西园隧洞混凝土碳化概率模型研究

多种因素可导致混凝土劣化,钢筋锈蚀是造成钢筋混凝土结构耐久性变差的主要因素,而在一般大气环境下,混凝土碳化则是混凝土中钢筋锈蚀的前提条件。因此,研究混凝土碳化,建立碳化深度观测模型对混凝土结构耐久性的评估具有重要的实际意义。基于工程实例的实测资料,依据碳化深度预测模型,采用可靠性理论方法对钢筋混凝土结构进行耐久性分析。     

一般大气环境下既有混凝土结构的耐久性评定与剩余寿命预测

结构耐久性设计是针对拟建结构而言的,相对于拟建结构,既有结构已转化为现实的空间实体,环境条件也更为明确,这种根本性的转变使得既有结构的可靠性分析和评定具有其自身的特点,原设计采用的分析模型和参数可能不再适用于既有结构的可靠度分析。以混凝土保护层开裂作为耐久性寿命的终结标准,将混凝土立方体抗压强度与混凝土保护层厚度作为耐久性评定参数,结合混凝土结构服役期间的碳化深度与钢筋锈蚀深度的实测数据,研究了一般大气环境中既有混凝土结构的耐久性评定问题,提出了耐久性评定的接受准则,建立了基于可靠度的耐久性评定的实用方法,包括极限状态函数、剩余寿命评定表达式以及耐久性评定的分级原则,并通过算例说明了评定过程。该法为一般大气环境下既有混凝土结构的耐久性评定提供了参考。     

基于保护层施工偏差的预应力混凝土结构碳化耐久性研究

在一般大气环境中,混凝土保护层的碳化是导致结构钢筋锈蚀的主要原因.由于保护层厚度尺寸相对较小,因此保护层厚度的施工偏差对结构的耐久性将造成较大影响.基于预应力混凝土结构特点,建立其耐久性失效准则,并据此分析研究了保护层施工偏差对设计使用寿命内结构碳化耐久性失效概率的影响,为同类工程的耐久性设计、施工及质量控制提供了理论方法及依据.     

基于碳化的既有钢筋混凝土桥梁耐久性的概率分析

分析讨论了混凝土碳化机理及其影响因素，并探讨了混凝土碳化深度的预测数学模型，基于既有钢筋混凝土桥梁的实测数据。对碳化系数和混凝土强度进行回归分析，建立了根据混凝土强度预测碳化深度的数学模型。将混凝土强度，保护层厚度。计算模式不确定性系数作为随机变量，以混凝土的碳化深度作为一个随时问变化的随机过程，建立了混凝土碳化到钢筋表面的时变概率随机模型．并以一座实际桥梁为例。给出了在不同使用年限时混凝土碳化到钢筋表面的预测值。结果表明，该模型可用于大气环境下基于碳化的钢筋混凝土桥梁结构耐久性评估。     

基于碳化寿命准则的钢筋混凝土结构耐久性评定

混凝土中的钢筋锈蚀是造成混凝土结构耐久性损伤的最主要因素,而在一般大气环境下,混凝土碳化则是混凝土中钢筋锈蚀的前提条件。目前,国内外对混凝土碳化进行了大量的试验研究及理论分析,对混凝土碳化机理与影响因素已经有了深刻的认识,并提出了很多碳化深度的计算模型,总结了钢筋混凝土结构耐久性设计的概率方法,为进一步研究混凝土中钢筋锈蚀与混凝土结构的寿命预测提供了基础。文章将在此基础上,通过进一步的可靠度分析,确定钢筋混凝土结构耐久性评定的分级标准,最终建立基于碳化寿命准则的钢筋混凝土结构的耐久性评定方法。     

基于碳化的预应力组合箱梁桥可靠性分析

为了研究预应力混凝土结构在混凝土碳化后,结构在服役期间的可靠度,分析讨论了混凝土碳化及其影响因素.将混凝土强度、保护层厚度、计算模式不确定性系数以及荷载增长系数作为随机变量,以混凝土的碳化深度作为一个随时间变化的随机过程,建立了一般大气环境下,混凝土碳化的时变概率随机模型.在此基础上,对五跨预应力组合箱梁进行了研究,从可靠度方面给出了在服役期间结构的可靠度水平.     

裂缝对预应力混凝土结构耐久性影响的试验研究

提出了制作预应力混凝土裂缝状态试件的试验方法 ,并通过混凝土碳化与氯离子侵蚀试验 ,分析了裂缝对预应力混凝土结构耐久性的影响 ,以供耐久性设计与评估时参考     

长观试件混凝土自然碳化与加速碳化的相关性试验研究

混凝土碳化系数是一般大气环境下混凝土结构耐久性的重要指标,为研究实验室加速碳化和工程结构自然碳化的相关性,在北京地区暴露26年的混凝土长观试件的多次实测碳化深度基础上,从长观试件中钻取未碳化的混凝土制作成圆柱体试件,在实验室进行加速碳化试验,分析实验室加速碳化和室外自然碳化的规律,并研究两者实测碳化系数的相关性。结果表明,混凝土抗压强度值从29.8MPa增长到57.2MPa,增幅接近一倍,加速碳化28d的碳化深度和50年自然碳化深度基本接近,从混凝土抗碳化能力随强度增长而提高的角度考虑,采用龄期28d混凝土试块的加速碳化试验结果作为混凝土耐久性设计或者评估的依据是偏于保守的做法。     

气候变化对混凝土结构时变碳化寿命影响北大核心

大气环境中碳化是混凝土结构使用寿命、耐久性主要影响因素。基于可靠度理论和2013年IPCC预测气候变化数据,结合中国混凝土结构耐久性设计规范要求,通过现有混凝土结构碳化预测模型,研究了混凝土结构碳化失效概率。结果表明:(1)RCP8.5、RCP6.0、RCP4.5、2015水平等情景对应的平均碳化深度、碳化寿命失效概率依次为RCP8.5>RCP6.0>RCP4.5>2015水平。(2)环境等级严酷性依次为I-A     

混凝土结构耐久性的概率极限状态设计法

混凝土结构耐久性设计中的一个重要方法就是概率极限状态设计法,这种方法根据描述耐久性劣化过程的数学模型,首先建立耐久性极限状态方程,再将环境作用与抗力作用的某个特征值与相应的分项系数代入极限状态方程,经验算就可在一定可靠度水准上得到耐久性设计参数的设计值.该法与我国混凝土设计规范的结构设计方法一致,其中的关键问题是选取描述耐久性劣化过程的数学模型与合适的设计参数.根据理论与经验相结合的碳化深度模型.选择混凝土保护层厚度与混凝土立方体抗压强度作为耐久性设计参数,建立了基于碳化寿命准则的耐久性概率极限状态设计方法,给出了碳化寿命耐久性接受准则、分项系数与设计表达式.该法适用于一般大气环境下不允许出现钢筋锈蚀的混凝土结构,根据设计表达式可直接确定满足使用寿命要求的保护层厚度与混凝上强度.     

现代预应力结构耐久性(碳化)模型研究

对 7根快速碳化试件进行了应力分析 ,建立了不同应力状态下的碳化深度预测模型 ,随后从理论上对裂缝状态下的预应力混凝土结构耐久性进行了分析 ;并根据结构可靠度理论 ,提出了碳化环境下PC结构耐久性可靠度的分析方法。     

基于碳化损伤的混凝土工业厂房耐久性评估

对基于碳化损伤的混凝土工业厂房耐久性评估方法进行了研究。由于在对混凝土工业厂房的检测中 ,所获得的碳化深度样本一般是小样本 ,采用了适于小样本的一致最小方差无偏估计量来作为混凝土工业厂房碳化深度的点估计量。给出了混凝土工业厂房基于碳化损伤的极限状态方程。对某地区的多座现有工业厂房进行了耐久性评估。结果表明 ,混凝土保护层厚度是决定混凝土工业厂房耐久性至关重要的因素。这种方法可以为混凝土工业厂房的耐久性评估和加固处理提供一定的参考和借鉴作用     

海洋大气环境长期暴露混凝土的碳化规律研究

对青岛海洋大气环境下暴露7年的钢筋混凝土梁,分别采用酚酞滴定法和碳酸钙定量分析法测定混凝土的碳化程度,分析海洋真实暴露环境下混凝土的碳化规律。试验结果表明,海洋大气环境下混凝土碳化进展相对缓慢,对比分析酚酞滴定法和碳酸钙定量分析法的测量结果,得到酚酞滴定法测得的碳化深度和碳酸钙定量分析法所得碳化前沿深度之间的关系,对混凝土的碳化程度进行精确判断。研究成果可为混凝土结构耐久性预测提供理论依据和数据支持。     

钢筋混凝土结构碳化耐久性分析

本文以混凝土强度为主要参数 ,结合环境和使用条件给出了大气环境下混凝土碳化深度和碳化残量的预测模型。运用可靠度的原理 ,计算了结构的耐久年限及对应的可靠指标 ,分析了影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素。     

考虑全寿命性能和成本的碳化腐蚀下RC梁桥耐久性参数确定方法

发展了考虑时变温度效应的腐蚀开始时间模型和碳化腐蚀率模型,以混凝土保护层厚度、水灰比以及钢筋直径等参数为设计变量,建立钢筋混凝土(RC)梁桥耐久性设计全寿命概率成本模型。以寿命期内全寿命成本现值最小为优化目标、寿命期基于锈胀开裂的正常使用性能为约束条件,提出大气环境下RC梁桥全寿命耐久性优化设计模型,构建大气环境下RC梁桥基于成本-效益的耐久性参数确定新方法,为大气环境下RC梁桥全寿命过程耐久性设计参数确定提供了新的思路。计算发现RC梁桥的全寿命性能与钢筋的位置和直径有关。对于大气环境条件下受碳化腐蚀的RC梁桥,采用初始成本最优得到的耐久性设计参数不满足全寿命耐久性能要求。综合考虑全寿命成本和性能时,当保护层厚度为30mm和水灰比为0.45时,尽管考虑将来累积碳化腐蚀损伤效应,提高混凝土保护层厚度和混凝土强度不能降低全寿命成本,反而增加初始造价,不是成本效益比最优的耐久性设计对策。     

混凝土结构研究的新动态

▲混凝土结构的耐久性大气环境下碳化作用对混凝土结构的影响已受到关注,碳化作用将导致混凝土结构变形能力退化,延性性能降低,抗高温能力下降.此外,碱-骨料反应生成亲水性胶体,胶体吸收混凝土内及周围环境中的水份而膨胀,导致混凝土结构开裂,使结构承载力及刚度受到影响.耐久性的研究成果最终将会填补设计规范中耐久性设计这一空缺.     

预应力混凝土构件碳化及表层抗渗性能试验研究

针对小样本碳化试验研究预应力混凝土耐久性出现的研究方法较为单一、可靠性较差等问题,采用大批次、小尺寸构件,利用碳化试验和表面渗透性试验,研究不同应力状态和构件抗压强度对预应力混凝土构件耐久性的影响。研究结果表明:应力状态和构件抗压强度对预应力混凝土结构碳化深度有显著影响,同等条件下,应力越大,混凝土构件碳化深度越小;应力状态对混凝土表层渗透性无明显影响,而构件抗压强度却对其有明显影响,构件抗压强度越高,抗渗性能越好。     

中国与欧洲混凝土结构规范耐久性设计异同

我国与欧洲具有相似的气候环境,混凝土结构规范耐久性设计条款基本类似,但规定的限值不尽相同。首先对两部规范中一般大气环境下混凝土结构耐久性设计规定的异同进行了比较,重点对两部规范中混凝土保护层厚度、强度等级和环境对碳化寿命的影响进行了分析并与实测数据对比。结果表明:我国规范对中、高湿度的室内构件混凝土强度和保护层厚度的规定偏低。     

预应力混凝土试件碳化试验及碳化深度预测模型研究

进行了碳化环境下预应力混凝土试件弯曲受拉和直接受压的耐久性试验研究,阐述了碳化作用对预应力混凝土结构的损伤机理。引进拉、压应力状态影响函数χσ,以反映碳化深度和应力状态及应力水平的关系。分别假定Fick第Ⅰ定律中的碳化时间指数α为0.50或为变量,由此建立了多因素影响下的预应力混凝土结构碳化深度预测模型,且采用一次可靠性方法(FORM)对碳化深度预测模型进行了分析。研究结果表明,拉、压应力分别可加快和减缓混凝土结构的碳化速度,χσ反映了碳化速率的变化趋势。最优的碳化时间指数α=0.48,若近似取α=0.50,计算结果也是足够准确的,由此印证了Fick第Ⅰ定律的正确性,而且采用FORM计算预应力混凝土结构碳化深度的离散程度是可靠的。     

现有预应力混凝土结构耐久性评估研究

现有预应力混凝土结构在预应力筋脱钝后 ,是否发生耐久性失效还取决于结构所处的环境条件。通过分析各主要因素对预应力混凝土结构耐久性的影响程度 ,确立了各主要影响因素的模糊特征函数 ,并基于它们之间的逻辑关系模型 ,提出了现有预应力混凝土结构耐久性评估的方法