:根据氯 离子侵 蚀环境 下混凝 土结构 中钢 筋锈蚀 的发生和发展 ,分析 了结构性 能的衰退过程 ,得到 了氯 离子侵蚀 环境下结构耐久性寿命评估模型 。考虑到寿命 评估模 型 中主要 参数的不确定性影响 ,基 于 MonteCarlo原 理 ,采 用 CrystalBall软 件 对 混 凝 土 构 件 进 行 了 随 机模 拟 。随 机 模 拟 结 果 显 示 ,保 护 层 厚 度 及 氯 离子 浓 度 是 影 响 氯 离 子侵蚀 环境下混凝土结构耐久性寿命 的重要参数 。 关 键 词 :混 凝 土 结 构 ;氯 离 子 ;耐 久 性 ;寿命 评 估 ;随 机 模 拟 Abstract: e degenerativeprocessesofstnmtureperformancesareanalyzed accordingtotheoccurrenceand devel— opmentofsteelbarscorrosion ofconcretestructuresunderthechloridecorosion environment。andthe modelsofstructure durabilityservicelifeassessmentaresummarized.Consideringtheuncertainfactorsofdurab ilityservicelifeprediction,the concrete structuralmembe~ are stochastically simulated using CrystalBallsoftwarebased on Monte Carlo principa1.The simulationresultsshowt}lattheconcretecoverthicknessandchlorideconcentrationarethemajorflactorsofdurab ilityser— vicelifeassessmentofconcretestructuresunderthechloridecorosionenvironment. Keywords:Reinforced concretestru cture;Chloride;Durability;Lifeassessment;Stochasticsimulation 中 图分 类 号 :TU375 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1000—4637(2012)06—15—04 0 前 言氯 离子 侵 蚀 环境 下 的结 构 ,如海 港 、码 头 、大 坝 等在使用过程 中容易遭受氯离子侵蚀 ,从而引起钢 筋 锈 蚀 ,在 没 有 达 到 使 用 寿命 前 已严 重 老化 ,带 来 很 大 的经 济损失 。 氯离子侵蚀环境下钢筋混凝土结 构的耐久性 寿命评估已成为国内外学者关注的课题I 。吴瑾等 人[3]通过分析混凝土表面浓度 、扩散系数 、混凝土保 护层 厚 度 等参 数 的随 机性 ,建 立 混 凝 土 中氯 离 子 浓 度 分布 的随 机模 型 ,评 估 了氯 离子 环 境下 钢筋 混 凝 土结构耐久性寿命 。刘沐宇等 采用改进 的层次分 析法 确 定 指标 权 重 ,引入模 糊 数 学 方法 对 武 汉 市南 太 子湖大 桥生命 周期环 境影 响进行 了综 合评价 。 Nguyen等同进行了不 同掺合物的混凝土 中氯离子渗 透性能的试验研究 ,将氯离子 的渗透性用于混凝土 结构的服役寿命预测。Carlo等[61运用模糊集理论进 行 了氯 盐 侵 蚀 环境 下 钢 筋 混 凝 土 结 构 的模 糊 寿 命 预 测 。目前 ,世 界 发 达 国家 在 经 过了 大 规 模 的新 建 之 后 ,已将 重 点转 向对 旧建筑 的 维修 、加 固和 改 造 上 , 改建不仅 比新建投资更小 ,而且可以更快地收回投 资 。 要想 科 学 地 制定 既 有服 役 结 构 的维 修 、加 固及 改造 方案 ,就需 对其 进行 耐久 性寿命 评 估 。然 而 ,实 际工 程 结构 遭 受 的破 坏 与其 所处 环 境 密切 相 关 ,是 环境 条件 与 多 重 因素 (包括 偶 然 因素)共 同作 用 的结 果 ,存 在大 量 随机性 和模糊 性 。因此 ,有必要 研究 一 种 考 虑 不 确 定 性 参 数 影 响 的 基 于 随 机模 拟 的 混 凝 土结构耐久性寿命评估方法 。 笔 者通 过 分 析氯 离 子 侵 蚀 环 境 下 混 凝 土 结 构 性能 的衰退过程 ,得 到耐久性寿命评估模型 ,考虑 不确定性因素影响对耐久性寿命 阶段进行 随机模 拟 ,使 预 测 的耐 久性 寿命 建 立在 失 效 概率 和可 靠度 的基 础上 。 1 结构 性 能衰 退过 程 海 洋环 境 下 ,氯 离子 极强 的穿 透力 和 去 钝化 作 用使结构中钢筋产生锈蚀。锈蚀一旦发生 ,其体积 将逐渐膨胀 ,随之保护层开裂 、剥落甚至使结构失 效 。钢 筋锈蚀 是 海工结 构 耐久性 差 和提前破 坏 的主 要 原 因 ,是 决定 海工 结 构 服役 寿命 的关 键 。对 于 氯 离 子 侵蚀 环 境下 的混凝 土 构件 ,分析 钢 筋 锈蚀 的发 生 和发 展过 程 ,其 性 能退化 过程 可 以 由图 1表 示 。 根据结构所处环境及使用要求 ,可 以选择不同 的劣 化 过程 作 为极 限 状态 。 目前 ,国 内外 钢筋 锈 蚀 耐久性 极 限状态 有 以下几 种 :
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