混凝土结构碳化耐久性的分项系数设计法

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。选用合适的设计参数是混凝土结构耐久性设计的关键问题,设计参数应具有明确的物理意义和容易掌握的统计规律,且易为设计人员所接受。根据理论与经验相结合的碳化深度模型,建立了考虑保护层厚度与混凝土强度两个随机变量的碳化耐久性的分项系数设计方法,提出了碳化寿命准则极限状态的目标可靠指标的建议值,计算确定了保护层厚度与混凝土抗压强度满足目标可靠指标的分项系数,由此给出了碳化寿命准则的耐久性设计表达式。该耐久性分项系数设计法适用于一般大气环境下任意设计使用年限的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耐久性要求的保护层厚度与混凝土强度。     

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.     

碳化作用下基于可靠度的混凝土结构耐久性设计方法研究

对碳化作用下基于可靠度的混凝土结构耐久性设计方法进行了研究。首先确定碳化作用对应的结构耐久性极限状态和可靠指标,然后选择碳化深度预测模型,以设计使用寿命模式建立失效概率方程,最后在满足结构设计使用年限的条件下综合确定结构与材料的耐久性指标,并给出不同环境条件下的计算实例。     

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。     

混凝土结构耐久性控制区及设计参数的定量分析

现行规范的混凝土结构耐久性设计方法难以定量分析结构几何参数、环境作用等级、材料性能衰退等因素对结构服役寿命的影响。为此,针对氯化物腐蚀环境,提出了混凝土结构的耐久性控制区,并建立了混凝土结构耐久性设计参数的定量分析方法。首先基于混凝土中氯离子扩散补偿理论和结构几何外形建立混凝土结构的耐久性控制区模型;然后结合Fick第二定律,建立不同扩散维数下混凝土结构的耐久性定量分析模型,据此合理选取耐久性设计参数,并通过定量分析确定其取值。最后结合工程实例和设计规范对比验证了文中方法的有效性和适用性。研究表明,所提方法能够综合考虑混凝土结构几何外形及尺寸、环境作用等级、初始暴露龄期和材料性能衰退等因素对混凝土结构服役寿命的影响,可以有效克服现行规范耐久性设计方法中设计参数重复设置,不能有效反映材料性能衰退和结构几何外形的影响等不足。     

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。     

拉应力状态下混凝土构件的角部二维碳化研究

在前人多维碳化测试试验的基础上,通过分析混凝土碳化规律,得出混凝土边角部位的二维碳化区存在交互作用且角部区域碳化深度远大于其他部位的结论。并对传统的《混凝土结构耐久性评定标准》中给定的碳化深度公式进行修正。建立了处于应力状态下的混凝土一、二维碳化深度计算公式。通过分析结果与规范值的对比论证,发现笔者建议的多维碳化深度公式计算结果与试验实测值更加吻合。而且具有计算简便,实用性强的特点。可为计算实际混凝土构件多维碳化深度提供一定的参考。     

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。     

钢筋混凝土碳化耐久性寿命分析

通过对钢筋混凝土碳化耐久性机理及影响因素进行分析,采用随机碳化深度模型对混凝土碳化深度进行预测,并结合碳化可靠度分析对钢筋混凝土结构耐久性寿命进行评定,为混凝土结构的评估与管理奠定基础。     

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。     

西园隧洞混凝土碳化耐久年限的预测研究

探讨了建立预测混凝土碳化深度的实用随机模型并进行其有关系数分析研究的基本方法,目的是预测混凝土剩余碳化寿命,以对碳化破损混凝土结构在及时作出维修加固的决策方面提供科学依据.通过西园隧洞的实例验证,该预测方法是实用的、可靠的,可为其他类似新建工程的混凝土耐久性设计、混凝土结构服役期的抗碳化维护等方面提供参考借鉴.     

矿物掺合料混凝土碳化分析的实用预测模型

结合理论分析、数值模拟和模型试验,建立了一种可以综合考虑温度、相对湿度、CO_2浓度、外掺料种类及掺量等因素影响的矿物掺合料混凝土碳化深度分析的实用预测模型。首先根据混凝土中CO_2的扩散规律和可碳化物质的质量守恒定律,推导了混凝土碳化分析的理论模型;然后基于混凝土的碳化机理和各反应物的质量平衡条件,建立了混凝土碳化分析的多场耦合数值模型,据此定量分析了温度、相对湿度和CO_2浓度对混凝土碳化深度的影响;最后通过引入温度、相对湿度和CO_2浓度等环境因素修正系数对理论模型进行修正,建立了一种矿物掺合料混凝土碳化深度分析的实用预测模型。通过与模型试验和经验模型的对比分析,验证了该模型的有效性和适用性。     

沿海某混凝土框架结构钢筋锈蚀原因分析与修复加固对策

针对某地下混凝土框架结构钢筋发生严重锈蚀的现象,基于钢筋锈蚀的机理及其基本条件,从混凝土碳化、氯离子含量、设计与施工及建筑工作环境等不同方面进行理论研究和检测分析,最终找出钢筋锈蚀的主要原因和影响因素,验证了"碳化深度"计算式的适用性,并根据实测数据对"部分碳化区长度"的数学模型在高湿环境下的应用进行了修正。最后提出去除盐雾侵蚀混凝土面层、涂刷阻锈剂、恢复混凝土保护层厚度的办法满足钢筋强碱性环境的耐久性要求,利用粘贴碳纤维补强的办法进行结构承载力修复,以期为沿海地区混凝土结构耐久性设计与施工提供参考。     

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。     

浙江及邻近地区混凝土碳化的概率模型分析

以浙江及附近地区大量实际建筑物与构筑物调查结果为基础,对同一环境下、同一强度等级混凝土构件的碳化深度进行统计分析,从而建立混凝土碳化的概率模型。可为混凝土结构的耐久性分析提供依据。     

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。     

带裂缝混凝土碳化深度预测模型

裂缝的存在大大的加深了碳化深度。为探索裂缝对混凝土碳化的影响,根据Fick第二定律和热传导方程的相似性,利用有限元软件建立了碳化仿真模型。开展了裂缝混凝土碳化试验,并根据试验数据调整了无裂缝、窄裂缝、宽裂缝有限元模型参数,进而对裂缝处混凝土碳化深度影响因素进行了模拟分析。结果表明,裂缝宽度比裂缝深度影响更大。提出了裂缝碳化深度增大系数,结合前人碳化深度模型,修正建立了带裂缝混凝土裂缝处碳化深度模型。     

地下混凝土结构耐久性的RBF预测及灵敏性分析

影响地下混凝土结构耐久性的因素较多且较复杂,各种因素对耐久性的作用是交叉影响的。结合实际情况,选取常见的有代表性的几个因素,如与周边岩土介质及施工条件等相关的应力状态及水平、混凝土材料配合比、碳化环境、服役期限等,分析它们交叉影响下地下结构耐久性的劣化状况,结合所建立的耐久性寿命评判准则,预测结构的耐久性寿命。在试验基础上获得各影响因素与碳化深度的相关数据,采用人工智能RBF的方法,建立神经网络预测模型。模型经验证可有效用于对同类工程条件下地下结构耐久性寿命的评判与预测,并对个影响因素的敏感性进行了分析,可泛化推广至其他各环境影响因素作用下的耐久性寿命的类似分析。     

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。     

基于应力状态下钢筋混凝土开始锈蚀的时间预测模型

选取混凝土强度等级、环境温度、环境相对湿度、二氧化碳浓度、结构受力状态5个参数为主要影响混凝土碳化深度系数的因素.通过研究各因素与混凝土碳化速度的关系,建立了碳化深度影响系数公式,考虑混凝土碳化残量与钢筋锈蚀的关系,最后,建立了混凝土中钢筋开始锈蚀的时间预测模型.