服役结构的动态可靠性

本文对服役结构的动态可靠性进行了探讨，根据研究对象和目的的不同，把服役结构可靠性分为两类新建结构可靠性预测和旧建筑物可靠性评价，提出了“服役基准期”的概念，并分别给出了动态可靠性的定义和数学模型，进一步对服役结构的荷载与抗力模型进行了分析。     

喷射混凝土的硝酸侵蚀:孔溶液H+与NO3-的扩散规律及侵蚀机理

一般大气环境下长大公路隧道中,喷射混凝土单层衬砌往往会遭受硝酸侵蚀,导致耐久性恶化及使用寿命降低。本研究以硝酸溶液为侵蚀介质,针对制备的普通喷射混凝土、钢纤维喷射混凝土和模筑混凝土开展浸泡试验。通过测试混凝土不同深度处孔溶液pH值和NO_3~-含量,分析喷射混凝土硝酸侵蚀过程。对硝酸侵蚀后试件的矿物组成和微观结构进行表征,以研究孔溶液中H~+和NO_3~-的扩散机理。实验结果表明,喷射混凝土孔溶液H~+和NO_3~-含量均小于模筑混凝土,即喷射混凝土抗硝酸侵蚀耐久性更优。侵蚀溶液pH值不大于2时,钢纤维喷射混凝土孔溶液中H~+和NO_3~-含量与普通喷射混凝土差异较小,说明钢纤维对较高浓度硝酸侵蚀环境下喷射混凝土耐久性能的提升作用不明显。针对喷射混凝土硝酸侵蚀机理的分析表明,硝酸侵蚀喷射混凝土的过程可分为水化产物反应、水化硅酸钙凝胶分解和钙矾石及骨料侵蚀等三个阶段。因此,孔溶液H~+在侵蚀早期增长速度快于侵蚀后期;NO_3~-含量则随侵蚀过程的推移而快速增大。     

多因素作用衬砌喷射混凝土中性化及预测模型

以喷射混凝土单层永久衬砌长大公路隧道为工程背景,采用快速碳化法、硝酸浸泡法和气冻气融法开展衬砌喷射混凝土中性化试验,研究多因素作用喷射混凝土的中性化性能。研究结果表明,多因素作用喷射混凝土中性化深度符合Fick第一定律,硝酸侵蚀和冻融损伤均会加速混凝土的中性化。低水胶比喷射混凝土及喷射钢纤维混凝土中性化深度小。随粉煤灰掺量增大,混凝土中性化深度先减小后增大。在硝酸侵蚀累积作用下,喷射混凝土中性化深度与碳化深度差值随等效碳化龄期的延长而增大;冻融损伤喷射混凝土中性化深度与未损伤混凝土中性化深度差值随龄期延长而减小。喷射混凝土相对抗压强度与中性化深度之间呈正指数关系。本工作还建立了考虑喷射混凝土配合比、成型方式、硝酸侵蚀及冻融损伤的中性化深度预测模型。     

混凝土中钢筋腐蚀模型验证分析

根据工程实例,在各项参数实测基础上,对刘西拉教授提出的混凝土中钢筋腐蚀模型进行验证分析．结果表明,该模型可以作为一般大气环境中钢筋腐蚀的评估模型．此外,也指出该模型在实际应用中存在的问题和以后修改应考虑的事项．     

冻融损伤喷射混凝土本构关系及微观结构

采用棱柱体试件,通过快速冻融试验方法,对冻融损伤后同配合比普通混凝土、喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土单轴受压应力应变全曲线进行研究。对应力应变关系中相关参数进行回归分析,得出冻融循环后试件应力应变全曲线方程。结果表明：随着冻融循环次数增加,受压应力应变曲线趋于扁平;峰值应力降低,峰值应变增大,分别与冻融循环次数呈线性和指数变化。与普通混凝土相比,喷射混凝土峰值应力下降速率小,而钢纤维喷射混凝土的下降速率进一步减小。而后,采用扫描电子显微镜及压汞法,对损伤后试件微观结构和孔结构进行观察分析,发现随着冻融循环次数增加,在渗透压和冻胀压力综合作用下,试件内部微裂纹及气孔增多,孔径增大,试件密实度显著降低;而钢纤维喷射混凝土中仅出现少量连通毛细孔,这与宏观力学性能变化呈现一致性。     

服役结构抗力的概率模型及其统计参数

根据服役结构的特点，提出了服役结构抗力的非平稳随机过程模型。考虑结构在服役过程中的耐久性损伤对构件承载力的影响，建立了预测抗力平均值和标准差的数学模型。以服役钢筋混凝土受弯构件为例，具体分析了抗力平均值和标准差随时间变化的规律。     

非线性抗震钢结构的模糊动力可靠性分析与设计

本文以结构分析和试验结果为基础,提出了非线性钢结构在地震作用下的动力可靠性分析及其在设计中应用的实际可行的方法.文中将地震地面运动模拟为平稳过滤有色噪声,分析了非线性钢结构的随机变形与随机滞回耗能反应;考虑结构破坏等级的模糊性,确立了基于综合破坏指数的模糊震害等级及结构的模糊安全准则,分析了结构的模糊动力可靠性,以此为基础,提出了基于动力可靠性的结构设计方法,这种方法能较好地体现“小震不坏、大震不倒”的设计思想.     

锈蚀钢筋混凝土梁承载能力分析的变角桁架模型

为了研究侵蚀环境下锈蚀钢筋混凝土梁在长期荷载作用下的承载能力，以荷载作用下锈蚀钢筋混凝土梁为研究对象，分析了钢筋锈蚀对混凝土梁黏结强度的影响，基于拉-压杆模型和标准桁架模型分别对锈蚀梁进行了承载力计算，进一步采用考虑钢筋锈蚀影响的修正变角桁架模型计算锈蚀钢筋混凝土梁的承载力，并通过49组锈蚀混凝土梁的试验数据对建议模型进行验证。结果表明：锈蚀钢筋混凝土梁承载力的试验值与变角桁架模型理论计算值之比的平均值为0.990，方差为0.071，二者吻合较好。采用变角桁架模型可精确计算锈蚀钢筋混凝土梁的承载力并预测其破坏模式，建议模型可用于锈蚀钢筋混凝土梁承载能力分析研究。     

运煤栈桥碳化速度及寿命预测研究

运煤栈桥是大型矿场和燃煤电厂的重要运输设施,故对栈桥混凝土结构进行科学的耐久性评估和使用寿命预测有着重要的意义。在自然环境中,混凝土的碳化深度评定运煤栈桥耐久性劣化的重要指标,以陕北地区某运煤栈桥为研究对象,对栈桥支架结构进行室内快速碳化试验及室外自然暴露试验,在分析两者主要区别的基础上,并结合试验结果建立了运煤栈桥的碳化方程,且该模型具有一定的实用性和理论基础,可用于栈桥支架结构的碳化深度预测;同时,根据自然碳化试验,采用了表面阻断剂方法,分析对比了三种不同涂料对碳化速度的影响,从而提出一种降低碳化速度的最优办法。     

冻融和碳化共同作用下混凝土损伤分析

通过室内模拟试验,研究了冻融和碳化共同作用下混凝土质量和相对动弹性模量的变化规律.结果表明:混凝土在冻融和碳化共同作用下的损伤大于其在冻融单一作用下的损伤.建立了混凝土在冻融和碳化共同作用下的损伤模型,该模型拟合精度较高.