预应力组合箱梁桥的使用寿命分析

为了研究既有预应力混凝土结构在混凝土碳化后,结构在服役期间的使用寿命,分析讨论了混凝土碳化及与混凝土本身有关的内部因素(如水灰比、水泥品种、骨料品种与粒径、混凝土强度等)和与环境有关的外部因素(如环境湿度、CO2浓度、环境温度等)的影响.以混凝土的碳化深度作为一个随时间变化的随机过程,建立了一般大气环境下,混凝土强度的时变概率随机模型.并将混凝土强度、保护层厚度、荷载横向分布系数以及荷载增长视为随机变量,在此基础上,研究了在不修复的情况下五跨一联预应力组合箱梁主梁和结合面的使用寿命,结果表明结合面的失效概率要大于主梁.荷载增长对结构可靠度指标影响较大.给出了在不同服役年限时结构主梁和结合面的使用寿命可靠度水平,其结果对预测结构剩余寿命和经济、科学地安排养护维修时间具有重要参考意义.     

高温下钢筋混凝土框架梁抗剪性能研究

为了研究高温下钢筋混凝土框架梁的抗剪性能,建立了框架梁的非线性有限元分析模型,采用恒载升温的方式,对高温下钢筋混凝土框架梁的抗剪性能进行模拟,分析了不同混凝土强度、剪跨比及混凝土保护层厚度对钢筋混凝土框架梁抗剪性能的影响。结果表明:减小剪跨比和增大混凝土保护层厚度能显著提高框架梁高温下的抗剪性能,在相同条件下,剪跨比为1.5的框架梁的耐火极限比剪跨比为2.3的框架梁的提高45%,剪跨比为2.3的框架梁的耐火极限比剪跨比为3.0的框架梁的提高50%;混凝土保护层厚度每增加10 mm,框架梁的耐火极限约提高20%。随着混凝土强度的增加,框架梁高温下的抗剪性能得到提高,但提高效果不够明显。工程设计时,适当提高混凝土强度、减小剪跨比、增大混凝土保护层厚度是提高钢筋混凝土梁抗剪性能的有效措施。     

混凝土内修正的氯离子运移模型及耐久性分析

基于Fick第二定律,建立了混凝土内综合考虑扩散、电场迁移与结合作用的氯离子运移耦合模型,并通过已有试验数据对模型进行验证。以南通盐渍土环境为例,运用Comsol Multiphysics软件分析盐渍土内混凝土中氯离子的运移机制以及混凝土内氯离子随时间和空间的分布,研究不同强度等级的普通硅酸盐水泥混凝土和粉煤灰混凝土抗氯盐侵蚀的能力。结果表明:盐渍土腐蚀环境下,普通硅酸盐水泥混凝土结构仅靠提高混凝土强度和保护层厚度不能满足高耐久性要求,采用粉煤灰混凝土能延长结构使用年限;在保证使用年限为100 a的前提下,建议南通盐渍土环境中的钢筋混凝土结构采用粉煤灰混凝土,强度等级为C30、C40、C50和C60的混凝土结构保护层厚度分别为55 mm、50 mm、45 mm和40 mm。     

钢筋混凝土构件模型的配筋率及保护层厚度研究

运用相似性原理,对钢筋混凝土轴心受压、大偏心受压柱以及钢筋混凝土梁的强度相似条件进行推导,确定了模型试验中模型构件配筋率及混凝土保护层厚度的理论取值,并采用误差分析方法分析了模型混凝土保护层厚度取值对承载力相似性的影响.分析表明,在进行钢筋混凝土构件模型试验时,宜采用与原型相同的配筋率.对于轴心受压柱,模型保护层厚度不产生误差;对于钢筋混凝土梁,模型保护层厚度取原型保护层厚度除以0.5倍比例系数,此时误差可以控制在10%;对于大偏压柱,建议保护层厚度取原型保护层厚度除比例系数.     

混凝土保护层的设计及构造建议

为考虑离散性的影响,通过对混凝土保护层厚度实测结果的分析,提出了保护层有效厚度的概念．根据结构耐久性的要求,提出了混凝土保护层厚度的可靠度设计方法,并以室外暴露或室内高湿度环境中的混凝土构件为例进行了分析计算．最后,就保护层设计及构造技术提出了建议．     

浅议如何控制钢筋混凝土保护层厚度

保证钢筋混凝土保护层的厚度,是相当重要的问题。钢筋混凝土保护层,是关系到钢筋混凝土结构构件力学性能和建筑物使用寿命及耐久性的重要问题。必须精心施工确保钢筋混凝土保护层厚度及施工精度,确保保护层厚度与构件承载力的关系。针对保护层存在的问题,笔者提出了保证保护层厚度的施工措施,以保证混凝土结构的施工质量。在处理工程质量事故中,通过对质量事故的分析发现,混凝土保护层厚度的偏差是造成混凝土结构质量问题的主要原因之一,根据以往的工作经验,提出几点施工注意事项。     

腐蚀环境下钢筋混凝土的轴向受压承载力研究

通过预测混凝土碳化深度,钢筋的氯离子侵蚀速率及钢筋起始锈蚀时间,建立了腐蚀环境下钢筋混凝土承载力与时间之间的关系.通过算例分析混凝土保护层对钢筋混凝土承载力的影响,得到保护层厚度对钢筋混凝土承载力的影响规律,即钢筋混凝土保护层厚度的增加可以提高腐蚀后钢筋混凝土的承载力,主要原因为保护层厚度的增加推迟了钢筋起始锈蚀时间.并分析了钢筋质量损失率与时间的关系以及钢筋直径对钢筋锈蚀率的影响,得到了钢筋直径对钢筋锈蚀率的影响规律,即直径大的钢筋对锈蚀的抵抗能力更强,钢筋直径越大锈蚀率越低.     

钢筋混凝土桥面板保护层厚度对冲切强度的影响

 目前在筋混凝土桥面板冲切破坏机理的研究中, 多数国家规范用冲切强度计算公式均未将保护层厚度作为计算参数。为揭示钢筋混凝土桥面板抗拉侧保护层厚度对其静力冲切强度的影响规律, 采用中国规范用公式、Matsui 公式及自行推导公式, 对16 块不同保护层厚度的钢筋混凝土板试件的理论强度进行计算, 通过比对3 个公式的计算结果与实验结果的差异, 分析了保护层厚度对混凝土板的作用机理, 并对自行前期推导的计算公式进行评价、完善, 提出新的采用保护层作用系数的计算方法。算例的比较结果表明, 新提出的钢筋混凝土板冲切强度计算公式适用范围较广且精度得以提高。     

如何控制钢筋混凝土保护层厚度

如何控制钢筋混凝土保护层的厚度,是十分重要的问题。钢筋混凝土保护层,是关系到钢筋混凝土结构构件力学性能和建筑物使用寿命及耐久性的重要问题。确保钢筋混凝土保护层厚度及施工精度的重要性,确保保护层厚度与构件承载力的关系以及保护层存在的问题,笔者提出了保证保护层厚度的措施,以提高混凝土的结构的施工质量。在处理工程质量事故中,通过对质量事故的分析和研究发现,混凝土保护层厚度的偏差是造成质量问题的主要原因之一,根据以往的工作经验,提出几点见解。     

钢筋混凝土结构锈胀开裂及裂缝扩展试验研究

采用加速腐蚀试验,系统地研究了钢筋直径、混凝土强度、腐蚀电流密度、保护层厚度、钢筋位置和类型等因素影响下钢筋混凝土锈胀开裂及裂缝扩展的规律.试验结果表明:腐蚀电流密度对锈胀开裂时间的影响最为显著,其他依次为钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度;锈胀裂缝随时间增长呈线性增大趋势;各种因素对锈胀裂缝扩展的影响程度依次为腐蚀电流密度、保护层厚度、混凝土强度和钢筋直径;腐蚀电流密度越大、保护层厚度越小,锈胀裂缝扩展越快;混凝土强度等级越高、钢筋直径越小,锈胀裂缝扩展越缓慢.对比分析发现,钢筋位于上部和相同腐蚀电流下采用变形钢筋时,锈胀开裂晚且裂缝扩展更缓慢;钢筋位于角部时开裂早且裂缝扩展快.分析了各种因素影响机理并提出了提高耐久寿命的措施.     

化工结构基于强度准则的优化维修决策

根据化工侵蚀性环境下工作的钢筋混凝土结构的服役特点，研究了结构基于强度准则时的加固策略，针对工程实际中常存在的待维修结构要求条件，分别建立了在不同前提情况下的结构维修加固决策的数学模型。     

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。     

海湾钢筋混凝土桥梁结构的腐蚀及腐蚀控制研究

处于海洋环境下的钢筋混凝土结构 ,由于结构周围环境中氯离子通过结构砼保护层渗透集聚于钢筋表面并对结构钢筋造成腐蚀损伤 ,并进而影响结构的安全性及耐久性 ,无法保证结构在后续使用期内的正常使用。本文基于结构腐蚀控制的思想 ,针对海湾钢筋混凝土桥梁结构 ,从两个方面阐述了在设计施工及后期使用过程中宜采用的腐蚀防护措施 ,以有效延长结构的实际使用寿命。     

不同措施对热带海洋砼结构服役寿命的影响

海工钢筋混凝土结构由于长期受到海洋盐雾大气、浪溅与潮汐、高温等环境因素作用,大量氯离子侵入混凝土中,致使结构中的钢筋严重锈蚀,从而使混凝土结构难以达到50年的设计寿命要求.本文基于修正的氯离子扩散理论与可靠度理论,通过南海实际工程来探讨一些结构措施和附加措施对海工混凝土服役寿命的影响.结果表明:增大结构的保护层厚度能有效延长结构的服役寿命.对混凝土结构施加一定的附加防护措施,也能够有效地延长混凝土结构在热带海洋环境下的服役时间.最有效的附加防护措施是采用不锈钢钢筋,但是价格太高而应用受限,比较适用的是硅烷外涂或者使用阻锈剂,但对于一维结构而言仅仅使用其中一种并不能保证结构50年的设计寿命.     

近海大气环境下RC结构钢筋锈蚀程度预测

钢筋锈蚀是影响近海大气环境下RC结构使用寿命的重要因素之一。为研究近海大气环境下混凝土碳化与氯离子侵蚀双重作用对钢筋锈蚀的影响,对沿海地区不同龄期钢筋混凝土结构进行了工程实测,包括混凝土抗压强度、碳化深度、钢筋表面氯离子浓度及锈蚀深度。基于实测结果,拟合得到了混凝土碳化深度与抗压强度间的关系模型,建立了同时考虑混凝土碳化深度与钢筋表面氯离子浓度的钢筋锈蚀深度预测模型。在此基础上,利用Abaqus分析软件对不同龄期、轴压比的RC框架柱进行了损伤塑性分析,得到了锈蚀RC框架柱抗震性能随服役龄期与轴压比的变化规律。     

钢纤维高强混凝土薄型下水井盖板的材料研究

针对重型盖板、轻型盖板和盖座为符合工业生产的需要而提出的不同要求,即强度要求和经济性要求,分别设计了钢纤维混凝土的配合比,并对其力学性能进行了试验研究,分别得出了满足两种要求的低含量钢纤维高强和中强混凝土.表4,参5.