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。     

混凝土结构耐久性影响因素探讨

混凝土结构的耐久性是结构对气候影响、化学侵蚀、物理作用等各种破坏过程的抵抗能力.主要探讨耐久性对混凝土结构可靠度的影响,混凝土结构耐久性的影响因素、提高途径和混凝土结构的安全性与耐久性等问题.     

钢筋混凝土结构基于耐久性劣化度的可靠性分析

结构耐久性的不足将引发其性能的劣化,并导致结构可靠度的降低。根据已建立的两种劣化度模型及极限状态法,以碳化深度和锈胀开裂两种不同的耐久性劣化度为指标,提出了混凝土结构使用寿命全过程可靠度的计算方法。结合工程实例,以荷载作用下的混凝土结构在碳化环境中的劣化问题为例,构建极限状态函数,基于两种劣化度模型,对其运用可靠度理论进行分析,得到了基于耐久性劣化度的结构可靠度求算方法。研究结果表明：可靠度与结构的混凝土保护层厚度及碳化速率的统计数值或钢筋锈蚀量密切相关。计算方法可为分析在役工程的耐久性提供参考。参14     

基于时变可靠度混凝土结构耐久性设计方法

在已有混凝土结构耐久性设计理论和方法的研究基础上,提出在大气环境下基于等效抗力时变可靠度的钢筋混凝土结构构件耐久性设计方法。通过算例,对该方法的实用性、可行性进行验证。由计算结果可知,混凝土强度等级和保护层厚度对混凝土结构的耐久性影响显著。其中混凝土强度对时变可靠度的影响至关重要;保护层厚度的影响随混凝土强度等级的提高而减小;钢筋直径对耐久性的影响不明显,且随着混凝土强度的提高或保护层厚度增大,其影响可以忽略不计。     

氯离子环境下混凝土耐久性可靠度评估的Monte-Carlo模拟

建立了混凝土中氯离子随机扩散模型,基于蒙特卡罗法,对氯离子环境下混凝土耐久性的可靠度评估进行了计算机模拟,并对影响耐久性可靠度指标的各因素进行了分析。     

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。     

氯盐侵蚀下预应力混凝土结构耐久性分析

介绍了氯盐侵蚀下影响预应力混凝土中氯离子扩散的各种因素,并参照试验结果,得出保护层厚度、氯离子扩散速度以及表面氯离子浓度是影响预应力混凝土结构耐久性的三个重要参数。运用可靠度理论,建立了氯盐侵蚀下预应力混凝土结构的耐久性分析模型,并提出了基于一定可靠度水准的耐久寿命预估方法。分析结果表明,保护层厚度对氯盐侵蚀下的预应力混凝土结构耐久性影响最大,另外两种因素次之。     

组合寿命准则分析混凝土结构的耐久性与可靠度

以混凝土碳化为例,分析和研究碳化与钢筋锈蚀对于结构耐久性寿命的影响,以及碳化和锈蚀对混凝土裂缝的产生以及发展的影响,提出了以组合寿命准则分析混凝土结构耐久性寿命的方法,最后,又从时变可靠度的角度探讨了结构耐久性的分析方法。     

基于微分等价递归算法的桥梁体系耐久性可靠度动态评估

结构耐久性可靠度评估应以体系为对象,并且要体现结构性能的自身特征及动态时变特性。基于贝叶斯动态更新技术,以混凝土碳化深度为随机变量,利用体现结构个性特征的实桥检测信息对传统静态碳化模型进行修正。以可靠度指标为评价标准,引入能计入构件间相关性的微分等价递归算法,并将其嵌入到贝叶斯动态更新框架中,构造出体系碳化耐久性动态评估模型和计算流程,形成了复杂体系碳化耐久性动态可靠度计算方法,采用MATLAB平台开发了计算程序。利用碳化试验模拟实桥检测数据,对钢筋混凝土拱桥进行了体系动态耐久性评估,发现模型更新后拱圈和立柱的碳化耐久性可靠度比更新前有所增大,而桥面板则有所降低,体系耐久性可靠度低于构件可靠度。     

某地铁衬砌耐久性混凝土研究

对地铁工程混凝土结构的耐久性进行研究,同时建立地铁工程混凝土结构工作寿命概率可靠度模型,通过该模型对近海区域隧道段二次衬砌混凝土结构钢筋保护层厚度进行分析。另外,通过曲线拟合,验证了工程服役期越长,结构可靠性越低,而结构的耐久性也随之退化。     

Reliability-based condition assessment of deteriorating concrete bridges considering load redistribution

A wide variety of models have been proposed for estimating the reliability of highway bridges. For reinforced concrete bridges subjected to environmental attack, time-variant reliability methods have to be used. In this study, the condition of reinforced concrete girder bridges is assessed using a time-variant system reliability approach in which both load and resistance are time-variant quantities. Several system models are considered, including failure of any girder (series system) and failure of a specified number of adjacent girders (series-parallel system). Adaptive importance sampling is used to determine the cumulative-time system failure probability. An existing reinforced concrete T-beam bridge located near Pueblo, Colorado, is investigated. The influence of resistance degradation and post-failure load redistribution is included. A comparison of reliability estimates for several system models is given, including the influence of correlation among initial girder strengths. The results can be used as a guide for the selection of system models for bridge reliability analysis, identification of critical girders in a bridge system, and for the development of optimal reliability-based maintenance strategies for reinforced concrete highway bridges.     

考虑非线性剪切效应的钢筋混凝土柱模型化方法及应用

采用纤维模型梁柱单元和与之串联的零长度单元,模拟柱的弯曲机制和剪切机制。利用OpenSees提供的Limit State Material和Shear Limit Curve材料模型,定义钢筋混凝土柱的非线性剪切效应及其与弯曲效应的耦合。通过与不同学者的试验结果比较,验证了该方法的可靠性。最后,对笔者完成的原位推覆试验的一榀平面框架进行了Pushover分析。结果表明,考虑非线性剪切效应的模型化方法能较好地模拟钢筋混凝土柱抗剪承载力和刚度的退化现象,传统的纤维模型梁柱单元难以反映配箍不足的钢筋混凝土柱的弯剪破坏机制。该方法可用于存在抗剪能力缺陷的框架结构的非线性分析。     

钢筋混凝土箱型构件的统一破坏模型

在较为成熟的钢筋混凝土破坏模型——Nielsen模型基础上,根据von Mises屈服准则引入了钢筋的销栓作用,建立起钢筋均匀分布的混凝土构件在拉、压、弯、剪、扭复合作用下的破坏统一模型,并推导出箱形截面下的破坏统一表达式。该模型由于考虑了钢筋销栓作用,使得计算结果更为接近实际情况。针对钢筋混凝土箱形截面的抗剪承载力,将该模型的理论计算结果与原Nielsen模型、国内外规范计算方法和综合应力合成简化法(Simplified Method for Combined Stress-Resultants,SMCS)的抗剪承载力进行比较,验证了该模型有更好的精度。     

Durability assessment of concrete structures: reinforcement depassivation due to carbonation

This paper deals with durability design and comments on the assessment of reinforced concrete (RC) structures in relation to existing codes. Enhancement is provided by advanced approaches incorporating probabilistic simulations, mathematical models of the carbonation process in concretes made from CEM I through to CEM V, and the reliability issue. This paper presents practical software tools used for service life prediction, concrete cover evaluation and assessment of relevant reliability levels. A partial verification using test results is also presented.     

钢筋混凝土结构节点设计研究现状

以现有的混凝土梁柱节点受力规律、破坏机制的理论为基础，综合试验的成果及工程实践，并结合现行混凝土结构设计规范，从节点核心区的传力特征和破坏形式出发，对钢筋混凝土框架节点设计方法进行了总结和评述。     

大气环境下在役钢筋混凝土梁抗剪可靠度的预估方法

在腐蚀介质作用下，钢筋混凝土梁的抗剪能力会逐步衰减。针对大气环境下的钢筋混凝土梁，提出了基于抗剪承载力随时间变化的在役钢筋混凝土梁抗剪可靠度的预估方法，并进行了实例分析和计算，可为在役钢筋混凝土结构耐久性评估及维修决策提供理论依据。     

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。     

既有铁路混凝土梁疲劳与承载力可靠性评估

将列车荷载视为随机过程,考虑既有铁路混凝土梁的抗力劣化,采用时变的可靠性计算方法对川黔线一座铁路混凝土梁剩余使用期内承载力失效概率进行了计算.顾及到铁路混凝土梁的钢筋疲劳,对该梁随时间变化的疲劳可靠性指标进行了计算.综合这两种失效模式对桥梁安全性的影响,对该梁的体系可靠性进行了评估,预测了该梁的剩余使用寿命,进而提出了整改措施.     

在役钢筋混凝土受弯构件承载力评估方法

在分析钢筋锈蚀造成钢筋混凝土构件力学性能退化的基础上，根据钢筋混凝土构件碳化锈蚀规律及混凝土保护层锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀深度的关系，提出了保护层锈胀开裂前和锈胀开裂后钢筋混凝土受弯构件承载力评估方法，可为在役钢筋混凝土结构耐久性评估及修复决策提供理论依据。     

基于不同损伤本构模型的钢筋混凝土剪力墙结构数值模拟

混凝土材料的力学行为具有典型的非线性与随机性特征。而科学合理的本构模型是进行混凝土结构动力反应与抗震整体可靠性分析的基础。为深入研究该问题,采用三类不同的混凝土损伤本构模型,包括混凝土塑性损伤本构模型、混凝土细观随机断裂损伤模型和考虑拉压软化效应的混凝土细观随机断裂损伤模型,对1个9层钢筋混凝土剪力墙结构进行精细化动力反应数值模拟,并与已完成的振动台试验结果进行对比。结果表明：采用三类模型均能较好地预测混凝土剪力墙结构的顶层位移最大值;然而,由于不合理地假定了损伤完全决定于塑性,采用经典塑性模型难以获得正确的结构层间位移角分布和损伤分布;与之相比,采用混凝土细观随机断裂损伤模型能够很好地反映混凝土结构的失效模式、裂纹开展和损伤分布,尤其通过进一步引入拉压软化效应,不仅能够定量反映上述特征及弯剪破坏形态,而且能够反映试验中存在的底部受压破坏模式。