可靠度隨機(jī)有限元法研究氯鹽環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命.pdf

1、在氯鹽環(huán)境中，氯離子侵入是造成鋼筋銹蝕引起混凝土保護(hù)層剝落最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主要原因之一，考慮混凝土結(jié)構(gòu)材料參數(shù)以及環(huán)境參數(shù)的隨機(jī)性，建立預(yù)測氯鹽環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性服役壽命的概率分析方法可以更準(zhǔn)確地評估實際工程中混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命。本文研究建立了基于氯離子擴(kuò)散系數(shù)及表面氯離子濃度的時變特性的攝動隨機(jī)有限元法，同時基于可靠度理論，建立了混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命預(yù)測的可靠度分析方法。
　　 本文主要的研究工作及結(jié)論有：

2、　　 1.基于非均勻介質(zhì)的氯離子擴(kuò)散方程，用局部平均法離散隨機(jī)場，建立了基于攝動隨機(jī)變分原理的攝動隨機(jī)有限元法。并對二維擴(kuò)散情況下混凝土中氯離子濃度的分布規(guī)律，以及擴(kuò)散過程中的相關(guān)參數(shù)的敏感性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，氯離子二維隨機(jī)擴(kuò)散的攝動隨機(jī)有限元法對隨機(jī)場的相關(guān)結(jié)構(gòu)及時間步長不敏感的特性，以及隨著隨機(jī)場變異系數(shù)的增大，氯離子濃度的均值幾乎不變，而變異系數(shù)逐漸增大。
　　 2.引入氯離子擴(kuò)散系數(shù)及表面氯離子濃度的時變特性，通過

3、正態(tài)分布隨機(jī)場描述混凝土中氯離子擴(kuò)散系數(shù)的隨機(jī)特性，建立了基于時變擴(kuò)散系數(shù)和邊界條件的攝動隨機(jī)有限元法，并推導(dǎo)了氯離子濃度的均值和標(biāo)準(zhǔn)差的計算表達(dá)式。通過與試驗值及Monte Calo法的比較，驗證了本文建立的數(shù)值模型具有較高的計算精度和效率。分析表明，氯離子擴(kuò)散系數(shù)的隨機(jī)變異性對混凝土中氯離子濃度的變異性有著顯著的影響，考慮氯離子擴(kuò)散系數(shù)的時變特性能夠更準(zhǔn)確地反映混凝土抗氯離子侵入和擴(kuò)散的能力，且氯離子的二維擴(kuò)散過程更能反映工程實際情

4、況，而對于長期服役的混凝土結(jié)構(gòu)，可以忽略其表面氯離子濃度時變性的影響。
　　 3.基于可靠度理論，在考慮了氯離子擴(kuò)散系數(shù)的隨機(jī)時變特性的基礎(chǔ)上，建立了氯鹽環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命評估的可靠度隨機(jī)有限元法。表明不考慮氯離子擴(kuò)散系數(shù)的隨機(jī)性將高估混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能；而不考慮氯離子擴(kuò)散系數(shù)的時變性會低估混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命。
　　 4.對氯離子擴(kuò)散的解析模型中的反誤差函數(shù)進(jìn)行擬合，建立了直接預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命的解析擬合模