混凝土结构耐久性设计原则、方法与标准

结合最新颁布的《混凝土结构耐久性设计标准》(GB/T 50476—2019)综述混凝土结构耐久性的总体设计原则、方法和规定。结合混凝土结构耐久性的定义,分析耐久性设计的三要素：性能劣化、耐久性极限状态以及设计使用年限,强调耐久性设计需要向全寿命耐久性规划拓展。结合标准规定,解析使用环境分类和等级划分表示性能劣化、耐久性极限状态以及设计使用年限针对整体结构与构件的不同含义。然后,结合定性设计方法分析典型环境下材料和构件层次上耐久性规定以及耐久性指标,针对防腐蚀附加措施和后张法预应力体系分析耐久性多重保护的理念。综述表明,标准最大程度总结了我国混凝土结构耐久性科学认识与工程实践,发展基于模型的性能化设计、设计阶段系统开展维护设计、推动耐久性多屏障设计理念是耐久性标准将来的发展方向。     

混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展

由混凝土结构耐久性定义入手,首先评述现有的混凝土结构耐久性设计方法,提出耐久性设计的发展应结合结构全生命周期成本(SLCC)的理念;其次总结了结构耐久性的评估和寿命预测方法的研究现状,认为耐久性的评估与寿命预测需要研究确立反映结构使用寿命的耐久性指标,并建立基于动态评估方法的寿命评估体系;最后提出上述方面发展领域尚待解决的一些基本问题,包括:界定给定环境和使用要求下的混凝土结构耐久性失效极限状态;确定表征材料与结构耐久特征的指标与参数;建立耐久性动态检测数据分析理论等。     

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.     

结构全寿命的耐久性与安全性、适用性的关系

在结构可靠度分析和设计中,尚未考虑耐久性对结构安全性和适用性的影响,缺乏相应的耐久性失效准则,对耐久性概念的认识还存在一定的分歧,针对上述存在的问题,从结构全寿命的角度出发,分析了安全性、适用性和耐久性三者的基本概念,明确了三者的基本内涵。通过分析影响结构抗力变化的各种因素,结构性能随时间变化的过程,指出在结构全寿命期内,不同的耐久性水平对结构安全性和适用性将产生不同的影响,三者之间是相互制约、相互影响的交叉关系,重新定义了结构的耐久性。提出了基于性能设计的耐久性极限状态设计新理念,同时指出性能极限状态设计可根据不同的耐久性要求,定义不同的耐久性极限状态,对同一结构构件,若采用不同的性能极限状态,结构的失效概率或使用寿命会有较大的差别。     

钢筋混凝土结构适用耐久性分析

针对钢筋混凝土适用耐久性的2种极限状态,即碳化耐久性极限状态和锈胀开裂耐久性极限状态,运用可靠性结构原理.在可靠度水准上提出确定混凝土结构或构件碳化和锈胀开裂寿命的计算方法。     

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。     

一种基于钢筋混凝土结构设计程序的优化方法（一）

混凝土结构的耐久性设计传统做法都是对材料种类、材料组成及结构的尺寸等提出模糊和定性的要求。按照这种规则,就不可能准确的弄清结构寿命与耐久性之间的直接关系,并以最优的费用来确定能够满足耐久性要求的材料组成。本文介绍了一个能够较好的用于钢筋混凝土结构设计的耐久性设计程序,该程序可以在确保周期费用最优化的条件下直接将耐久性设计与结构设计过程统一起来。耐久性评价是基于根据超过极限状态程度的原则来确定使用寿命,这种极限状态是结构设计中常用的概念。通常有两种破坏极限状态用于评价由于海水浸入而导致钢筋受腐蚀的情况。在结构寿命设计时混凝土的使用寿命决定了将来的维修费用和时机,在初始费用和将来的运营费用间进行比较权衡,从寿命周期费用的观点来选取最合适的设计方案。另外,由于各种设计和环境因素对寿命周期费用的影响,结构的耐久性也要进行评估。     

一种基于钢筋混凝土结构设计程序的优化方法（一）

混凝土结构的耐久性设计传统做法都是对材料种类、材料组成及结构的尺寸等提出模糊和定性的要求。按照这种规则,就不可能准确的弄清结构寿命与耐久性之间的直接关系,并以最优的费用来确定能够满足耐久性要求的材料组成。本文介绍了一个能够较好的用于钢筋混凝土结构设计的耐久性设计程序,该程序可以在确保周期费用最优化的条件下直接将耐久性设计与结构设计过程统一起来。耐久性评价是基于根据超过极限状态程度的原则来确定使用寿命,这种极限状态是结构设计中常用的概念。通常有两种破坏极限状态用于评价由于海水浸入而导致钢筋受腐蚀的情况。在结构寿命设计时混凝土的使用寿命决定了将来的维修费用和时机,在初始费用和将来的运营费用间进行比较权衡,从寿命周期费用的观点来选取最合适的设计方案。另外,由于各种设计和环境因素对寿命周期费用的影响,结构的耐久性也要进行评估。     

港珠澳大桥设计技术标准研究——设计寿命的确定及对策

由于内地和香港地区的规范关于港珠澳大桥设计寿命规定有差异,在合理分析后确定大桥采用120年的设计寿命,为满足这一要求的主要对策措施包括设计寿命对应的荷载标准取值、合理的结构构造、强腐蚀海洋环境中的耐久性保证措施等.进而根据耐久性研究结果,对基本环境作用类别与等级、构件耐久性极限状态及设计使用年限、不同混凝土构件的主要控制指标及表面裂缝计算宽度限值、钢结构主要部件的防腐措施等内容进行了总结.     

混凝土结构全寿命等耐久性设计的理论框架

为延长混凝土结构的寿命,实现混凝土结构可持续发展,节约成本和资源,提高结构在寿命周期内的经济效益,基于等耐久性设计和全寿命设计理念,提出了全寿命等耐久性设计方法,指出了其核心研究内容,并对设计方法的基本思路、理论框架、设计过程进行了研究。结果表明:全寿命等耐久性设计方法具有均衡结构耐久能力、延长使用寿命、减小全寿命成本的优点,可在结构设计的初步设计阶段发挥作用;将全寿命等耐久性设计方法应用于成本投入高、使用周期长的混凝土结构（如桥梁结构）,有望带来可观的经济效益。     

混凝土耐久性设计及寿命预测新思维

本文从方法论角度讨论了耐久性研究现状,指出用系统论方法研究混凝主耐久性有利予从性毙-结构-过程-环境的全局出发,揭示混凝土性能的演变规律,因而是耐久性寿命研究与设计的最佳方法.     

混凝土耐久性研究专家系统结构及设计思想

作者讨论了目前国内外混凝土耐久性设计及耐久寿命预测研究的现状和问题。在此基础上，提出综合性的混凝土耐久性研究专家系统结构的设计思想。     

浅析混凝土结构的耐久性

结合多年的设计经验和工程实践，从影响混凝土结构耐久性的因素、混凝土耐久性的设计原则等方面，阐述了新规范中关干混凝土结构耐久性的规定，对混凝土耐久性设计具有一定的参考意义。     

海洋环境下预应力混凝土桥梁耐久性分析与设计

为了研究海洋环境下氯离子侵蚀引起的混凝土结构耐久性行为,在重点考虑材料、环境、混凝土应力水平以及表层对流区影响的基础上,建立了预应力混凝土氯离子侵入扩散模型;随后,基于预应力混凝土桥梁结构耐久性失效的特点,提出了以预应力筋临界锈蚀作为耐久性极限状态的标志;并在各随机变量统计分析的基础上,采用Monte-Carlo方法研究了不同水胶比、不同保护层厚度时的可靠指标变化情况,得出了给定目标可靠指标下预应力筋的最小保护层厚度。相关研究成果可以为工程设计提供一定参考。     

氯盐环境下混凝土结构的耐久性设计方法

为了建立氯盐腐蚀环境下混凝土结构的耐久性设计方法,根据混凝土结构性能劣化的特点,在分析结构耐久性失效状态、可靠度设置水平、环境荷载及抗力影响因素的基础上,建立了钢筋初锈、保护层锈胀开裂及锈胀损伤达到最大限值这3种情况下的耐久性极限状态方程.基于结构可靠度设计理论,引入荷载和抗力变量的分项系数来反映结构耐久目标可靠指标的要求,建立了结构耐久性设计的分项系数表达形式.按照概率设计与分项系数设计具有相同可靠度水平的原则,给出了抗力分项系数的确定方法及不同耐久性极限状态下抗力分项系数的取值.     

混凝土的施工管理与混凝土结构耐久性设计

混凝土结构耐久性问题是一个综合复杂的问题,它受到结构设计、结构施工等各方面过程的影响。主要从混凝土施工方面讨论了施工过程对混凝土结构耐久性的影响,包括施工技术管理、施工质量管理两个主要方面;提出了增加混凝土施工管理方面对于混凝土结构耐久性影响的设计内容的建议。     

混凝土耐久性研究的现状和发展动向

目前,混土耐久性总是已起各国的重视,混凝土耐久性异常现象的主要原因包括混凝土材料、混凝土 生产与浇筑、结构设计与使用环境等多面,但更重要的是混凝土 耐久性的研究和设计长期以来都是建立在对混凝土渗透性进行评价的基础上,应提介将结构可靠度设计与混凝土耐久性设计相统一的作法。     

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。     

浅谈混凝土结构的耐久性

叙述了混凝土结构耐久性的定义及进行耐久性设计的必要性,分析了影响混凝土耐久性能的主要因素,重点归纳了混凝土结构耐久性设计的有关规定,进而明确了《规范》对耐久性设计的出发点。