Research on Service Life Prediction Model of Concrete Structure of Sea-crossing Bridge

According to the chloride corrosion environment,service life prediction model of concrete structure of sea-crossing bridge was built using modified Fick's second law and the whole probability calculation method,which was suitable for China. Furthermore,a visual service life prediction program of concrete structure was developed by optimized Monte Carlo method. Meanwhile,Life 365 program was compared,indicating reliability of the prediction program. Finally,the validity of prediction model was verified in JinTang Bridge of Zhoushan Island Mainland Linkage Project.

硫酸盐干湿循环作用下废水混凝土寿命预测模型

为解决中国西北高寒盐渍土地区混凝土的耐久性问题,采用不同掺量搅拌站废水拌制混凝土,以研究其在抗硫酸盐-干湿循环双重作用下的影响。以0%,25%,50%,75%,100%比例混凝土搅拌站废水取代等质量饮用水混合拌制C40混凝土,以20%比例粉煤灰等质量取代水泥。混凝土试件为40 mm×40 mm×160 mm,采用5%浓度的硫酸镁溶液进行全浸泡干湿循环试验,测试混凝土的抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量、质量及吸水率。以相对动弹性模量为评价指标,利用灰色预测GM(1,1)模型及损伤二次函数衰减模型进行寿命预测。结果表明:随着废水替代率的增加,混凝土抗压强度损失率先减小后增大,干湿循环下的混凝土质量损失率由高到低依次为C40-75,C40-100,C40-50,C40-25;搅拌站废水的主要氧化物与水泥类似,微观形貌多为多孔状不规则颗粒,可以延缓C40混凝土在硫酸盐干湿循环环境中的劣化速度,使混凝土提高抵抗SO_(4)^(2-)侵入的能力,其中废水替代率为50%时混凝土抗SO_(4)^(2-)侵蚀能力最好;GM(1,1)寿命预测显示废水替代率为50%时混凝土耐久性年限最长,其耐久年限提高了2.3倍,可抵抗74次硫酸盐-干湿循环,且衰减模型相关系数R^(2)大于0.94,具有较高精度。

基于毛蚶表面形态的渣浆泵仿生蜗壳耐磨特性研究

为了提高渣浆泵的使用寿命,研究其过流件的耐磨性能十分重要。蜗壳是影响渣浆泵寿命的主要过流件,为了提高蜗壳的耐磨性能,采用仿生技术,借鉴毛蚶表面形态,对渣浆泵蜗壳的耐磨特性进行了研究,开展了渣浆泵蜗壳的仿生设计工作。首先,基于毛蚶表面形态,设计了具有凸起条纹和凹槽的仿生结构;然后,基于DPM模型,引入了McLaury磨损预测模型,建立了渣浆泵固液两相流仿真模型;最后,分析了普通蜗壳与仿生蜗壳的壁面磨损情况、泵内颗粒速度及颗粒分布、泵内流场速度与压力分布。研究结果表明:渣浆泵扬程模拟结果与实验结果误差小于8%,固液两相流仿真模型具有较高精度;仿生蜗壳壁面平均磨损量减小了43.9%,最大磨损量减小了64.6%,仿生蜗壳平均磨损量和最大磨损量均大幅减小;仿生蜗壳的严重磨损区域明显减小,蜗壳螺旋室的磨损更加均匀,仿生设计对蜗壳减磨具有积极意义。仿生结构改变了颗粒-壁面碰撞后的运动方向,使颗粒在蜗壳螺旋室内均匀分布,从而减小了严重磨损区域;同时,仿生蜗壳有利于蜗壳输送颗粒,颗粒更易被流体带走,减少了颗粒停留时间,从而降低了壁面磨损。蜗壳耐磨仿生设计可以为渣浆泵过流件耐磨和延寿提供设计参考和理论依据。

动车组制动控制装置结构件使用寿命预测

制动控制装置是动车组车辆制动系统的主要控制中心,也是动车组车辆的关键组成部件,在保证车辆安全运营过程中起到至关重要的作用。该装置在服役过程中,车辆的启动、制动等工况产生的冲击载荷可能造成金属结构疲劳破坏从而导致列车运行过程中的制动失效。因此,开展动车组制动控制装置在服役环境下的疲劳寿命预测,对我国新一代动车组的研制和运维具有重要的意义。文章以动车组制动控制装置为研究对象,首先,基于目前国内动车组车辆的运营及检修现状,针对延长制动控制装置使用寿命的需求开展典型载荷工况下的力学建模和仿真分析,在对设计结构验证的同时,获得极端工况下的最大应力位置及应力值,给出了未考虑退化工况下制动控制装置的物理寿命;其次,结合现阶段制动控制装置的检修状态,引入关于腐蚀和裂纹这两个方面的退化模型开展考虑性能退化的制动控制装置的物理寿命预测,为制动控制装置延长使用寿命的方案提供理论数据、理论研究方法、评估策略及有针对性的维护保养方案。

基于冻融损伤的混凝土寿命预测研究进展

正负温交替变动会引起混凝土的结构发生冻融破坏,使其出现裂缝、破损和剥落,影响混凝土的力学性能,甚至严重影响其使用功能。冻融是造成混凝土损伤和劣化的最重要因素之一,冻融损伤作用下的混凝土寿命预测已成为目前研究的重点。混凝土的使用寿命可以从不同的角度予以定义和分类,国内外的研究学者已从多方面提出寿命预测的基本方法和评估准则。基于冻融损伤的混凝土寿命预测取得了很大的进展,这不仅表现在对冻融单因素作用下的损伤机理和损伤模型的研究不断深入,还表现在对冻融与其他因素耦合作用下的混凝土寿命预测的研究日渐增多。与计算机模拟技术和数理科学更加紧密地结合必将促进混凝土寿命预测的更深入研究,从而实现根据预期使用寿命对混凝土进行耐久性设计的目标。

海工混凝土使用寿命预测研究

在前人关于混凝土中氯离子迁移的影响因素的研究成果基础上,以Fick第二定律为基本模型,引入了混凝土中氯离子扩散系数的时间修正因素、吸附修正因素、温度修正因素、应力和裂缝状态修正因素等,结合可靠度理论,建立了海工混凝土寿命预测模型及其计算软件SLPMC,并将其应用于实际工程混凝土的设计计算和寿命预测.

基于氯离子渗透的海工混凝土寿命预测模型进展

在研究国际上近年来基于氯离子渗透的混凝土寿命预测模型的基础上 ,分析和总结了其发展趋势 ,提出了一些看法和认识 ,对于我国借鉴国际经验 ,建立合理的、有针对性的多种因素作用下的混凝土寿命预测模型和制定相应的耐久性设计标准具有参考意义。

粉煤灰混凝土的多因素寿命预测模型

通过快速碳化试验，研究了不同粉煤灰掺量（0—60％）、不同养护龄期（1，3，7，28，90d）、不同弯曲荷载率（0，25％，50％）对m（W）／m（C）=0．34混凝土的碳化影响，并建立了综合考虑粉煤灰掺量、养护龄期、荷载率、环境温度、结合能力以及混凝土的CO2扩散系数时间依赖性的多因素寿命预测模型．结果表明：混凝土的CO2扩散系数与粉煤灰掺量成二次函数关系，粉煤灰掺量30％左右最佳．混凝土的CO2扩散系数随养护龄期的增加而降低，随荷载率的增加而增加．其关系分别符合指数关系和乘幂关系．使用多因素碳化寿命预测模型对大桥的箱梁和索塔进行预测，箱梁的运营寿命为211年，索塔为167年．增加养护龄期或提高保护层厚度是提高大掺量粉煤灰结构混凝土寿命的重要途径．

基于冻融损伤抛物线模型的再生混凝土寿命预测

混凝土冻融损伤不仅会影响工程结构的外观与正常运行,还可能影响工程安全及耐久性,缩短工程的寿命.本文借助损伤力学原理,以相对动弹模量损失为损伤变量,提出了混凝土损伤抛物线模型,利用前人的研究结果对模型精度进行了验证.采用对比试验,分析了C40再生混凝土冻融损伤失效过程,利用损伤抛物线模型对再生混凝土寿命进行了预测.结果表明,损伤抛物线模型精度较高,满足工程应用的要求,再生混凝土的寿命可达到50年耐久性设计指标.

多因素作用下混凝土碳化模型及寿命预测

本文在回顾国内外混凝土碳化模型的基础上,考虑了包括荷载、温度、湿度及碳化速率系数时间依赖性等因素,结合试验结果初步建立了包括荷载在内的多因素作用下的混凝土碳化模型,并结合具体工程进行了寿命预测。

FRP筋及其增强砼的耐久性与寿命预测

讨论了一种新型纤维增强聚合物筋(FRP筋)的制备方法、性能特点、耐久性影响因素及性能劣化机理,分析研究了当前国外FRP筋及其增强砼的耐久性试验、耐久性设计及寿命预测方法,提出了目前FRP筋及其增强砼耐久性及寿命预测研究中存在的问题和改进的研究方法及思路,为我国开展FRP筋增强砼的耐久性研究和建立相应的寿命预测模型提供参考.

胶州湾海底隧道衬砌混凝土服役寿命预测

胶州湾海底隧道是中国自行建造的第2条海底隧道,其设计服役寿命为100 a。分析了海底隧道衬砌混凝土的服役环境,建立了综合考虑氯离子扩散、碳化和弯曲荷载影响的服役寿命预测模型。调查了海底隧道现行施工里程的混凝土耐久性关键参数,建立了海底隧道混凝土氯离子扩散系数与回弹强度间的函数关系,通过预测模型计算了混凝土中氯离子随时间的演化规律及衬砌混凝土服役寿命。结果表明:隧道衬砌混凝土的保护层厚度波动值-4(-6)^+15 mm,标准养护衬砌混凝土氯离子扩散系数均值为2.1(2.7)×10-12m2/s,混凝土中初始氯离子浓度小于0.35kg/m3。隧道衬砌混凝土氯离子扩散系数与回弹强度呈线性函数关系,施工里程内氯离子扩散系数波动为1.5~3.5×10-12m2/s。基于模型计算,胶州湾海底隧道左右线衬砌混凝土的服役寿命均超过100 a。

面向广义数学形态颗粒特征的灰色马尔科夫剩余寿命预测方法

在滚动轴承状态监测与故障预测领域中,针对滚动轴承退化特征提取这一关键问题,提出了一种基于广义数学形态颗粒的特征提取新方法,该方法以数学形态颗粒分析为理论基础,在形态运算中引入腐蚀和膨胀算子,以计算出的广义数学形态颗粒值作为特征指标,定量地反映滚动轴承的性能退化程度。分别通过仿真信号和实例信号对该方法进行了有效性验证。在此基础上,为准确拟合滚动轴承性能退化过程的整体趋势与随机波动规律,将灰色马尔科夫模型应用到滚动轴承剩余寿命预测中,从而建立一种基于广义数学形态颗粒与灰色马尔科夫模型的剩余寿命预测方法。依托杭州轴承试验研究中心进行了滚动轴承疲劳寿命强化试验,以采集得到的轴承内圈全寿命试验数据验证了方法的有效性。

高强混凝土的抗冻性与寿命预测模型

在分析总结国内外高强混凝土抗冻性基本理论的基础上 ,结合试验结果对高强混凝土冻融循环寿命预测模型进行了比较研究 ,提出了基于冻融累积损伤的幂函数模型 ,认为冻融累积损伤的数学模型明显优于传统的动弹性模量衰减模型 ,同时应用累积损伤幂函数模型量化评估了非引气条件下掺加纳米粉体和缓凝剂对高强混凝土冻融循环使用寿命的影响。

基于冻融损伤和表面剥落的氯离子扩散模型修正与应用

基于混凝土氯离子扩散能力与冻融损伤的动态相关性,借助工程调查得到的混凝土结构表面剥落深度计算式,建立了同时考虑混凝土冻融损伤和表面剥落的氯离子扩散修正模型.通过某立交桥桥面板混凝土和胶州湾海底隧道洞口段衬砌混凝土实测数据,对提出的修正模型进行了工程验证和应用.研究表明:在盐冻环境中应用该修正模型的预测结果与实测数据吻合度高,且模型简单,便于工程应用.

高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀耐久寿命预测初探

根据南京地铁工程高性能混凝土在硫酸盐侵蚀环境下的试验研究结果,初步建立了基于混凝土衰变规律的抗硫酸盐侵蚀耐久寿命模型,并对该工程进行了寿命预测。

某型涡喷发动机使用寿命的评定方法

给出了可修系统使用寿命的定义， 根据涡喷发动机的试车数据， 提出了应用ＡＭ－ＳＡＡ－ＢＩＳＥ模型评定使用寿命的步骤与方法， 并用数值例说明了这些方法。

海工混凝土干湿交替区域的氯离子侵蚀研究进展

处于浪溅区或水位变动区的海工混凝土结构,由于受到干湿交替作用,腐蚀最为严重。主要介绍干湿交替作用下氯离子在混凝土中的传输机理、影响因素以及基于氯离子渗透的混凝土寿命预测模型,为海工混凝土干湿交替区域的耐久性设计提供参考。

基于耐久性的混凝土寿命预测方法研究进展

混凝土耐久性劣化导致其耐久寿命降低,这在国内外是一个普遍问题。气候和环境影响是重要的损伤因素。研究混凝土耐久性寿命预测对其结构使用寿命非常重要。讨论了已有主要的寿命预测模型,包括快速试验方法模型、基于材料性能劣化的数学模型和概率分析法模型。此外,基于以前的研究成果论述了混凝土耐久性寿命预测过程中需要注意的关键问题,并对其做了展望:综合确定混凝土结构耐久性的评定指标体系,并考虑指标间的相关性;考虑不同地区环境因素相对国家标准试验方法对耐久性影响的偏差;在室内试验时有必要建设人工模拟环境变化试验室;基于模型的寿命预测由确定型向可靠度型或概率型转变,注意提高参数估计的精确性。

修正的氯离子在混凝土中的扩散模型及其工程应用

通过参数定义对Fick定律的假定进行修正,推导氯离子在混凝土中扩散的多因素修正模型,综合考虑氯离子扩散系数的时随效应、混凝土的氯离子结合能力和混凝土自身缺陷对扩散过程的影响.经分析试算,给出模型中参数的取值.利用修正的扩散模型,推导定值法、基于概率性能和基于时变可靠度的混凝土结构工作寿命预测方法,并采用上述方法对一在建的实际工程进行寿命预测.结果表明,基于时变可靠度的预测方法不仅可以考虑氯离子扩散系数及混凝土保护层厚度的随机特性,而且可以方便地考虑环境变量的随机特性,通过调整目标可靠度得到的预测结果与定值法和基于概率性能的预测方法的结果相吻合.