杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性解决方案

为了确保杭州湾跨海大桥混凝土工程达到100年设计使用年限,根据特殊腐蚀环境进行相应的混凝土结构耐久性研究和设计。结合当前现有研究成果,对海洋环境下钢筋混凝土结构的腐蚀破化特征和防护技术进行介绍。针对本工程混凝土结构的不同部位,提出混凝土结构耐久性多层次综合方案体系、海工耐久混凝土设计原则、耐久性关键指标与评估试验方法、施工及质量验收标准、混凝土结构基本防腐蚀措施和附加防腐蚀措施及其基于耐久性的相互协同解决方案,并通过建立耐久性无损监测系统和暴露试验站对混凝土结构的预期寿命进行预测评估。分析结果表明,对混凝土结构的特定腐蚀环境,提出耐久性解决方案是经济可行的。本研究对同类跨海大桥的耐久性设计与施工具有一定的参考价值。     

混凝土结构使用寿命评估准则

介绍了结构寿命的定义、混凝土结构寿命评估准则和混凝土结构寿命预测的方法。在此基础上,提出了混凝土结构耐久性评估的研究方向。     

混凝土结构耐久性研究的新进展

从混凝土结构耐久性设计、评估和寿命预测等方面总结了国内外混凝土结构耐久性的研究现状,展望了混凝土结构耐久性研究的发展趋势,并提出当前混凝土结构耐久性研究亟待解决的几个问题,以期为更深入研究混凝土结构耐久性提供参考和借鉴.     

人工智能时代混凝土结构耐久性诊断研究进展

受服役环境的影响，混凝土结构普遍存在性能劣化严重、耐久性不足等问题。对在役混凝土结构进行诊断，准确识别混凝土结构损伤特征，高效评估其服役寿命，已成为保障混凝土结构服役安全的重大需求。以人工检测、传感器监测为主的诊断方法效率低下、准确性较差，难以满足实际工程结构服役安全科学诊断的要求。人工智能可为各领域研究与应用提供创新驱动力，与混凝土结构耐久性诊断技术深度融合，为混凝土结构全寿命周期的智慧运维提供新的方法。通过分析传统混凝土结构耐久性诊断技术的不足与人工智能技术的优势，从混凝土结构耐久性损伤智能感知、耐久性演化智能预测和耐久性状态智能评估等三个方面总结了人工智能在混凝土结构耐久性诊断中的应用。结果显示：人工智能技术为混凝土耐久性损伤检测与监测提供了新思路，结合传统混凝土材料损伤劣化理论，形成混凝土耐久性劣化进程与服役寿命智能预测方法，建立混凝土结构耐久性智能诊断体系，将是未来结构工程领域的重要发展方向。     

混凝土结构钢筋锈蚀耐久性损伤评估及寿命预测方法

本文分析了钢筋锈蚀耐久性损伤与构件承载能力可靠性等级的关系，提出了混凝土中钢筋锈蚀耐久性寿命评估及预测方法，可为混凝土结构可靠性鉴定提供充分依据。     

崇明长江隧道盾构管片衬砌结构的耐久性设计

为了研究盾构法隧道管片衬砌结构强度的历时老化和衰减及其服务寿命的预测问题,提出了对其进行耐久性设计的一种基本方法,主要讨论的内容有:钢筋混凝土管片结构的腐蚀机理;影响隧道混凝土结构耐久性的主要因素;管片接头螺栓和防水材料的耐久性;钢筋混凝土管片结构耐久性设计方法;隧道结构服务寿命预测,以及提高隧道管片衬砌耐久性的工程措施--综合防治.该研究成果已在崇明长江隧道工程中得到了初步应用.     

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。     

地下工程混凝土结构耐久性的多指标多模式评价模型

影响地下结构混凝土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指标,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。在试验基础上获得多个影响指标与碳化深度的相关数据,建立多指标多模式预测模型。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。     

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。     

地下混凝土衬砌结构基于渗流耦合作用的实验研究

考虑地应力场与地下水渗流场的耦合,介绍了其对衬砌结构的损伤与耐久性产生影响的方式与规律,阐述了渗流耦合作用下,建立地下混凝土结构劣化模型的过程,最后提出了对结构耐久性寿命开展评判与预测研究的方法。     

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。     

钢筋混凝土结构基于耐久性的可靠度设计方法

对处于氯盐环境中的混凝土结构,为使其在设计使用寿命期内具有合格的可靠度要求,基于结构抗力劣化过程的动态计算模型及动态可靠度分析,在我国 现行结构可靠度设计表达式基础上,引入结构耐久性系数γD来考虑抗力衰减对可靠指标的影响,并给出了耐久性系数的确定方法。针对50年设计使用年限 情况,考虑港口结构3种荷载组合以及5种可变荷载与恒载效应比影响,给出不同的环境条件、水灰比、保护层厚度下结构耐久性系数γD的取值。从而建立 了基于耐久性的可靠度设计实用方法。     

预应力混凝土结构在冻融损伤条件下的疲劳寿命预测模型研究

为探索预应力结构在侵蚀环境作用下的工作机理与寿命,研究冻融与疲劳侵蚀环境下结构疲劳寿命的主要因素及相对关系,对15根预应力混凝土梁进行了在不同冻融循环次数后的低周疲劳试验。试验结果显示,预应力张拉水平和冻融循环次数是影响预应力混凝土结构疲劳寿命的主要因素。采用损伤力学方法建立了疲劳寿命与冻融循环过程中相对动弹性模量衰减之间的关系,并建立了寿命预测模型。模型计算结果与实测结果表明,预测寿命和实测寿命相比较为符合。本文的工作是对研究预应力混凝土结构损伤机理和改进预应力混凝土结构耐久性设计等方面的有益探索。     

氯盐环境钢筋混凝土构件服役寿命计算

根据混凝土构件承载力的耐久性退化作用,建立了腐蚀环境作用下混凝土结构的3阶段服役寿命理论模型:诱导期、退化期和破坏期;即钢筋表面的自由氯离子浓度达到锈蚀临界值的时间、混凝土结构的主要材料(混凝土和钢筋)达到其材料耐久性破坏的限值、混凝土结构的承载力降低到安全使用极限状态作为各阶段的时间节点.基于氯离子扩散计算模型、钢筋...     

建筑防水与混凝土结构耐久性设计的关系

对因建筑防水失效而引起的混凝土结构耐久性问题进行了分析,并对照《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T50476—2008),分析指出:混凝土结构因环境条件改变,环境作用等级相应改变,导致原来的耐久性设计无法满足设计使用年限的要求,应该是我国建筑物"短寿"的主要原因之一,这其中很大一部分是因为建筑防水失效而引发的环境条件改变,因此,建筑防水对于混凝土结构的耐久性有着至关重要的影响。     

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。     

关注环境作用的混凝土冻融损伤特性研究进展

混凝土结构耐久性劣化在不同的暴露环境下存在着显著的区域特征。研究冻融循环条件下环境参数变化对混凝土冻融损伤的影响规律,对混凝土结构的耐久性设计和工程实践具有重大的实际意义。关注混凝土结构耐久性的定量化设计,对混凝土结构服役寿命预测的需求进行分析,提出对现场冻融环境、现场与实验室试验环境下混凝土冻融损伤之间的关系、混凝土的抗冻性三个方面的数量化需求。总结现场冻融环境量化、混凝土经受冻融循环过程中环境因素（冰冻降温速率、最低冰冻温度、最低冰冻温度持续时间和饱含水情况）对混凝土冻融损伤作用机理与作用规律方面的理论与试验研究,进一步分析现场冻融环境与实验室试验冻融环境下混凝土冻融损伤关系的相关研究成果,并在混凝土冻融耐久性寿命预测和耐久性设计方法的层面上,提出最终结论与建议。