基于暴露试验的钢筋混凝土结构耐久性与时变可靠度研究

论文摘要

钢筋混凝土结构耐久性是国内外的研究热点之一。目前的研究多数是基于室内加速试验进行,加速试验与真实自然暴露环境中的结果是否相同仍值得商榷。针对这种状况,本文基于国内外暴露试验结果,结合深圳市科技计划项目(批准号为QK200601),采用模糊数学理论、层次分析法、蒙特卡洛等相关理论对钢筋混凝土耐久性评定、时变可靠度计算进行了相关研究,详细内容如下:1)系统阐述了影响钢筋混凝土结构耐久性的十大因素,并对其等级标准进行了划分,采用模糊数学理论和层次分析法,建立了混凝土结构的耐久性模糊综合评定模型。通过对一北方暴露于自然环境下的单层双跨混凝土框架结构进行耐久性综合评估,验证了该方法的有效性。运用本方法对混凝土结构耐久性的等级评定结果可作为结构的维修、加固或拆除的决策参考。2)参考大量资料,系统分析总结了氯离子侵蚀的条件、机理、预测模型及影响因素。将以往常被用于模拟计算结构安全可靠度的蒙特卡洛方法引入到计算结构耐久性可靠度方面,以搜集到的相关暴露试验数据为依据,计算了氯盐环境下若干种因素对钢筋脱钝可靠度的影响,指出对可靠度影响较大的因素,可作为氯盐侵蚀的防控措施的参考。3)建立了构件的抗力随机模型、荷载随机模型以及锈蚀构件承载力极限状态方程;采用结构可靠度的简捷分析方法,建立了氯盐环境下在役混凝土受弯构件基于抗力衰减的时变可靠度模型。以可靠度指标衰减到0.85β0(β0为设计基准期的目标可靠度指标)作为构件失效的标志,对构件进行了使用寿命预测,并给出提高混凝土结构耐久性的相关措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题背景及研究意义
• 1.3 钢筋混凝土耐久性研究进展
• 1.3.1 混凝土构件耐久性研究的研究进展
• 1.3.2 混凝土结构耐久性评估的研究进展
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 基于模糊数学及层次分析法的钢筋混凝土结构耐久性评定
• 2.1 引言
• 2.2 结构耐久性评估的影响因素及等级划分表
• 2.2.1 环境条件
• 2.2.2 总体外观情况
• 2.2.3 钢筋锈蚀
• 2.2.4 氯离子侵蚀
• 2.2.5 混凝土碳化
• 2.2.6 裂缝宽度
• 2.2.7 混凝土质量
• 2.2.8 混凝土损伤
• 2.2.9 基础沉降
• 2.2.10 冻融破坏
• 2.3 模糊综合评价法
• 2.3.1 模糊集合
• 2.3.2 模糊分布函数
• 2.3.3 最大隶属原则
• 2.4 层次分析法
• 2.4.1 建立递阶层次结构
• 2.4.2 构造判断矩阵
• 2.4.3 权重向量和一致性指标
• 2.4.4 层次的总排序
• 2.5 混凝土结构耐久性评估方法的实现过程
• 2.5.1 评判因素集和评语集的建立
• 2.5.2 各构件的耐久性综合评定
• 2.5.3 整个结构的耐久性模糊综合评定
• 2.6 算例分析
• 2.6.1 模型简化
• 2.6.2 具体实现过程
• 2.7 小结
• 第3章 氯盐环境下基于蒙特卡罗的腐蚀因素对钢 筋脱钝可靠度的影响
• 3.1 引言
• 3.2 氯离子侵蚀
• 3.2.1 氯离子来源
• 3.2.2 氯离子对钢筋破坏作用
• 3.2.3 氯离子侵蚀模型
• 3.3 可靠度计算的蒙特卡罗方法
• 3.4 氯离子环境下钢筋锈蚀的可靠度分析
• 3.4.1 功能函数及可靠度表达式
• 3.4.2 各随机变量参数的选取
• 3.4.3 各影响因素与钢筋脱钝可靠度指标的关系
• 3.5 本章小结
• 第4章 氯盐环境下考虑抗力衰减的服役混凝土结构时变可靠度分析
• 4.1 引言
• 4.2 在役混凝土构件的抗力模型
• 4.2.1 抗力随机过程模型
• 4.2.2 混凝土抗压强度的经时变化规律
• 4.2.3 钢筋名义屈服强度和名义极限强度
• 4.2.4 钢筋锈蚀率
• 4.2.5 锈后钢筋与混凝土的协同工作系数
• 4.2.6 受弯构件承载力表达式
• 4.3 荷载效应模型
• 4.3.1 永久荷载
• 4.3.2 可变荷载
• 4.4 锈蚀梁的可靠度的极限方程
• 4.5 结构可靠度简捷分析算法
• 4.5.1 基本原理
• 4.5.2 选用该算法的原因
• 4.6 使用寿命预测
• 4.7 算例
• 4.7.1 构件抗力的变化
• 4.7.2 可靠度的变化
• 4.7.3 使用寿命预测及提高使用寿命的措施
• 4.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢