混凝土桥梁结构的等耐久性设计

在对6个矩形、2个T型、2个Π型混凝土梁进行风加速碳化试验的基础上,结合已有工程检测数据,对自然风环境下混凝土桥梁结构的等耐久性设计提出了初步建议。分析结果表明:在实际桥梁耐久性设计中,考虑风加速混凝土碳化具有重要意义和实用价值;考虑风加速混凝土碳化的桥梁结构等耐久性设计方法较传统耐久性设计方法更加科学合理,理论上避免了梁体各表面耐久性不等的弊病,延长了桥梁结构的使用年限。

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。

混凝土结构等耐久性设计方法

针对混凝土结构耐久性能不均衡的现象,在混凝土等截面耐久性设计的基础上提出了混凝土结构等耐久性设计方法,并明确了该方法的定义。首先将结构进行分层模块化划分,基于等耐久性原则确定各层次的目标使用寿命,然后进行使用寿命设计,使各层次的耐久性使用寿命达到目标要求;在构件截面层次上,对截面的角部采取措施避免截面角部钢筋提前锈蚀引起耐久性失效,实现截面的等耐久性。提出了结构分层模块化划分的规则和方法及基于等耐久性原则的目标使用寿命确定方法和过程;对于耐久能力严重不足的部位(角部),将钢筋替换为不锈的纤维增强复合材料(FRP)筋,避免过早使耐久性失效,其余部位通过调整保护层厚度使结构达到等耐久性的要求。由于局部环境不同,同种类型的构件需要设置不同的保护层厚度才能实现等耐久性的目标。提出了等耐久性设计的总体过程及不同耐久性等级的使用寿命安全系数取值范围,并通过一个混凝土桥算例说明了截面和结构层次等耐久性设计过程。结果表明:等耐久性设计可以优化选择各类构件的耐久寿命,合理安排初始投资,减少大修次数,降低结构后期维修成本,延长结构寿命,实现混凝土结构的可持续发展。

考虑风压影响混凝土箱梁的碳化规律及耐久性设计

已有工程检测、理论分析和试验研究表明:风对混凝土碳化的加速作用是客观存在的,风对混凝土碳化的影响会使混凝土结构截面提前发生破坏.为使混凝土结构各截面耐久性一致,对该问题进行深入研究很有必要.基于试验与实测数据以及有限元软件FLUENT的分析,对风压作用下混凝土箱梁结构截面等耐久性设计提出了建议,同时,也为混凝土结构等耐久性设计理论的建立做了初步探索.通过构造简单的算例显示,对混凝土结构截面进行等耐久性设计时,将风对混凝土碳化的影响这一因素考虑在内会使设计更加科学合理,能够有效延长桥梁结构的使用寿命,并对指导实际混凝土工程设计、施工和维护具有重要的应用价值.