在役预应力混凝土桥梁耐久性评价

论文摘要

服役桥梁在自然环境及材料内部因素的作用下,随着时间的推移,混凝土桥梁在材料、构件和结构三个层次上出现了不同程度的耐久性损伤,这些损伤的积累必然导致桥梁耐久性降低,影响到桥梁结构的正常使用。目前应用可靠度理论对结构耐久性进行评价正逐渐发展为研究热点,如何根据单个构件耐久性能退化的结果来评价整个结构的服役状态显得十分必要。本文在叙述影响预应力混凝土桥梁耐久性的主要因素基础上,归纳总结了预应力混凝土桥梁耐久性的检测内容和方法,以模糊数学理论为基础,建立了预应力结构模糊评价模型。论文分析了在役预应力混凝土桥梁面临的诸多耐久性问题,阐述了在役预应力混凝土桥梁耐久性评估研究的背景和意义,总结了预应力混凝土桥梁耐久性的发展历史和研究现状。针对各个影响预应力混凝土桥梁结构耐久性的基本因素进行了归纳总结及分析。给出了混凝土碳化、氯离子侵蚀、混凝土冻融破坏、混凝土表面磨损、混凝土中钢筋锈蚀、混凝土碱-骨料反应、混凝土强度变化和预应力筋的耐久性退化共八个方面的影响因素、作用机理及计算模型。对耐久性检测项目分别进行阐述,详细叙述了各种检测项目的基本原理和具体方法。主要有环境条件的检测;混凝土材料物理参数的检测;混凝土结构参数的检测;耐久性损伤的检测。采用模糊数学方法,建立了耐久性综合评定模型,通过对一座实桥上进行预应力混凝土桥梁结构耐久性的检测和评估,验证了本文提出的评价方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 桥梁结构耐久性基本定义
• 1.3 研究背景与研究意义
• 1.3.1 研究背景
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 国内外研究概况
• 1.4.1 国外研究概况
• 1.4.2 国内研究概况
• 1.5 本文研究的主要内容
• 1.6 小结
• 第二章 预应力混凝土桥梁耐久性的影响因素
• 2.1 混凝土的碳化
• 2.1.1 混凝土碳化机理
• 2.1.2 影响混凝土碳化的因素
• 2.1.3 混凝土碳化模型
• 2.2 氯离子侵蚀
• 2.2.1 氯离子对钢筋锈蚀的机理
• 2.2.2 氯离子侵入模型
• 2.3 混凝土冻融破坏
• 2.3.1 混凝土冻融破坏机理
• 2.3.2 影响混凝土抗冻性的因素
• 2.4 混凝土的表面磨损
• 2.5 混凝土中钢筋的锈蚀
• 2.5.1 混凝土中钢筋锈蚀的机理
• 2.5.2 影响钢筋锈蚀的因素
• 2.5.3 钢筋锈蚀数学模型
• 2.6 混凝土碱－骨料反应
• 2.7 混凝土强度变化
• 2.7.1 影响因素
• 2.7.2 混凝土强度时变模型
• 2.8 预应力筋的耐久性退化
• 2.8.1 孔道灌浆不密实
• 2.8.2 预应力筋的应力腐蚀
• 2.9 小结
• 第三章 预应力混凝土桥梁耐久性的检测
• 3.1 环境条件的检测
• 3.1.1 气象环境的调查
• 3.1.2 工作环境的调查与检测
• 3.2 混凝土材料物理参数的检测
• 3.2.1 表层混凝土抗渗性的检测
• 3.2.2 混凝土吸水率的检测
• 3.2.3 混凝土强度的检测
• 3.3 混凝土结构参数的检测
• 3.3.1 结构物使用情况的调查
• 3.3.2 桥梁上作用的调查和取值
• 3.3.3 结构几何参数的检测
• 3.3.4 钢筋位置和混凝土保护层厚度的检测
• 3.4 耐久性损伤的检测
• 3.4.1 混凝土碳化深度的检测
• 3.4.2 混凝土中氯化物的检测
• 3.4.3 混凝土中硫酸盐的检测
• 3.4.4 混凝土中钢筋锈蚀程度的检测
• 3.4.5 碱-骨料反应的检测
• 3.4.6 预应力筋的检测
• 3.5 小结
• 第四章 在役预应力混凝土桥梁耐久性评价模型
• 4.1 模糊评价原理
• 4.2 在役预应力混凝土模糊评价模型的建立
• 4.2.1 确定评估对象的因素集
• 4.2.2 建立因素权重集
• 4.2.3 确定评估等级集
• 4.2.4 进行单因素评估
• 4.2.5 一级模糊综合评价
• 4.2.6 二级模糊综合评价
• 4.2.7 非对称贴近度法确定评价等级
• 4.3 小结
• 第五章 耐久性评估实例
• 5.1 工程概况
• 5.2 桥梁现状检测
• 5.2.1 混凝土强度
• 5.2.2 普通钢筋锈蚀
• 5.2.3 预应力筋锈蚀
• 5.2.4 预应力筋有效预应力
• 5.2.5 裂缝
• 5.2.6 碳化深度
• 5.2.7 氯离子含量
• 5.2.8 破损
• 5.2.9 基础冲刷
• 5.2.10 桥面系
• 5.2.11 防护
• 5.3 耐久性模糊综合评估计算
• 5.3.1 建立权重集
• 5.3.2 建立模糊关系矩阵
• 5.3.3 进行一级模糊评价
• 5.3.4 二级模糊综合评价计算
• 5.3.5 评价结论
• 5.4 小结
• 第六章 结论及建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 附录：隶属函数体系
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢