腐蚀与冻融作用下混凝土可靠度模型及分析

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发布时间：2021-09-12

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腐蚀与冻融作用下混凝土可靠度模型及分析
易成，严事鸿，朱红光，林孟兰，郭敬，胡玉琨，满首元
(中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083)
摘要：混凝土结构在腐蚀与冻融双因素作用下的寿命预测问题越来越受到人们重视，但是相关研究甚少。通过总结之前研究得
出单一因素与双因素冻融循环破坏次数之间存在忙幂函数关系，并推导得到当b>O时混凝土可靠度模型可以用三参数Weibull概
率模型描述，而当b<0时三参数Weibul1分布不再适用。结合现有研究推导得到了腐蚀与冻融循环作用下混凝土可靠度模型并对双
因素冻融循环下混凝土进行了可靠度分析。该模型有较好的适用性，为之后的双因素冻融混凝土寿命预测提供了参考依据。
关键词：混凝土；冻融循环；双因素；可靠度模型
中图分类号： TU528．叭文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2014)07—0066—04
Analysis on reliability model of concrete under slat corrosion and freezing-thawing action
Y／Cheng，YAN Shihong，ZHUHongguang，LIN Menglan，GUO Jing，HU Yukun，MAN Shouyuan
(School ofMechanics andCivilEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Beijing 100083，China)
Abstract： The life prediction problem ofconcrete structure under slat corrosion and freezing-thawing action draws the attention ofmore
and more people，however related researches are rare．By summarizing previous researches，it could be found that the single an d two factors
freezing—thawing cycle number could be fited by a power function as N n ，an d proved that when b>0，the reliability model of concrete
could be described as 3-parameter Weibull probability models，while when b<0，it could not be described as 3-param eter Weibull distribute．
According to the present research，a reliability model of concr~e under salt corrosion and freezing-thawing action was established
and the reliability ofthe concrete under tw o factors was analyzed．The model had a satisfactory feasibility and provided references for later
researches on the life prediction of concrete under two factors freeze-thawing action．
Keywords： concrete；freezing—thawing cycle；twofactors；reliability model
北方地区盐渍土中的基础、港口工程结构长期受到
冻融循环与盐腐蚀的耦合作用，混凝土结构过早发生耐
久性破坏，工程造成了巨大的损失。与单一冻融循环不
同，盐腐蚀存在的情况使得混凝土结构破坏更加复杂，
针对这一现象众多学者分析得到了许多混凝土冻融耦
合破坏作用的机理[1-31。但混凝土是一类各项异性的材料，
结构体内存在很大的随机性，造成试件冻融破坏因素众
多，即使是在相同的浇筑条件下的试件破坏的冻融循环
次数也不尽相同，这使得用一个确定的冻融循环次数来
描述混凝土破坏不够全面并且难以预测混凝土的剩余
寿命。而且耦合破坏机理多数是从微观层次分析破坏发
展，在机理分析时运用简化后的物理模型得到的结果与
实际结果存在较大的误差，得到的模型推导的公式也过
于复杂难以用于工程实践。学者从物理化学的角度定量
的建立混凝土腐蚀与冻融作用下混凝土寿命预测的模
型有很大的难度。
收稿日期：2014-o1_28
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在混凝土寿命预测的方法中，基于统计的可靠度理
论可以很好的避免内部微观破坏机理的讨论而从宏观
的角度建立混凝土寿命的可靠度模型，并且用可靠度理
论去描述一个混凝土破坏比之前的方法更加科学。本论
文将从这一思路着手，讨论可靠度理论在腐蚀与冻融循
环作用下的适用性，并推导腐蚀与冻融作用下混凝土可
靠度模型。
1 腐蚀与冻融作用下混凝土可靠度模型
1．1 模型的选用
国外有试验[4]证明对于混凝土冻融循环作用下失效
分布模型，可以采用Weibul1分布或对数正态分布描述，
国内牛荻涛5】总结前人的试验，推导得到给定损伤量D
下三参数Weibul1分布函数，用该模型预测了不同保证
率下损伤量与冻融循环次数的关系函数；宋玉普[6_认为
冻融循环是一个疲劳损伤累积的过程，基于不同冻结温
度s与冻融次数Ⅳ关系，利用损伤等效原理得到了各温
差阶段下冻融循环混凝土结构的失效三参数Weibul1分