冰冻海域PC梁氯离子随机扩散模型及起蚀概率评估

为构建冰冻海域预应力混凝土(PC)梁的钢筋起蚀概率评估方法,进而为承载能力等性能衰减预测提供关键时间参数,首先开展了室内氯离子扩散试验,确定扩散系数的温度影响函数及冻融循环次数影响函数。其次,基于长期暴露试验,研究了扩散模型中的龄期衰减系数、胶凝材料组成的影响及表面氯离子浓度的时变规律,构建了氯离子确定性扩散模型,通过与暴露试验结果对比验证了模型适用性。进一步对模型中关键参数实现随机性表征,建立了氯离子随机扩散模型。最后,分析了钢筋起蚀评估目标可靠指标,引入基于风险函数的时变可靠性分析,构建了冰冻海域PC梁钢筋起蚀时变概率评估方法,并依托胶州湾跨海大桥非通航孔PC梁阐述方法的应用。结果表明:氯离子扩散系数随温度升高、冻融循环次数增加近似呈线性增长趋势,随服役时间延长,PC梁表面氯离子浓度先增长,而后趋于稳定;评估基准期为1 a,20 a时,起蚀目标可靠指标分别建议为2.46,1.13;钢筋起蚀时间对混凝土拉应力水平十分敏感,混凝土平均拉应力水平从0 MPa增大至1 MPa时,起蚀时间缩短40%,PC梁运营阶段常见压应力水平对起蚀时间影响较小。