海水环境下钢筋混凝土人工鱼礁的耐久性寿命预测

根据人工模拟的流动海水环境(流速约为0.15m/s)下的混凝土侵蚀试验测得的混凝土中氯离子质量分数,分别测定了腐蚀350,380,400d后混凝土的氯离子扩散系数,并计算和预测了混凝土人工鱼礁的耐久性寿命。研究结果表明:氯离子在混凝土人工鱼礁中的扩散规律基本上遵循Fick第二定律;钢筋混凝土人工鱼礁的耐久性寿命与保护层厚度的平方成正比;海水盐度对混凝土人工鱼礁的耐久性寿命影响较大。

氯离子环境下钢筋混凝土结构耐久性寿命评估

混凝土结构耐久性寿命终结的标志应视工程对象和使用要求不同而有不同 ,提出了氯离子环境下混凝土结构耐久性寿命评估的方法。将混凝土表面氯离子浓度、保护层厚度作为随机变量 ,将扩散系数作为随机过程 ,建立了混凝土保护层中氯离子浓度分布的随机模型 ,推导出了氯离子浓度的均值 ,用于计算钢筋开始锈蚀时间。本文对某海港西大堤钢筋混凝土护栏的耐久性寿命进行了评估 。

干湿循环与受弯裂缝共同作用下海工砼梁内氯离子侵蚀及耐久性寿命预测

基于受弯裂缝对浪溅区海工混凝土内氯离子输运的影响分析,综合考虑混凝土损伤、混凝土结合氯离子能力、表层对流效应以及时间劣化效应等因素,建立了修正氯离子扩散模型。采用受弯开裂荷载与氯盐干湿循环共同作用试验来模拟浪溅区实际服役状态的海工混凝土梁内氯离子侵蚀过程,从而对上述模型进行验证。基于蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,应用等效氯离子扩散系数的修正计算模型进行混凝土结构的耐久性寿命预测。研究结果表明,混凝土梁受弯开裂处的等效氯离子扩散系数与裂缝宽度、粉煤灰掺量呈指数函数关系。考虑海工混凝土结构的重要使命,将钢筋脱钝时间作为混凝土结构的耐久性极限,讨论了保护层厚度、粉煤灰掺量以及受弯裂缝宽度对混凝土结构耐久性寿命的影响,相关研究成果可为实际海工混凝土结构耐久性设计及寿命评估提供一定的借鉴。

地下工程混凝土衬砌结构耐久性寿命的智能预测研究

各类隧道及地下工程混凝土结构的耐久性问题已愈来愈严重,但对其研究工作很少.影响地下结构耐久性的因素较多且较复杂,各种因素对耐久性的作用是交叉影响的.结合实际情况,选取常见的有代表性的几个因素,如与周边岩土介质及施工条件等相关的应力状态及水平、混凝土材料配合比、碳化环境、服役期限等,分析它们交叉影响下地下结构耐久性的劣化状况,结合所建立的耐久性寿命评判准则,预测结构的耐久性寿命.在试验基础上获得各影响因素与碳化深度的相关数据,采用人工智能的方法,建立神经网络预测模型.模型经验证可有效用于对同类工程条件下地下结构耐久性寿命的评判与预测,并可泛化推广至其它各环境影响因素作用下的耐久性寿命的类似分析.

基于可靠度的预应力混凝土梁桥耐久性寿命预测

依据混凝土保护层碳化寿命准则和钢筋锈胀开裂寿命准则,建立了预应力混凝土梁桥耐久性寿命计算模型,并采用计算时变可靠度指标的方法,研究了处在一般大气环境下一预应力混凝土梁桥的耐久性寿命。计算结果表明:该桥主梁在桥梁服役28年后达到其混凝土保护层碳化寿命,混凝土保护层碳化寿命的可靠指标在桥梁服役初期下降较快,后期下降较慢;在桥梁服役96年后达到钢筋锈胀开裂寿命,说明在一般大气环境中的预应力混凝土梁桥,若混凝土强度较高且只考虑混凝土碳化引起桥梁抗力衰减时,可不考虑钢筋锈蚀对桥梁承载能力的影响。

输电铁塔基础耐久性寿命预测及经济性评价

以±800 k V特高压直流哈郑线甘3标段高标号抗腐蚀铁塔基础混凝土试点工程为背景,简要介绍了美国Life-365使用寿命及全寿命周期成本预测模型,利用其计算了该工程氯盐环境下某掏挖式铁塔基础耐久性寿命及初始建设和防腐成本。结果表明,该铁塔基础耐久性预测寿命满足60年的使用要求,基础混凝土中掺加阻锈剂是阻止或减缓钢筋锈蚀最经济、最简便且有效的措施,为氯盐环境下高标号铁塔基础混凝土设计、施工的质量和成本控制提供了参考。但考虑到阻锈剂的局限性及实际工程环境的复杂性,建议考虑基础混凝土的强度设计和施工要求,基于Life-365模型编程求解最优结果,促进Life-365更切合实际地应用于输电铁塔基础的耐久性寿命及防腐经济性分析(初始建设和防腐成本的理论预测)。

混凝土结构耐久性设计与耐久性寿命预测

当前工程结构设计方法正在由强度设计向耐久性设计转变,混凝土结构耐久性设计包括耐久性设计和耐久性寿命预测两部分,作者扼要介绍了仅考虑钢筋锈蚀的寿命预测模型,并提出了耐久性设计今后的发展方向。

混凝土结构耐久性寿命评价体系的研究

提出了广义耐久性概念及劣化度函数的理念,对钢筋砼结构耐久性寿命评判与预测方法进行了研究,并围绕所确立了的劣化度指标及评判准则建立了相应的耐久性评价体系,2套评价体系皆以试验为基础分别建立侵蚀性物质侵蚀深度模型和钢筋锈胀的力学模型,最后基于2个模型进行了混凝土结构的失效概率与可靠性分析.

混凝土结构耐久性寿命评估影响因素敏感性分析

保护层厚度、CO2浓度影响系数、环境湿度、混凝土立方体强度等因素都影响了结构的耐久性寿命。本文运用灰色关联理论分析了单因素对结构预测寿命的影响,并分析了各影响因素对结构碳化寿命的敏感性。结果表明:保护层厚度、混凝土立方体强度、环境湿度增大可以使结构的寿命增加;构件所处年平均温度、CO2浓度升高、工作应力增大时其寿命成近似线性下降趋势;在各因素中保护层厚度、混凝土立方体强度对结构寿命的影响最大,因此在一定程度上可以通过增加保护层厚度及混凝土的强度来提高结构寿命。

大跨隧道衬砌结构耐久性寿命预测

隧道属于地下结构,所在的地质环境复杂,因而影响其耐久性寿命的因素很多,但可从钢筋混凝土的一般性进行考虑,结合龙头山隧道的特殊性进行寿命预测,首先认为隧道具有钢筋混凝土结构的耐久性损伤性,然后考虑隧道所处的地下环境对其耐久性寿命的影响,最后分析大跨断面对衬砌结构耐久性的影响,建立龙头山隧道衬砌结构寿命预测准则,利用隧道所处环境对隧道进行寿命预测。

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。

带裂缝钢筋混凝土构件的耐久性寿命预测

在已有实际构件调查、试验资料基础上,从裂缝对混凝土碳化和钢筋锈蚀影响的角度去研究带裂缝钢筋混凝土构件的耐久性。

提高海工混凝土结构耐久性寿命成套技术及推广应用——获2011年度国家科学技术进步奖二等奖

处于海水环境中的海工混凝土结构,因氯盐腐蚀引起钢筋锈蚀、混凝土结构破坏是威胁我国乃至世界混凝土结构安全使用寿命的首要病害.长期以来,如何攻克海工混凝土结构耐久性技术难题、

“提高海工混凝土结构耐久性寿命成套技术及推广应用”获2011年度国家科学技术进步奖二等奖

始于20世纪80年代，联合国内20余家科研院所与工程设计、施工单位，通过开展数次全国大规模的工程调查、长期暴露试验和多项重大科研课题联合攻关完成的“提高海工混凝土结构耐久性寿命成套技术及推广应用”获得2011年度国家科学技术进步奖二等奖。该项目形成了集理论、方法、设计、施工、

模拟酸雨侵蚀环境下悬臂抗滑桩耐久性极限寿命预测

为构建长期荷载及酸雨侵蚀耦合作用下悬臂抗滑桩耐久性极限寿命准则及服役寿命预测模型,通过开展酸雨单独侵蚀、弯拉荷载及酸雨耦合侵蚀作用下的混凝土中性化试验,构建了混凝土中性化深度多因素时程演化模型;其次通过修正混凝土中性化残量计算模型建立了抗滑桩桩身钢筋初锈时间模型;进一步结合现有钢筋锈蚀速率模型提出了抗滑桩耐久性极限寿命准则及服役寿命预测模型;最后基于控制变量法对桩体材料、桩体施工、外部环境及外部荷载等因素进行了参数研究。结果表明:弯拉荷载及酸雨侵蚀耦合作用下混凝土中性化深度与侵蚀时间、应力水平、模拟酸液酸度均呈正相关,混凝土中性化深度时变演化过程符合三阶段模式;利用所建悬臂抗滑桩耐久性极限寿命预测模型获得的预测值比易丽云建立的模型及黄新朋建立的模型预测值分别长17.52 a及12.47 a,所建模型具有较好的适用性,预测结果更为经济合理且符合工程实际;悬臂抗滑桩服役寿命与桩身混凝土保护层厚度、桩身混凝土强度、施工质量及外部侵蚀溶液pH值成正比,与桩身混凝土水灰比、桩身滑面处应力水平成反比。该研究结果对酸雨侵蚀作用下悬臂抗滑桩服役寿命评估具有重要的科学指导意义及实用价值。

钢筋混凝土结构锈胀开裂的耐久性寿命评判与预测研究

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性寿命的重要因素。依具体工程的不同要求,对结构的耐久性寿命可建立不同的评判准则,其中钢筋开始锈蚀时间和锈胀开裂的时间是关键。选取钢筋锈胀开裂作为寿命准则,在试验基础上提出合理的钢筋锈蚀轨迹假设模型并分析确定其参数,接着运用损伤力学理论对因钢筋锈蚀膨胀而对混凝土产生的作用效应进行数值模拟,并结合对钢筋锈蚀前的保护层被侵蚀时间的分析,可最终对结构的耐久性使用寿命进行评价和预测。

基于可靠度的氯盐侵蚀下输电线路基础耐久性寿命预测

以Fick第二定律为理论基础,建立了氯盐侵蚀下输电线路基础受Cl-扩散侵蚀作用的耐久性寿命预测模型。采用概率方法建立了基础耐久性寿命极限状态方程,通过Nataf变换将各基本随机变量变换为独立标准正态变量,基于二阶可靠度方法(second order reliability method,SORM),采用Breitung方法实现了指定可靠度下基础耐久性寿命计算。以±800 kV哈密南—郑州直流特高压工程为背景,研究了模型中基础保护层厚度、水胶比、临界Cl-浓度、养护时间和年平均气温等变量的统计参数对基础耐久性失效概率分布规律的影响。研究表明,概率方法求得的基础耐久性寿命可靠度指标满足规范中最小可靠度指标为1.5的要求,为线路基础的耐久性设计及寿命预测提供依据。

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。

考虑全寿命性能和成本的碳化腐蚀下RC梁桥耐久性参数确定方法

发展了考虑时变温度效应的腐蚀开始时间模型和碳化腐蚀率模型,以混凝土保护层厚度、水灰比以及钢筋直径等参数为设计变量,建立钢筋混凝土(RC)梁桥耐久性设计全寿命概率成本模型。以寿命期内全寿命成本现值最小为优化目标、寿命期基于锈胀开裂的正常使用性能为约束条件,提出大气环境下RC梁桥全寿命耐久性优化设计模型,构建大气环境下RC梁桥基于成本-效益的耐久性参数确定新方法,为大气环境下RC梁桥全寿命过程耐久性设计参数确定提供了新的思路。计算发现RC梁桥的全寿命性能与钢筋的位置和直径有关。对于大气环境条件下受碳化腐蚀的RC梁桥,采用初始成本最优得到的耐久性设计参数不满足全寿命耐久性能要求。综合考虑全寿命成本和性能时,当保护层厚度为30mm和水灰比为0.45时,尽管考虑将来累积碳化腐蚀损伤效应,提高混凝土保护层厚度和混凝土强度不能降低全寿命成本,反而增加初始造价,不是成本效益比最优的耐久性设计对策。

一般大气环境下钢筋混凝土桥梁耐久性寿命评估

在服役钢筋混凝土桥梁耐久性寿命的终结原因是多方面的。首先是因结构性能退化导致结构达到承载力极限而致使桥梁结构破坏;其次是钢筋锈蚀引起保护层开裂而不能满足有关规范对裂缝宽度要求而引起的终结;再次是不能够满足正常使用极限状态而终结。本文结合近年来在一般大气环境下钢筋混凝土结构有关科研成果,提出大气环境下钢筋混凝土桥梁耐久性寿命评估的方法。该方法考虑了承载力决定的寿命和耐久性决定的寿命2个方面,而对正常使用决定的寿命,由于目前研究成果的匮乏,本文不予考虑。