荷載氯鹽侵蝕耦合作用下混凝土構(gòu)件壽命預(yù)測研究.pdf

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是當(dāng)今主要結(jié)構(gòu)形式,它廣泛地應(yīng)用于港口和海洋工程中。在氯鹽侵蝕環(huán)境下,隨著使用時(shí)間的增長,大量的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)耐久性破壞。因此,對氯離子侵蝕環(huán)境下鋼筋混凝土構(gòu)件壽命進(jìn)行預(yù)測成為鋼筋混凝土耐久性設(shè)計(jì)和評估等急需解決的問題。然而實(shí)際工程中,荷載作用下的大部分混凝土結(jié)構(gòu)都是帶裂縫工作的,裂縫的出現(xiàn)又加劇了耐久性問題。據(jù)此,本文針對耐久性問題最為突出的氯鹽環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu),建立恒定荷載與氯鹽侵蝕耦合作用下鋼筋混凝土耐久性壽命預(yù)

2、測模型。
　　首先,介紹了完整混凝土中傳統(tǒng)的氯離子擴(kuò)散模型并分析了模型中各參數(shù)的影響因素和統(tǒng)計(jì)特征。在此基礎(chǔ)上采用抽樣模擬的方法分析鋼筋初銹時(shí)間的統(tǒng)計(jì)特征,發(fā)現(xiàn)其服從對數(shù)正態(tài)分布;通過對影響鋼筋初銹時(shí)間的各參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析,發(fā)現(xiàn)表面氯離子濃度、臨界氯離子濃度和保護(hù)層厚度對初銹時(shí)間影響顯著。
　　其次,分別建立了荷載-裂縫模型和裂縫-氯鹽侵蝕模型。模型考慮了單一最大裂縫寬度對氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響;此外還考慮了氯離子擴(kuò)散系數(shù)隨

3、時(shí)間衰減的特性以及裂縫寬度隨時(shí)間增長而逐漸增大的趨勢。本文采用MATLAB軟件建立基于有限差分法的二維氯離子擴(kuò)散模型。
　　然后,針對本文建立的荷載-氯鹽侵蝕耦合作用模型對一工程實(shí)例進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果表明:氯離子在裂縫附近擴(kuò)散較快,離裂縫較遠(yuǎn)的地方擴(kuò)散近似為一維擴(kuò)散;氯離子擴(kuò)散系數(shù)隨時(shí)間衰減的特性對氯離子的擴(kuò)散影響顯著。根據(jù)靈敏度分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):為了提高混凝土構(gòu)件的使用壽命,可以考慮首先降低混凝土的水膠比,其次提高混凝土保護(hù)層厚度。

4、r>　　最后,采用概率性方法即Monte-Carlo抽樣法模擬開裂混凝土構(gòu)件的失效概率隨時(shí)間的變化。研究結(jié)果表明:保護(hù)層厚度對開裂混凝土耐久壽命的影響顯著。本文還將概率性方法的計(jì)算結(jié)果與確定性方法作對比,發(fā)現(xiàn)基于確定性方法得到的耐久壽命明顯大于基于概率性分析方法計(jì)算得到的結(jié)果,概率性方法的結(jié)果更偏于保守。
　　本文基于傳統(tǒng)擴(kuò)散方程,建立了荷載-氯鹽侵蝕耦合作用耐久壽命預(yù)測模型。所得成果能為海洋環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)