早期混凝土开裂的热力模拟及耐久性预测

本文提出了一个用于早期混凝土的弱耦合热-力学模型,以及一个用于热力学的基于亲和力的水化模型,并考虑了混凝土配合比设计、水泥类型和热边界条件。力学部分采用B3/B4模型进行混凝土徐变和收缩模拟,采用各向同性损伤模型进行开裂模拟,能够预测裂缝宽度。并对几个大体积混凝土结构进行了热力模拟验证,温度预测结果良好。同样,对约束钢筋混凝土墙和混凝土梁的应变验证也获得了良好的结果。耐久性预测源于由碳化和/或裂缝宽度影响的氯化物侵入引起的钢筋腐蚀的开始时间,桥梁混凝土支柱中的钢筋腐蚀将用于对其进行验证。

基于渗透性能的混凝土耐久性预测模型

通过不同配合比混凝土试件的气体渗透性测试、吸水性测试及氯离子侵蚀试验,分析了混凝土氯离子扩散系数与渗透性能之间的关系,建立了基于渗透性能的混凝土耐久性预测模型,并以某临海水闸工程为例对所建模型进行验证。结果表明:空气渗透性系数、吸水性系数及氯离子扩散系数均随着水灰比的增大而增大;不同水灰比情况下,氯离子扩散系数均随空气渗透性系数、吸水性系数的增大而增大,且呈现一定的相关性;建立的基于渗透性能的混凝土耐久性预测模型,只需进行混凝土结构渗透性能的试验,即可预测混凝土结构的使用寿命;以某临海水闸工程为例对所建模型进行验证,认为该模型是可行的。建立基于渗透性能的混凝土耐久性预测模型对在氯离子环境下的混凝土结构工程直接利用渗透性能预测其使用寿命具有重要意义。

钢筋混凝土结构耐久性预测的时变可靠度方法

分析了钢筋混凝土耐久性的碳化与钢筋腐蚀影响机制 ,研究了钢筋混凝土结构碳化时间与腐蚀宽度模式、以及钢筋混凝土耐久性时变统计特征 ,提出了钢筋混凝土结构耐久性预测的时变可靠度方法。

基于可拓理论的混凝土梁式桥耐久性预测

针对目前混凝土梁式桥耐久性预测方法只考虑单一因素影响的局限性,选取了氯离子含量、混凝土碳化、保护层厚度、裂缝、钢筋锈蚀和混凝土强度等指标因素,将这些因素整合到一起进行耐久性分析,然后引入时变条件,选取耐久性指标时变预测模型,利用可拓评价模型实现对混凝土梁式桥耐久性的预测。对山西省某梁式桥进行了耐久性预测分析,为混凝土梁式桥预防性养护提供了技术资料。

季冻区混凝土构件耐久性预测研究

掌握季冻区混凝土构件耐久性的退化过程,更好地判断出混凝土构件的耐久性等级,采取必要的维修加固措施,具有重要的经济意义。应用半马尔科夫过程对季冻区混凝土构件耐久性预测模型进行研究,在总结相关概念的基础上,给出半马尔科夫过程参数计算方法,并结合季冻区混凝土构件耐久性检测数据进行算例分析,最终可以确定季冻区混凝土构件耐久性的等级与时间关系,实现任意时间季冻区混凝土构件耐久性等级的预测,从而为采取合理的加固手段,提供科学的理论依据。

基于BP神经网络与GM(1,1)模型组合算法的桥梁耐久性预测

针对混凝土桥梁耐久性历史评估数据的特点,提出一种基于BP神经网络与GM(1,1)模型的桥梁耐久性组合预测方法。通过GM(1,1)模型,以部分数据作为样本进行预测,在此基础之上,引入BP神经网络对预测的残差序列进行处理,旨在克服单一预测模型的不足,取得更高的预测精度。算例表明,本文算法精度明显高于传统GM(1,1)模型,与类似算法相比,精度上也有所提高。

盾构隧道管片接缝密封垫防水耐久性试验研究

为研究盾构管片接缝橡胶密封垫的防水耐久性,开展了橡胶密封垫水热加速老化试验,并对老化后试样进行拉伸力学性能试验、试样表面电镜扫描与长期防水性能试验,分析了橡胶垫表面微观尺度下的防水失效机理;采用橡胶密封垫极限防水压力为耐久性评价指标,结合基于Arrhenius方程的p-T-t数学模型,推导了橡胶密封垫长期防水性能折减系数的预测公式。结果表明:老化后橡胶密封垫表面接触状况的恶化和橡胶材料的硬化,加速了橡胶密封垫接触面间渗漏通道的形成;橡胶密封垫防水性能随着老化时间的增加不断降低,但下降速度逐渐减小。采用提出的防水性能预测公式对广东榕江-关埠引水工程盾构隧洞实际使用的橡胶密封垫的耐久性进行了预测,预测服役100 a后的老化系数为0.390,结果相对于仅考虑橡胶材料力学性能时的预测结果偏小12.36%,对原设计使用期内频繁出现的渗漏现象提供了合理解释与更准确的寿命预测。

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。

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。

混凝土桥梁耐久性的多指标时变模型预测法

从钢筋混凝土桥梁耐久性的主要影响指标入手,并赋予各指标以时变模型,运用AHP-模糊综合评估的方法建立了耐久性预测的3级模型。通过工程实例对该预测模型进行了验证,从而为今后该类桥梁耐久性的检测评估提供了一种理论参考。

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。

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。

氯离子含量超标对混凝土结构的影响及处理措施

文中以福建某文化广场为例,阐述氯离子超标引起钢筋锈蚀的影响机理,分析混凝土中氯离子超标引起钢筋锈蚀的影响因素,探究氯离子超标对钢筋混凝土结构的危害,并提出混凝土中氯离子的预防措施及处理方法,为类似工程提供参考。

国家体育场的混凝土结构耐久性设计

国家体育场(鸟巢)作为2008年第二十九届奥林匹克运动会的主体育场,其建筑造型和特殊的身份必将使其成为重要的文化遗产而载入史册,因此,它的结构耐久性和耐久性设计就显得尤为重要。详细介绍了国家体育场混凝土结构耐久性使用年限、环境分类及环境作用等级、混凝土及混凝土组分设计、钢筋保护层厚度、裂缝控制、施工要求、使用阶段的维护与检修、结构耐久性寿命预测等耐久性(100年)的设计内容。