基于弹性力学理论的钢筋混凝土结构保护层锈胀开裂时间预测模型研究

基于弹性力学理论与钢筋锈胀机理,推导了钢筋混凝土保护层锈胀开裂时的钢筋临界锈蚀量。基于Faraday定律,建立了钢筋混凝土保护层锈胀开裂时间预测模型。通过将模型预测的保护层锈胀开裂时间与试验结果进行对比,对所建立预测模型进行了验证。在此基础上,对影响混凝土保护层锈胀开裂时间的相关因素进行了分析。分析结果表明：随着保护层厚度与混凝土弹性模量的增大,混凝土保护层锈胀开裂时间逐渐增大;而随着锈蚀产物体积膨胀率、钢筋锈蚀速率和混凝土抗拉强度的增大,混凝土保护层锈胀开裂时间逐渐减小。     

混凝土保护层锈胀开裂理论及有限元分析

假设钢筋锈蚀产物沿钢筋径向和轴向均呈均匀分布,将保护层视作一厚壁圆筒,通过弹塑性力学及有限元软件对保护层锈胀开裂全过程进行了分析。建立了混凝土保护层锈胀开裂临界截面损失率的计算公式,对钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度及钢筋位置等因素对锈胀开裂的影响进行了分析,得出如下结论:在假设钢筋发生均匀锈蚀的前提下,保护层厚度和钢筋直径对锈胀开裂的影响较大,混凝土强度和钢筋位置对锈胀开裂的影响较小。对比试验数据后发现,有限元分析比理论模型更符合实际的混凝土锈胀开裂力学行为。     

基于BP神经网络预测混凝土锈胀开裂时间

在分析探讨混凝土保护层锈胀开裂时间主要影响因素的基础上,将人工神经网络与MATLAB软件相结合,建立了预测混凝土锈胀开裂时间的BP神经网络模型,并通过实际工程的试验结果验证了新方法的可行性.研究结果表明,与传统的回归方法比较,神经网络在解决多影响因子的复杂非线性问题方面具有显著的优势,从而为更准确预测混凝土保护层锈胀开裂时间提供了一种有效的方法.     

钢筋锈胀下混凝土抗压强度退化试验研究

为了研究电流作用下钢筋锈胀对混凝土抗压强度的影响,采用外加直流电方法制备锈胀混凝土试件,对比分析了不同电流强度腐蚀下混凝土的开裂过程、破坏形态,并研究了在混凝土内部钢筋锈蚀情况下,混凝土抗压强度的变化规律。结果表明：在钢筋通电加速锈蚀情况下,埋有钢筋的混凝土试件抗压强度退化历程可分为三阶段;电流强度越大,混凝土抗压强度开始降低的初始时间越早。最后根据试验数据,提出了钢筋锈胀混凝土抗压强度时变退化模型,经过验证分析,证明了该模型的有效性。     

锈蚀钢筋混凝土保护层锈胀开裂时间的预测模型

由钢筋锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂是混凝土结构耐久性极限状态的重要标志,是决定结构使用寿命的重要因素。以钢筋均匀锈蚀为前提,考虑锈蚀产物的变形特性以及锈胀裂缝开展过程中锈蚀产物进入裂缝的实际情况,借助弹性力学和Faraday腐蚀定律,建立混凝土保护层锈胀开裂时刻的钢筋锈蚀率以及锈胀开裂时间计算公式。针对影响混凝土保护层锈胀开裂时间各主要因素的分析表明,增大钢筋的混凝土保护层厚度、减小钢筋直径、提高混凝土强度以及控制锈蚀产物的体积膨胀率都有利于混凝土结构耐久性的提高。与已有试验结果的对比分析可知,对于加速锈蚀和长期锈蚀情况,计算公式的预测结果均较为理想,可用于由钢筋均匀锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂时间的预测分析。     

关于钢筋混凝土受弯构件开裂性能及耐久性能研究

钢筋混凝土的受弯部件易开裂,也是影响后期建筑使用年限和持久性的重要因素。本文从钢筋锈蚀、受弯构件保护层开裂以及耐久性设计等方面,阐述了受弯构件的两种性能,为后续钢筋混凝土构件的耐久性设计性能的进一步完善与研究提供了研究基础。     

混凝土保护层锈胀裂缝扩展的试验研究

应用钢筋混凝土长方体梁式试件,采用加速电腐蚀试验,研究了腐蚀电流、钢筋直径、混凝土强度和保护层厚度不同时,保护层锈胀开裂时间和锈胀裂缝宽度扩展受各种因素的影响情况,分析了各种因素的影响机理,以便进行合理的结构耐久性评定。     

混凝土锈胀开裂参数光纤监测与表征研究

钢筋混凝土锈胀开裂是影响结构耐久性的主要病害之一,其中锈层厚度和表面裂缝宽度是描述和评估钢筋混凝土耐久性的关键参数。分布式光纤传感技术具备腐蚀环境下工作的能力,可用于钢筋混凝土锈胀开裂监测。本文设计了钢筋混凝土锈胀开裂全过程的分布式光纤传感监测技术,对不同锈蚀程度的钢筋混凝土试件进行了监测,并表征了锈层厚度、表面裂缝宽度和混凝土锈胀应变之间的关系。     

混凝土保护层均匀锈胀内裂分析

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构使用寿命的重要因素,混凝土保护层锈胀内裂加速整个混凝土保护层的开裂。假定混凝土满足最大伸长线应变破坏准则,利用圆孔扩张理论对铁锈自由膨胀充满混凝土与钢筋交界面空隙后混凝土保护层内裂进行分析,建立了锈胀内裂时刻的钢筋锈蚀深度计算式。针对计算式主要影响参数的分析表明:钢筋锈蚀深度与水泥石中毛细孔体积、钢筋直径、混凝土极限拉应变成正相关,与铁锈体积膨胀率成负相关。     

基于损伤的钢筋混凝土锈胀开裂模型

基于混凝土的各向异性损伤,建立考虑钢筋、腐蚀产物、混凝土三者不同力学性能的钢筋锈胀导致保护层开裂的数学模型。模型考虑了腐蚀产物对钢筋混凝土界面区的孔隙和混凝土开裂裂缝的填充效应,采用非线性分析算法,预测了开裂过程中混凝土构件的应变与位移以及混凝土保护层开裂时间。最后将模型预测值与试验结果进行对比,结果表明:当混凝土出现裂缝之后,混凝土产生软化、腐蚀产物对裂缝进行填充,从而使混凝土环向拉应变的增长速率减缓;在选定钢筋的型号、直径以及混凝土强度之后,可通过增大保护层厚度来减小钢筋锈胀开裂的风险。     

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。     

钢筋混凝土构件耐久性的模糊概率模型

通过分析影响钢筋混凝土构件耐久性损伤的原因,结合钢筋混凝土构件耐久性损伤的模糊性和随机性,选用了模糊概率评估模型,将钢筋混凝土构件耐久性状况划分成4个等级,选取了5个影响构件耐久性的主要因子,先对各个影响因子进行单因子评价,并选用正态分布作为各影响因子的隶属度函数,对钢筋混凝土构件耐久性状况进行评估。通过工程实例验证表明:通过对模糊概率评估模型评估结果与模糊综合评判法预测结果进行对比,用模糊概率评估模型进行预测,更接近于实际情况,说明了该模型不仅为钢筋混凝土构件耐久性状况的评估问题提供了一种新途径,而且该方法比传统的模糊综合评判法更优越。     

混凝土结构碳化寿命预测模型分析

混凝土碳化是影响结构耐久性的重要因素.根据碳化寿命准则,对现有混凝土结构碳化寿命预测模型进行分析比较,并用试验值或实测值验证.还对混凝土结构碳化寿命预测模型的影响因素进行了分析,对混凝土结构耐久性设计以及施工和维护期间应控制的影响因素提出了建议.     

预防碳化提高钢筋混凝土的耐久性

碳化是影响混凝土耐久性的一个重要因素,将加速混凝土中钢筋的腐蚀,从而缩短工程寿命。目前碳化破坏引起更加特别的重视,因全球关心的气候变化过程实质上就是空气中CO2浓度增加的过程。其次是因为使用高掺量混合材加剧了水泥的碳化破坏。加以高速发展新的基础设施,其中地下工程、地铁、火车站、城市中心等地的微气候中CO2的浓度显著增加。在施工过程中若养护不够,表面层空隙率增加,将更加加重CO2的腐蚀程度。本文将详细叙述这些因素,并提出解决碳化问题应采取的措施。     

基于马尔科夫过程的钢骨混凝土耐久性预测

为了保证钢骨混凝土结构在服役期内完成的预定功能,掌握钢骨混凝土结构的退化过程,需要对钢骨混凝土结构进行预测.在总结国内外资料的基础上,运用时间连续状态离散马尔科夫过程的齐次泊松和非齐次泊松理论,给出了相关概念,总结了钢骨混凝土结构的预测过程,并采用算例实现了钢骨混凝土结构耐久性的预测,得到了等级与时间的关系曲线.研究结果表明:齐次泊松和非齐次泊松的预测结果相近,都是时间随着等级的增加而增加,预测结果也比较准确可靠.     

钢纤维自密实混凝土抗压强度估值模型

进行钢纤维自密实混凝土构件设计时通常需要用到抗压强度指标,但是目前预测钢纤维自密实混凝土抗压强度的公式很少。定义了钢纤维有效增强因子,并对试验数据回归分析,提出一个预测钢纤维自密实混凝土28 d抗压强度的模型。使用模型计算了文献中钢纤维自密实混凝土的抗压强度,并与实测数据比对,结果表明预测强度与实测强度符合的很好。     

钢筋混凝土结构耐久性研究

针对钢筋混凝土结构达不到预定的设计年限而提前失效是由于结构耐久性的问题.本文分析了钢筋混凝土耐久性主要涉及到碳化、冻融破坏、钢筋锈蚀、碱-集料反应等影响因素,通过对这些影响因素进行分析,提出了提高混凝土耐久性预防措施.     

钢筋混凝土结构氯离子侵蚀耐久性寿命预测

根据Fick第二扩散定律和可靠度理论,建立耐久可靠指标和侵蚀时间之间的关系,指出当耐久可靠性低于规定可靠指标时,钢筋混凝土结构到达其氯离子侵蚀耐久性寿命。     

基于钢筋混凝土耐久性的影响因素及对策探讨

主要针对钢筋混凝土在路桥工程建设中的耐久性问题进行了探讨,分析了影响混凝土耐久性的因素及其破坏机理,并对其预防措施提出了自己的建议,旨在为路桥工程质量与寿命的增强提供理论参考。     

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。