基于DLA的氯离子侵蚀与碳化耦合作用下桥梁性能演变模拟

氯离子侵蚀和碳化是影响混凝土结构耐久性的主要因素,各自的理论公式已比较完善,但考虑二者耦合作用的定量分析和模型较少,影响混凝土结构耐久性分析的精度和水平.扩散限制凝聚模型(Diffusion-limited Aggregation,DLA)能够较完善地模拟气体的扩散凝聚,且具有随机性和分形特征,适合细致反映氯离子侵蚀、碳化及二者耦合作用下混凝土性能演变过程.本文基于DLA原理,考虑到扩散深度、混凝土特性及暴露条件等对氯离子扩散的影响,并考虑到混凝土特性及暴露条件等对碳化的影响,以及碳化与氯离子侵蚀的耦合作用,建立DLA模型,可获得任意时刻、任意位置处二氧化碳与氯离子的浓度.针对桥梁耐久性分析需求,提出利用DLA模型预测考虑疲劳效应的混凝土和钢筋性能退化方法.算例表明该方法能够动态细致地模拟桥梁耐久性演变过程.     

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。     

海洋环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析

为了实现海洋环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析的目标,首先给出了海洋环境混凝土桥梁耐久性退化过程中三个关键时刻的计算数学模型和截面削弱过程的模拟方法.以一座预应力混凝土连续梁为对象,利用笔者自行编写的分析程序分析了保护层厚度、大气温度、钢筋锈蚀临界氯离子浓度、混凝土表面氯离子浓度和混凝土强度等设计参数对混凝土桥梁耐久性...     

钢筋混凝土结构耐久性研究现状与试验方法

从材料、构件和结构三个层次总结了近年来钢筋混凝土结构耐久性的研究成果,包括混凝土碳化、氯离子在混凝土中的扩散、钢筋锈蚀、构件性能退化规律和结构耐久性的评估。阐述了钢筋混凝土结构耐久性的主要试验方法,并比较了各自的优缺点。     

普通大气环境下混凝土桥梁时变抗弯性能

目的研究混凝土桥梁在碳化、钢筋锈蚀等环境因素影响下的时变抗弯性能,促进全寿命设计方法在桥梁设计实践中的应用.方法通过实验研究结构受力状态对混凝土碳化的影响,根据已有研究成果分析钢筋锈蚀、钢筋强度退化、粘结强度退化等影响因素,并进一步对混凝土保护层锈胀剥落破坏进行数值仿真研究,在此基础上提出普通大气环境下混凝土桥梁时变抗弯性能的分析方法.结果利用提出的分析方法对实桥进行了计算分析,结果表明在各种退化因素影响下,桥梁的性能逐年退化,预应力钢筋开始锈蚀后,退化速率明显加快.结论各种退化因素对桥梁性能的影响不容忽视,在桥梁的设计实践中引入时变性能分析更为科学合理.     

基于层次分析法的在役RC桥梁耐久性评估

将层次分析法(AHP)应用于评估中,以在役钢筋混凝土桥梁(RC桥梁)耐久性为评估目标,确定以钢筋锈蚀、混凝土碳化、氯离子侵蚀、混凝土最大裂缝宽度、混凝土质量和混凝土损伤为评估指标,建立了评估模型。通过对比判断矩阵确定耐久性指标权重并进行修正,实现了不同桥梁由于各指标不同损伤程度而在评估时采用不同权重。运用变权模糊综合评估原理进行了在役钢筋混凝土桥梁上部结构的耐久性评估。结果表明,基于AHP的在役RC桥梁耐久性评估,能根据桥梁状况定量评价桥梁上部结构的耐久性。     

影响钢筋混凝土结构桥梁耐久性的因素分析

由于钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料构成的,因此其耐久性破坏一般是从混凝土或钢筋的材料劣化开始的。从混凝土结构耐久性损伤的机理来看,可以将其材料耐久性损伤分为化学作用引起的损伤和物理作用引起的损伤两大类。由化学作用引起的材料损伤主要有：混凝土碳化、混凝土中的钢筋锈蚀、碱-集料反应及混凝土的化学侵蚀,由物理作用引起的材料损伤主要有：混凝土冻融破坏、磨损、碰撞等。在大气环境条件下,对于钢筋混凝土桥梁的材料损伤形式,主要是：混凝土碳化、混凝土冻融破坏和钢筋的锈蚀。     

高性能混凝土在人防工程中的应用

通过参阅国内外研究文献认为,影响混凝土耐久性的主要因素是钢筋锈蚀,并针对这一因素进行了探讨,详细阐述了钢筋锈蚀机理,以及造成钢筋锈蚀的主要原因,特别是混凝土碳化、氯离子侵蚀等问题,并结合这些问题提出了改善混凝土耐久性的措施.结合某人防工程探讨了将高性能混凝土应用于人防工程中的可行性,并从设计和施工角度提出了具体的实施方案.结果表明,实际工程的干缩裂缝明显减少,结构的抗渗性能大大提高.     

氯离子侵蚀环境下的RC梁退化概率模型

基于现有规范的抗力计算公式,采用Monte Carlo数值模拟方法建立了由氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀下的RC梁抗力时变退化概率模型.模型考虑了混凝土、箍筋、斜筋和主筋对结构抗力的贡献,以及钢筋锈蚀过程对结构性能的影响,其对分析和评定服役混凝土结构的可靠性提供了一定借鉴意义.研究表明：保护层厚度对钢筋锈蚀初始时间影响显著,构件在65年以前受剪抗力退化更快,而在65年之后受弯抗力退化更快.     

浅析混凝土桥梁耐久性影响因素

混凝土桥梁耐久性设计直接影响到其使用寿命,因此引起广泛重视。本文主要探讨了混凝土桥梁耐久性影响因素,包括混凝土的碳化、混凝土中钢筋的锈蚀、碱-骨料反应、混凝土冻融破坏及氯离子侵蚀等方面内容。     

东南沿海公路桥梁耐久性现状

为全面了解东南沿海地区在役混凝土公路桥梁结构的耐久性现状，在浙江省内开展了混凝土公路桥梁结构的耐久性现状调查，并对典型桥梁进行了详细检测．通过分析调查和检测的结果，发现这些结构普遍存在耐久性老化的现象，并且随环境条件不同在老化程度与老化类型上表现出明显的地区差异．因此建立混凝土结构耐久性环境区划标准以进行结构耐久性设计十分必要．最后提出了东南沿海地区混凝土公路桥梁结构耐久性设计、施工与评估的若干具体初步建议．     

后张法预应力混凝土大直径管桩耐久性退化分析

通过室内试验获得后张法预应力混凝土大直径管桩耐久性退化的初始边界条件.通过现场取样获得耐久性退化状态信息,对在役1~17a的大管桩开展现场调研和桩身取样,测试取样混凝土的氯离子浓度剖面曲线.通过Fick第二定律数学公式建立了大管桩耐久性退化模型.根据对大量数据统计分析得到在役大管桩氯离子扩散系数等腐蚀参数,对比分析了桩身与桩帽混凝土氯离子渗透情况,给出了港口工程中大管桩耐久性退化规律,对大管桩耐久性设计、使用和维护提供理论与试验依据.     

基于响应面法的混凝土桥梁时变可靠度分析

为了求解劣化环境作用时混凝土桥梁的时变可靠度,建立了基于改进响应面法和确定性的混凝土桥梁退化过程分析方法相结合的混凝土桥梁时变可靠度分析方法.利用FORTRAN95分别编写了混凝土桥梁耐久性分析程序CBDAS和可靠度分析程序PIRSM.以一座预应力混凝土简支梁为对象,分析了不同极限状态下结构力学性能指标的可靠度随时间的...     

对流效应对氯离子侵蚀混凝土过程的影响

氯离子侵蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要原因之一.为预测氯盐环境下混凝土中氯离子的概况,建立了多相耦合的氯离子侵蚀模型,模型中考虑到了非饱和条件下氯离子以扩散和对流两种方式传输.基于此模型,利用数值模拟手段探讨了对流效应对氯离子侵蚀混凝土过程的影响.分析结果表明:不仅扩散而且对流效应也对氯离子侵蚀混凝土过程有着显著影响,可为混凝土结构耐久性评估与设计提供参考.     

氯盐侵蚀环境下圆形截面混凝土构件服役寿命 分析与配合比选择

氯离子侵蚀混凝土结构,导致混凝土过早发生破坏,其原因之一是在进行结构满足耐久性设计时忽略了结构的外形和扩散维数对氯离子扩散的影响。基于钢筋脱钝的临界氯离子浓度,提出了圆形截面氯离子侵蚀的耐久性服役寿命计算方法。开展了耐久性正交实验,通过服役寿命定量计算,可以对圆形截面构件混凝土的配合比进行设计与选择。通过算例分析混凝土构件的服役寿命,结果表明圆形截面构件相对于矩形截面构件具有更好的耐久性,在混凝土结构耐久性设计时,采用圆形截面构件可以增加满足耐久性的混凝土配合比方案,减小混凝土配置难度,降低建造成本。     

时变扩散系数对混凝土结构服役寿命的影响

基于氯离子二维扩散模型考虑混凝土氯离子扩散衰减系数及其随机性,计算了氯盐侵蚀下混凝土结构的可靠度及服役寿命。为克服传统可靠度敏感系数的缺陷,分析氯离子扩散衰减系数及其随机性对混凝土结构耐久性的影响,根据全微分公式导出了可靠度对随机变量均值和变异性的无量纲敏感系数。计算结果表明,忽略氯离子扩散系数时变性会导致显著地低估结构服役寿命,而不考虑衰减系数的随机性又会明显地高估结构耐久性能。敏感性分析结果表明,混凝土氯离子扩散衰减系数与混凝土保护层厚度对氯盐侵蚀下混凝土结构耐久性的影响占主导地位,并随着服役时间的增加,衰减系数的影响会超过混凝土保护层厚度。     

考虑材料劣化钢筋混凝土梁桥抗震性能分析

混凝土耐久性下降体现在材料性能的劣化上,而材料性能的劣化势必会导致桥梁结构抗震性能的降低.结合工程实例,以一座三跨钢筋混凝土梁桥为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS建立全桥模型,并考虑冻融、氯离子环境因素影响,对结构进行地震荷载一致激励下的非线性时程分析.桥梁结构在整个服役期间,根据服役不同的时间段材料劣化程度的不同,分别计算不同时间段的地震响应,对比分析各个时段的应力和位移.结果表明:随着材料的劣化,结构抗震性能降低较为显著,在设计和管理过程中应引起足够的重视.     

寿命期内钢筋混凝土连续梁体系可靠度分析

建立了一种基于概率和有限元的寿命期内钢筋混凝土桥梁性能演变分析方法.在重点解决材料力学性能退化、截面面积削弱以及结构整体力学性能演变等问题数值模拟方法的基础上编写了耐久性分析程序CBDAS;根据现有研究成果建议了结构性能演变分析中出现的主要随机变量的统计参数;结合CBDAS和Monte-Carlo模拟建立了钢筋混凝土桥梁时变体系可靠度分析方法.最后,以一座钢筋混凝土连续梁为对象,利用时变体系可靠度研究其在氯离子侵蚀作用下寿命期内的结构性能演变规律.     

高强混凝土受火后抗渗透性能衰减规律

为了对高温后混凝土材料的残余耐久性进行评价,研究了高强混凝土高温后渗透性能的变化.采用氯离子渗透系数、湿迁移渗透系数与空气渗透系数研究了氯离子、水与空气3种不同介质在受高温后混凝土中的传输行为,以及温度、强度等级、骨料种类对HSC高温后渗透性能的影响.试验结果表明:3种渗透系数都能很好地反映高强混凝土高温后渗透性变化;混凝土的受火温度升高,渗透系数增加;受相同温度作用后,高强混凝土与普通混凝土相比具有较低的渗透系数,高强混凝土高温后抗渗性衰减程度大于普通混凝土;以石灰岩为粗骨料的高强混凝土抗渗透性能优于玄武岩为粗骨料的高强混凝土.结合混凝土高温后抗压强度与渗透性能的变化对高温后混凝土材料的残余耐久性做出恰当评价.     

海工预应力混凝土氯离子侵蚀模型及耐久性

总结分析了国内外有关混凝土中氯离子侵入模型的研究概况,针对海工预应力混凝土结构,讨论了影响氯离子侵入预应力混凝土的各种因素．考虑混凝土与氯离子间的结合能力,建立了预应力混凝土氯离子侵入数学模型．以混凝土保护层厚度、氯离子扩散速度以及表面氯离子浓度为主要参数,运用可靠度理论,建立了海工预应力混凝土结构耐久性可靠度分析模型．分析结果表明：应力状态下。混凝土的氯离子有效扩散系数是变化的,其中混凝土的拉应力会加快氯离子的扩散,而压应力则相反;同时从耐久性分析中可知,混凝土保护层厚度对氯离子侵蚀下的PC结构耐久性影响最大,表面氯离子浓度及氯离子扩散速度次之．