土保护层厚度并减少混凝土裂隙,从而达到预防海水腐蚀破坏的目的.     

钢/BFRP混杂配筋混凝土梁受弯性能试验研究

纤维增强复合(FRP)筋已成为混凝土结构中替代钢筋的一种实用建筑材料。然而,FRP筋的脆性大大降低了纯FRP筋增强混凝土梁的延性。为了提高FRP筋增强混凝土梁的抗弯延性,同时保留其高强度的特性,在混凝土结构中将钢筋与FRP筋混合使用,组成钢/FRP混杂配筋混凝土梁。为了研究不同配筋率的混杂配筋梁的受弯性能,文章制作并测试了3种配筋形式的混凝土梁,包括1根普通钢筋混凝土梁。1根玄武岩纤维复合(Basalt fiber-reinforced polymer,BFRP)筋增强混凝土梁和3根钢筋与BFRP筋混杂配筋梁,并对其受弯性能进行试验研究。研究的主要参数为配筋率和BFRP与钢筋的面积比。试验结果表明:钢/BFRP混杂配筋混凝土梁在极限承载力和耐久性等方面要优于普通钢筋混凝土梁;与纯FRP筋增强混凝土梁相比,钢/BFRP混杂配筋混凝土梁具有更高的延性和更好的使用性能。钢筋的加入可以提高钢/BFRP混杂配筋混凝土梁的抗弯延性。     

考虑钢筋锈蚀的混凝土材料劣化仿真

水工混凝土工程长期处于复杂的工作环境中,在各类因素的综合影响下其钢筋材料极易出现锈蚀现象,导致钢筋混凝土材料整体力学性能劣化,是影响水工混凝土结构耐久性失效的重要原因。为此,在已有钢筋混凝土分离式模型和混凝土损伤模型的基础上,进一步考虑钢筋锈蚀对材料力学性能的影响,通过算例分析了钢筋锈蚀后的锈胀作用以及对混凝土受弯构件抗弯性能的影响,得到了锈胀作用下混凝土保护层的损伤破坏模式以及梁抗弯能力将随着锈蚀率增大而降低的客观规律,能够为后续研究水工混凝土结构处于钢筋锈蚀后的结构安全问题提供理论基础。