在役预应力混凝土结构的寿命预测论文

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混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展_金伟良

混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展_金伟良

文章编号:1000-6869(2007)01-0007-07混凝土结构耐久性设计方法与寿命预测研究进展金伟良,吕清芳,赵羽习,干伟忠(浙江大学结构工程研究所,浙江杭州310027)摘要:由混凝土结构耐久性定义入手,首先评述现有的混凝土结构耐久性设计方法,提出耐久性设计的发展应结合结构全生命周期成本(SLCC)的理念;其次总结了结构耐久性的评估和寿命预测方法的研究现状,认为耐久性的评估与寿命预测需要研究确立反映结构使用寿命的耐久性指标,并建立基于动态评估方法的寿命评估体系;最后提出上述方面发展领域尚待解决的一些基本问题,包括:界定给定环境和使用要求下的混凝土结构耐久性失效极限状态;确定表征材料与结构耐久特征的指标与参数;建立耐久性动态检测数据分析理论等。

关键词:混凝土结构;耐久性;结构全生命周期成本(S LCC);综述中图分类号:TU375 文献标识码:AResearch progress on the durability design and life predictionof concrete structuresJI N Weiliang,L B Qingfang,ZHAO Yuxi,GAN Weizhong(Department of Civil Engineering,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China)Abstract:This paper starts with the definition of concrete -struc tural durability.Then it presents that durability design method should be combined with the theory of Structural Life -Cycle C ost(SLC C)based on the survey of the recent durability design theories.Moreover,the current situation of evaluation and life prediction of durable concre te structures are summarized,which makes it necessary to determine a durability index reflecting service life and a dynamic life -assessment st,several basic problems in this domain are brought forth,including definition of durability limit state for c oncrete structures under given environmental condition and usage require ment,determination of inde xes and parameters representing the durability characters of materials as well as structures and establishment of theory for analysis of durability dynamic detection data.Keywords:concrete structure;durability;structural life -cycle cost(SLCC);summary基金项目:国家自然科学基金重点项目/氯盐侵蚀环境的混凝土结构耐久性设计与评估基础理论研究0(50538070)资助。

在役钢筋混凝土结构疲劳寿命分析

在役钢筋混凝土结构疲劳寿命分析

式 中,i n 为次数; N 为发生疲劳破坏时第 i 级应
力 幅的作 用 次数 。 当变幅荷 载为 随机荷 载时 ,; 。 n =1 线性 累 积损 伤 准则 认 为 , 当结 构 的 累积 损伤 之 和超 过某 一临界 值时 , 构发 生疲 劳破坏 。 结 () 3 结构疲 劳寿 命 疲劳寿命是指在一定的交变应力作用下结构所
的极限疲劳循环次数作为随机变量建立疲劳极限状
态方 程 , 利用 可靠 度理 论 , 对多种 工况下 结 构的疲 劳 可靠性 和疲 劳剩 余寿命 进行 分析 。 2 结构 疲劳性 能 的主要 参数 ( )疲 劳极 限强度 1 疲 劳极限 强度是 指 在规定 的循环 次 数下结构 材 料达 到破坏 时 的强度 。结 构材料 的疲 劳极 限强度 的
加载后疲劳剩余寿命的变形演变法。 本 文基于 结构 材料 的 S —N 曲线 和疲 劳分析 中
应用 比较 广 泛 的 Mie 线 性 累积 损伤 准 则 , nr 以结 构
式 中, n为荷载作用次数 ; N为在荷载作用下发 生疲 劳破坏 的次数 。 在变幅荷载作用下结构的损伤表示为
D=∑ பைடு நூலகம்) 3
的结构疲劳可靠度则是指在这些参数下的疲劳可靠
度。
结构 在 t经 历 了 n 次疲 劳 荷载 以后 , ; 假定 在未
本文采用疲劳寿命模式 。在等幅或变幅交变应
力 作用 下 , 构 的极 限疲 劳 循 环 次数 即疲 劳 寿命 是 结

来使用期 t 内的交变荷载作用次数为 n则 在未来使 ,

盯N / ( + l = ̄I 1 8 n n
F n f fx d =, ( )= o( ) x ‘ x d p )x (

混凝土结构耐久性设计及寿命预测

混凝土结构耐久性设计及寿命预测

混凝土结构耐久性设计及寿命预测摘要:当前,我国相关规范条例在考虑混凝土结构耐久性时,缺乏对混凝土结构的耐久效果在一定时间内的变化情况,与混凝土结构耐久性及使用寿命的实际要求不符。

因此,混凝土结构设计并不仅仅局限于构造设计上,而需要扩展到结构设计使用期限的可靠性上。

混凝土结构的使用寿命受多方面因素的影响,要对其结构耐久性设计及寿命做出准确的预测,就需要采取有效的方法进行研究和分析。

本文结合个人在土建施工过程中遇到的实际问题,以自有的实际施工经验为基础,展开下列论述,以期进一步规范建设标准,更好地控制施工质量,达到经济效益与工程质量共赢的目的。

关键词:混凝土结构耐久性设计寿命预测随着社会经济发展速度加快,我国交通运输能力面临巨大的挑战和考验,促使我国近年来不断兴建交通运输工程,而且交通运输项目逐年增加,为了适应交通运输事业大发展的新形势,必须进一步强化混凝土结构的强度和耐久性,提高混凝土结构在工程项目建设中的使用寿命。

本文对混凝土结构耐久性设计及寿命预测展开讨论,分析并提出增强混凝土结构耐久性和使用寿命的预测策略,不断优化建筑工程混凝土结构的质量性能,使其能够在现代建筑工程中发挥更大的作用。

一、混凝土结构质量的预防措施第一,混凝土的性能很大程度上取决于水泥的质量和数量,在保证混凝土性能的前提下,应尽量节约水泥、降低工程造价。

根据工程特点,气候和环境条件,正确选择水泥品种及强度等级,严格按照规范及设计要求,检测水泥物理性质,综合评价水泥质量的优劣,实行优胜劣汰,选择水泥供应商,确保选用水泥强度等级应与要求配制的混凝土强度等级相适应。

第二,骨料应采用级配良好,要严格按照规范及设计要求、质地坚硬、颗粒洁净的材料。

加强原材料的检测频率,减少能使水泥水化、或能降低集料与水泥石粘附性,以及能与水泥水化产物产生不良化学反应的有害物质。

第三,慎用外加剂,可在不增加用水量和水泥用量的情况下,有效地改善混凝土拌合物的工作性,同时可以提高混凝土的强度和耐久性。

混凝土结构耐久性控制措施及寿命预测

混凝土结构耐久性控制措施及寿命预测
第3 6卷 第 3 0期 20 10年 10月
山 西 建Leabharlann 筑 S HANXI ARCHI TECTURE
Vl . 6 No 3 0 3 0 1
Oc. 2 1 t 00
・4 - 7
文 章 编 号 :0 96 2 (0 0 3 —0 70 10 —8 5 2 1 )00 4 —2
混 凝 土 结 构 耐 久 性 控 制 措 施 及 寿 命 预 测
杨 海 呜
摘 要 : 出了提 高混凝土结构 耐久性 的重要性 , 绍 了影响混凝土结 构耐久性 的主要 因素 , 指 介 在此基础 上从施工质量 管
理 和 施 工 技 术 管 理 两 方 面 详 细 阐述 了提 高 混凝 土 结 构 耐 久 性 的具 体 措 施 , 并提 出 了混 凝 土 结 构 寿 命 的 预 测 方 法 , 以确 保 混 凝 土 结 构 的工 程 质 量 。
混凝土的碳化是指大气 中的 C 2 0 与混凝 土 中的 C ( H) 发 2 提 高 混凝 土结 构 耐久性 的措 施 aO 2
. 生化学 反应 , 生成 中性 的碳 酸 盐 ( c 3 , a C o ) 为使 混凝 土表 面接 触 2 1 施 工质 量 管理 质量 管理系统不 仅仅 是质 量控 制 , 要 注意质 量保证 管 理。 更 c2 o 浓度小 , 需要 在混 凝土 表面 涂抹 气密 性好 的饰 面材 料 , 碳 使
酸 气 渗 进 混 凝 土 的 数 量 减 少 , 提 高 混 凝 土 的抗 碳 化 性 能 。 以 1 1 2 碱 一 集 料 反应 ..
在建造 阶段要保证所使 用原 材料 的 品质符 合产 品标 准和设 计规
定, 不合格产 品杜绝使用 , 对商 品混凝土 的配合 比, 坍落度 应建立 复核 程序 。对保护层厚度 、 细部构造 的检查 、 钢筋配置 的核对 、 隐 蔽 工程 的验 收 , 应执行 工程监 理制 度。及时 纠正与 规范 、 均 规程 及 设计不符 的人为差错 和工作疏 忽所造成的错误 。

浅谈预应力混凝土耐久性

浅谈预应力混凝土耐久性

浅谈预应力混凝土耐久性一、概述现代预应力混凝土结构与普通混凝土结构、钢结构相比,不仅其结构性能好而且经济、节材、节能,具有广阔的应用前景。

近二十年来,预应力技术在我国的应用有了迅猛的发展,它已渗入到土木、建筑、水利及交通工程各个领域。

预应力技术己成为建设大(大跨度、大空间结构)、高(高层、高耸结构)、重(重荷载结构)、特(特种结构,如海洋平台、核电站、储液池结构等以及在钢结构、基础工程、道路、地下建筑、结构加固等工程中的特殊应用)工程不可缺少的最为重要的一种技术。

它不仅使结构性能优越,而且能发挥材料的潜能,具有较高的经济效益。

我国房屋建筑结构应用预应力技术的历史相对较短,有关预应力筋腐蚀造成整个结构破坏的例子极少,但预应力混凝土构件耐久性失效的事故时有发生,例如呼和浩特铁路局某仓库的一榀21m跨预应力混凝土梯形屋架的突然倒塌等。

然而随着服役期的增长,运量的不断提高,加之设计中对耐久性考虑的不周及施工质量的缺陷,桥梁结构的耐久性问题显得更为突出[1]。

据铁道部1994年统计,我国正在运营的有病害桥梁共6137座,占总数的18.8%,其中预应力混凝土桥梁2675座。

在全国各地建成、在建或拟建了一大批大型桥梁,它们的使用寿命都在100年以上,而钢筋(指普通钢筋和预应力钢筋)的腐蚀则是结构设计使用期内一个不容回避的问题。

据统计,建筑业消耗了全世界40%的能源和资源,节约能源和资源是执行可持续发展战略方针的重要内涵。

预应力混凝土结构作为我国土木、水利和交通工程中应用最为广泛和最具潜力的一种结构,加强其耐久性研究,对我国推行可持续发展战略将有积极意义。

二、预应力混凝土结构耐久性的特点与普通钢筋混凝土耐久性相比,预应力混凝土结构的耐久性既有相同之处,又有不同的地方,一般认为有以下两点主要的区别:(1)预应力混凝土结构施工比较复杂,技术含量较高,每一环节的疏漏都有可能使其耐久性能下降。

整体施工过程要经历多道工序,芯管的埋置、预应力筋的张拉及锚固、管道的灌浆、锚具的防腐处理等,每一道环节的质量缺陷都有可能影响结构的耐久性。

预应力混凝土桥梁的结构耐久性探讨

预应力混凝土桥梁的结构耐久性探讨

预应力混凝土桥梁的结构耐久性探讨摘要:本文探讨了预应力混凝土结构耐久性损伤的原因及提高耐久性的相关措施,可供工程参考。

关键词:预应力混凝土结构耐久性损害原因措施Abstract: This paper discusses the causes of damage of durability of prestressed concrete structure and the related measures to improve durability, can be used for engineering application.Keywords: prestressed concrete structure, durability, damage, causes, measures 中图分类号: TU377 文献标识码:A文章编号:1 引言随着桥梁结构理论、建筑材料和施工技术的迅速发展,桥梁构件越来越细薄,这不仅要求精确的结构计算和先进的施工技术,更要注意由于结构耐久性不足而导致的结构失效。

混凝土桥梁的安全运营在很大程度取决于混凝土的耐久性。

目前,我国绝大部分桥梁均采用预应力混凝土结构,在工程实际中,一般10m以上跨度桥梁均采用预应力混凝土结构。

然而,长期以来在我国预应力混凝土桥梁设计时往往仅考虑混凝土的强度指标而不重视混凝土的耐久性指标。

最新的2004版桥规才开始出现对于耐久性提出的粗略要求。

国内外统计资料表明,由于混凝土结构耐久性病害而导致的损失是巨大的。

近年来,在欧州、北美、澳大利亚、日本等十六个国家调查表明,由于水泥混凝土道路桥梁的耐久性问题进行修复或更新的投入费用,往往为当年造价的4倍或6倍以上。

总费用达数千亿美元。

在我国已经出现了许多因耐久性不良而过早报废的桥梁,例如北京西直门立交桥使用仅19年,就因严重剥蚀和钢筋锈蚀破坏等原因不得已于1999年报废重建。

据1994年铁路部门统计,我国正在运营的有病害桥梁共6137座,占总数的18.18%,其中预应力混凝土桥梁2675座。

混凝土结构使用寿命预测模型论文

混凝土结构使用寿命预测模型论文

混凝土结构使用寿命预测模型初探【摘要】纵观当前混凝土结构使用寿命预测模型的研究,分别从基于碳化的寿命预测模型、基于氯离子扩散导致钢筋锈蚀的寿命预测模型及基于混凝土损伤的寿命预测模型等方面介绍了该领域的研究进展。

提出在实际使用期内,结构往往要经历小修、中修或大修使得结构可靠度相应提高或结构劣化速度减缓,因此建筑结构的寿命预测还应考虑维修历史和效果。

【关键词】混凝土使用寿命;混凝土结构;预测模型混凝土的耐久性是其抵抗大气影响、化学侵蚀和其他劣化过程而长期维持其性能的能力。

在结构设计中,耐久性被看成是结构所需的一种功能而不是其固有的内在性能,所以耐久性又被定义为结构及其部件在各种可能导致材料性能劣化的外加因素作用下、并在预期的使用年限内维持其所需功能的能力。

而结构及其部件的使用年限(或工作寿命)则是建造完工或生产制成以后,在预定的使用和维修条件下,所有功能均满足预定要求的期限。

如何对混凝土进行寿命预测及评估是一个尚未解决的国际重大科技问题,实现混凝土的寿命预测、评估以及耐久性设计必将有力推动混凝土科技的发展。

一、基于碳化的寿命预测模型20世纪60年代,国际上一些发达国家就开始对混凝土的碳化进行了大量的试验研究及理论分析。

国内则从20世纪80年代开始了混凝土的碳化和钢筋锈蚀研究,通过快速碳化试验研究、长期暴露和工程调查,研究了混凝土碳化的影响因素与碳化深度预测模型。

当前关于混凝土碳化寿命预测模型,主要是基于fick定律的推导,即碳化深度与碳化时间的平方根成比例d= 。

;基于长期试验和快速试验,牛荻涛等对其进行了修正,即。

黄士元等考虑水泥用量、水灰比建立了碳化预测模型式中:kc为水泥用量影响系数,kc=(-0.0191c+9.311)×0.001,c为砼中水泥用量(kg/m3);kw为水灰比影响系数,kw=(9.844w/c-2.982)×0.001;k是为水泥品种系数,对于硅酸盐水泥k=1,矿渣水泥砼k=1.43,掺粉煤灰的硅酸盐水泥砼k=0.9。

预应力混凝土结构的耐久性研究综述

预应力混凝土结构的耐久性研究综述

作 者 苘升 : 承 癌 (98 )男 . 苏 南 通人 、 师 , 哀 16 一 江 讲 主要 从 事建 筑 材 料 与工 程施 土 结 构 的 耐 久 性 研 究 相 比 , 在 不 少 差 距 存
1 预应力混凝土结构 耐久性研 究的意义
随着预 应力混 凝土结 构在 各种 工程 中的广泛 应 用. 在基础设 施 中的 地位 日趋 突 出 . 目前 , 国的 基 我 础设施 建设 规模宏 大 , 年投 资超过 2万亿元 , 中 每 其 预应力 混凝土 结 构 占有 一 定 比重 , 果 能 确保 和 提 如 高其 耐久 性 , 将会 给基本 建设 带来 巨大 的经济效 益 . 预应 力混 凝 土结 构 多处 于非 常关 键 的建 设设 施 中 , 如高层建 筑 、 大型 桥梁 、 种工程 等 , 特 一旦 失事 , 给 会 人 民的生命 财产造 成 极 大 的损 失 , 预应力 混凝 土 且
究对确 保人 民生括 质量有 着积极 的作 用 .
国内外 大 量统 计 数 据 表 明 , 如果 对 预应 力 混 凝
应力混 凝土 结构 的耐久性 研究 已迫在 眉 睫 .
土结 构的耐 久性 考 虑不周 , 视 不够 , 会造 成 巨大 重 将
损失 , 而且 还会 带来 高 昂的维 修 和重 建费用 . 过去 的 经验 教训也 使 我们充 分 意识 副加 强预 应力混 凝土 结 构耐 久性研 究 是非 常必要 的 .
结构破 坏具有 无 预兆 性 和 突 发性 , 加 剧 了 预应 力 更
混凝土结 构破 坏 的危 险 , 因此 加 强预 应 力 混凝 土结 构耐 久性研 究极 为重要
学模 型也具 有 一 定 的相 关 性 . 筋 锈 蚀 与结 构 承 载 钢

在役混凝土桥梁可靠性评估与寿命预测研究

在役混凝土桥梁可靠性评估与寿命预测研究

在役混凝土桥梁可靠性评估与寿命预测研究摘要:目前在役的混泥土桥梁是交通体系中一个非常重要的部分,对在役混泥土桥梁进行可靠性评估与寿命预测的研究是非常有必要的,与整个交通系统的安全与稳定有直接的关系。

对在役混泥土桥梁的可靠性评估方法进行研究,并介绍相关的寿命预测的研究方法,为在役混泥土桥梁的工作状态与寿命预测的研究提供技术方法参考,介绍了目前存在的在役混泥土桥梁寿命预测的发展现状,并总结主要的方法类型,并针对其特点与适用性进行分析。

关键词:在役混泥土桥梁;可靠性评估;寿命预测研究桥梁是城市道路与公路交通的重要组成部分,但是由于存在荷载的变化、混泥土的碳化、钢筋的锈蚀、意外碰撞、设计标准的演变、结构的老化与病害、车辆的超负荷运输等因素的影响,桥梁的可靠性和使用寿命会随着时间的变化逐渐退化。

对于桥梁的修复和养护来说,对桥梁的可靠性和使用寿命进行有效的评估显得十分重要。

对桥梁的可靠性的评估方法有:应用模态分析法、应用系统识别法等方法。

目前,很多学者提出了相关的在役混泥土桥梁寿命的预测理论,但是对这些理论的研究大多缺少系统化的研究,停留在理论设想阶段,也很少应用于实际的工程建设当中,桥梁寿命的设计指标还有待规范化。

基于以上的原因,本文将对在役混泥土桥梁的可靠性评估及寿命预测方法的几种模型进行分析研究。

在役混泥土桥梁评估结构可靠性的现场测试结构可靠性评估的流程在役混泥土桥梁的可靠性评估的现场测试的主要方法有破坏性方法及非破坏性方法,破坏性方法是指用材料试验或极限荷载试验来验证评估结果,非破坏性方法的目的是为了测量横系梁与主梁的惯性矩及混泥土的杨氏模量。

现场非破坏性试验动载试验与静载试验两种,通过这两种试验可以检测出混泥土桥梁的一些力学性能,如桥梁的变形、加速度等。

对于每根梁的抗弯刚度的力学性能的确定可以依据系统是别法来进行分析。

对梁因荷载变化而引起的内力的变化可以根据每根梁的系统参数通过设计荷载结构分析法进行确定。

预应力混凝土结构的研究论文[全文5篇]

预应力混凝土结构的研究论文[全文5篇]

预应力混凝土结构的研究论文[全文5篇]第一篇:预应力混凝土结构的研究论文摘要对预应力混凝土结构火灾的研究现状进行了综述与分析,探讨了预应力混凝土结构火灾研究中存在的主要问题。

建议进一步研究应从预应力材料的高温蠕变性能入手,采用非线性有限元进行整体结构分析,逐步建立结构火灾的可靠度方法,并指出结构火灾的计算机仿真分析是一种重要的试验方法。

关键词预应力混凝土火灾可靠度仿真分析据公安部消防局统计,2005年全国共发生火灾235941起,死亡2496人,伤残2506人,直接财产损失13.6亿元。

近年来,预应力混凝土结构已由早期的简单构件发展为现今复杂的空间整体受力结构,以其大跨度、大空间、良好的结构整体性能以及有竞争力的综合经济效益,正逐步成为现代建筑结构形式的发展趋势,由于预应力混凝土结构的抗火性能劣于普通钢筋混凝土结构,因此开展预应力混凝土结构的火灾反应和抗火性能研究是非常有意义的。

1预应力混凝土结构火灾研究的现状国外学者对结构抗火性能的研究开展较早,始于20个世纪初,并成立了许多抗火研究组织,比较有名的有美国建筑火灾研究实验室、美国消防协会、美国的波特兰水泥协会、美国预应力混凝土协会、英国的BRE(BuildingResearchEstablishment)。

这些组织对建筑结构的抗火性能进行了系统的研究,主要体现在对建筑材料高温下的力学性能;结构、构件火灾下的升温过程及温度场的确定;火灾条件下结构和构件的极限承载能力及耐火性能方面的研究,并编订了相应的建筑规范及行业规则。

国外预应力混凝土构件抗火性能的研究稍晚于钢筋混凝土结构,主要工作始于20世纪70年代初期。

尽管早期Ashton等人的试验研究认为预应力混凝土在火的作用下存在许多问题,但其后一些学者的试验和研究表明预应力混凝土构件在火的作用下仍具有较好的工作性能。

有关文献介绍了美国进行的18个后张预应力混凝土板和梁的耐火试验。

在这些试验构件中,预应力筋分为有粘结和无粘结两种。

预应力钢筋混凝土结构的耐久性研究

预应力钢筋混凝土结构的耐久性研究

预应力钢筋混凝土结构的耐久性研究随着工业化和城市化的发展,建筑结构逐渐向大跨度、高层、重载、特殊环境等方向发展,工程质量和安全问题日益凸显。

作为结构工程设计的重要材料,混凝土的耐久性是保证工程质量和安全的重要因素之一。

预应力钢筋混凝土结构借助预应力钢筋的预加力使结构体内部有了较好的受力状态,整体结构具有更好的抗剪和抗弯能力,这种结构形式也被广泛应用于桥梁、车站、机场、污水处理厂等工程建设。

然而,随着使用年限的增加,预应力钢筋混凝土结构出现了许多耐久性问题,如钢筋锈蚀、混凝土龟裂、裂纹扩展等,导致结构的力学性能和使用寿命等方面出现了问题。

因此,研究预应力钢筋混凝土结构的耐久性具有一定的现实意义和理论价值。

一、预应力钢筋混凝土结构的耐久性问题由于预应力钢筋混凝土结构在施工前需要进行加固,所以其内部应力状态和应力分布比传统钢筋混凝土结构要合理,具有更好的力学性能,但是也存在以下问题:1、钢筋锈蚀在海滨等潮湿环境下,预应力钢筋混凝土结构容易出现钢筋锈蚀问题。

钢筋锈蚀会导致钢筋直径变小、强度下降、腐蚀产物体积增大,使混凝土超压,最终甚至导致结构崩溃。

2、混凝土龟裂由于混凝土的收缩和变形,预应力钢筋混凝土结构容易出现龟裂问题。

混凝土龟裂不仅会影响结构美观性,还会影响结构的耐久性和力学性能。

3、裂纹扩展当结构承受一定荷载或由于其他原因引起局部的应力集中时,预应力钢筋混凝土结构内部容易出现裂纹。

而且,由于预应力混凝土结构的特殊性质,裂纹会在混凝土内部快速传播,导致结构的寿命受到影响。

二、预应力钢筋混凝土结构的耐久性研究方法针对上述耐久性问题,研究者进行了许多探索和研究。

主要的研究方法如下:1、长期试验法长期试验法是针对一个结构进行长时间的观察和记录,分析结构在使用过程中出现的异常,以便更好的了解其耐久性状况。

2、数值模拟法数值模拟法通常是通过计算机模拟预应力钢筋混凝土结构的运行状态和受力情况,以便更好地分析结构中出现的耐久性问题,并探索解决这些问题的方案。

预应力混凝土结构的耐久性研究

预应力混凝土结构的耐久性研究

预应力混凝土结构的耐久性研究在现代建筑领域中,预应力混凝土结构因其优越的性能而得到广泛应用。

然而,其耐久性问题却一直是工程界关注的焦点。

耐久性不足可能导致结构性能下降、使用寿命缩短,甚至引发安全隐患。

因此,深入研究预应力混凝土结构的耐久性具有重要的现实意义。

预应力混凝土结构的耐久性受到多种因素的综合影响。

首先,混凝土材料自身的质量是关键因素之一。

混凝土的配合比、骨料品质、水泥种类等都会影响其耐久性。

如果混凝土中的水泥用量不足、骨料含泥量过高,或者使用了劣质的水泥,都会降低混凝土的密实度和强度,从而使其更容易受到外界侵蚀介质的侵入。

其次,环境因素对预应力混凝土结构的耐久性有着不可忽视的影响。

例如,处于海洋环境中的结构会受到氯离子的侵蚀,导致钢筋锈蚀;在寒冷地区,冻融循环会破坏混凝土的内部结构;而在工业环境中,化学物质的腐蚀作用也会严重损害结构的耐久性。

预应力筋的防护也是影响耐久性的重要方面。

预应力筋通常处于高应力状态,如果防护不当,一旦受到腐蚀,其性能会迅速下降。

常见的防护措施包括采用涂镀层、使用防护套管等,但这些措施在实际应用中可能会由于施工质量问题或后期的损伤而失效。

施工质量同样对预应力混凝土结构的耐久性产生直接影响。

施工过程中的振捣不充分会导致混凝土内部存在孔隙和缺陷,影响其密实性;预应力筋的张拉控制不当可能造成预应力损失过大,影响结构的承载能力和耐久性;而混凝土的养护不到位则会使其强度发展不足,抗渗性和抗裂性降低。

为了提高预应力混凝土结构的耐久性,需要采取一系列的措施。

在设计阶段,应充分考虑结构所处的环境条件,合理选择混凝土强度等级、预应力筋的类型和防护措施,并进行耐久性设计。

例如,对于处于恶劣环境中的结构,可以增加混凝土的保护层厚度,选用耐腐蚀的预应力筋。

在材料选择方面,要确保使用质量合格的原材料。

选用低水胶比、高抗渗性的混凝土配合比,使用优质的水泥和骨料。

同时,可以添加适量的外加剂,如减水剂、引气剂等,以提高混凝土的性能。

预应力混凝土的论文

预应力混凝土的论文

预应力混凝土的论文预应力混凝土是一种在现代建筑工程中广泛应用的先进结构材料。

它通过在混凝土构件承受荷载前,预先对其施加压力,从而有效地提高了构件的承载能力、抗裂性能和耐久性。

预应力混凝土的基本原理是利用高强度的钢筋或钢绞线,在混凝土浇筑前或浇筑过程中对其进行张拉,使其产生预压应力。

当构件承受外部荷载时,预压应力可以抵消一部分拉应力,从而延缓裂缝的出现和发展,提高构件的刚度和稳定性。

预应力混凝土具有众多显著的优点。

首先,它能够显著减小构件的截面尺寸,减轻结构自重,从而增加建筑物的使用空间。

例如,在大跨度桥梁和高层建筑中,采用预应力混凝土可以大大减少柱子和梁的尺寸,使建筑内部更加开阔。

其次,预应力混凝土具有良好的抗裂性能。

由于预压应力的存在,混凝土在正常使用阶段不容易出现裂缝,提高了结构的耐久性和防水性能。

再者,预应力混凝土能够提高构件的承载能力,使其能够承受更大的荷载。

此外,它还可以有效地控制结构的变形,保证结构在使用过程中的稳定性和安全性。

在实际工程中,预应力混凝土的应用非常广泛。

在桥梁工程中,预应力混凝土梁桥、斜拉桥和悬索桥等都是常见的结构形式。

预应力技术使得桥梁能够跨越更长的距离,承受更大的交通荷载。

在建筑领域,预应力混凝土被用于大型商场、体育馆、展览馆等大跨度建筑的屋盖和楼盖结构,以及高层建筑的核心筒和转换层等关键部位。

此外,在水利工程、港口工程和地下工程中,预应力混凝土也发挥着重要的作用。

预应力混凝土的施工方法主要有先张法和后张法两种。

先张法是在台座上先张拉预应力钢筋,然后浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后,放松预应力钢筋,使钢筋的回缩力通过钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土,从而在混凝土中产生预压应力。

后张法是先浇筑混凝土构件,在构件中预留孔道,待混凝土达到一定强度后,将预应力钢筋穿入孔道,然后在两端进行张拉,并用锚具将钢筋锚固在构件上,最后在孔道内灌浆,使预应力钢筋与混凝土形成整体。

预应力混凝土耐久性

预应力混凝土耐久性

预应力混凝土耐久性在现代建筑领域中,预应力混凝土凭借其优异的性能成为了众多重要工程结构的首选材料。

然而,要确保这些结构在长期使用中能够安全可靠地发挥作用,预应力混凝土的耐久性就成为了一个至关重要的问题。

预应力混凝土,简单来说,就是在混凝土构件承受使用荷载前,预先对其施加压力,以提高构件的承载能力和抗裂性能。

这种技术的应用使得混凝土结构能够更加轻盈、坚固,适用于大跨度、重载等特殊要求的建筑。

但随着时间的推移,环境因素、材料老化、施工质量等诸多因素都可能影响其耐久性,从而威胁到结构的安全性和使用寿命。

首先,环境因素对预应力混凝土耐久性的影响不可小觑。

例如,在潮湿的环境中,水分容易渗透进入混凝土内部,导致钢筋锈蚀。

钢筋锈蚀不仅会削弱其自身的强度,还会因为体积膨胀而使混凝土产生裂缝,进一步加速腐蚀过程。

此外,化学物质的侵蚀也是一个严重问题。

工业废气中的二氧化硫、氮氧化物等与雨水结合形成酸雨,会腐蚀混凝土表面,降低其强度。

在沿海地区,海水中的氯离子能够穿透混凝土保护层,到达钢筋表面,引发钢筋锈蚀。

材料的质量和配合比同样关乎预应力混凝土的耐久性。

水泥的品种、强度等级以及骨料的品质都会对混凝土的性能产生影响。

如果水泥的碱含量过高,可能会与骨料中的活性成分发生反应,导致混凝土膨胀开裂。

而骨料中的杂质含量过多,也会降低混凝土的密实度,增加其渗透性,为有害物质的侵入提供通道。

在配合比方面,水灰比的控制尤为关键。

水灰比过大,会使混凝土中孔隙增多,降低其抗渗性和抗腐蚀性。

施工质量是保证预应力混凝土耐久性的重要环节。

在施工过程中,如果混凝土的搅拌、浇筑和振捣不均匀,会导致混凝土内部存在蜂窝、孔洞等缺陷,这些缺陷为水分和有害物质的侵入提供了便利条件。

预应力筋的张拉控制不当,也会影响预应力的效果,从而降低结构的承载能力和耐久性。

另外,混凝土的养护工作也不容忽视。

养护时间不足或养护方法不当,会使混凝土不能充分水化,影响其强度和耐久性。

预应力混凝土建筑结构论文范文

预应力混凝土建筑结构论文范文

预应力混凝土建筑结构论文预应力混凝土建筑结构论文范文一、我国预应力混凝土技术发展现状1我国预应力混凝土的发展成果(1)新材料的应用解决了原来钢材强度低,供不应求的局面。

通过进口的方式,材料的强度级别基本上可以说是提高到了国际的先进水平,而且年产量在15万吨以上。

基本可以满足国内发展的需要,并且超出的部分可以进行出口。

所以说新材料的应用对于我国混凝土的发展有很大的促进作用。

(2)预应力施工中的关键技术得以解决。

我国现在已经能够自主生产千斤顶、各类锚具等等。

锚具的产量也十分高,可以说在世界上也占有一定地位,生产量在国际领先,基本解决施工中的关键技术问题。

(3)规范规程已经基本配套。

在现在这样好的发展形势下,我国已经初步的制定了很多相关的规定,基本上能够满足设计的需要,至少能为工程的设计提供一些参考,也对工程的安全性提供了强有力的保障。

(4)建造了一大批具有国际先进水平的结构。

因为预应力的混凝土结构比较结实和耐用,有很多优点,所以我国很多高难度的建筑都使用预应力混凝土的结构。

比如说比较有名的杨浦、南浦大桥、上海电视塔等等。

在某种程度上说明我国在预应力混凝土的使用上已经在进步,并且逐步培养高水准的设计施工队伍。

这样对于预应力混凝土的应用也有很好的促进作用。

根据不完全的统计,我国在无粘结的预应力混凝土方面发展的很快,无粘结涂包的生产线就已经有30多条,年涂包量超过12000吨。

2我国的预应力混凝土技术弱于国外(1)设计总体水平有差距。

对于预应力混凝土的特点我们还不能很好的掌握,所以说我们还在摸索阶段,而且我们的混凝土标准程度也不高,在国际上还没有达到平均水平,而且在单位建筑面积内统计使用的钢材的数量在很大程度上高于国外的基本标准,所以从某种程度上来说,设计理念和规范还有待完善和补充。

(2)预应力房屋建筑结构形式单一,造价普遍偏高。

我国现在拥有的预应力的建筑仍然是很古老的旧建筑,比较传统并且还是钢筋混凝土的结构模式。

预应力混凝土的论文

预应力混凝土的论文

预应力混凝土的论文在现代建筑工程领域中,预应力混凝土作为一种重要的结构材料,发挥着举足轻重的作用。

它不仅能够提高建筑物的承载能力和耐久性,还能有效地减少裂缝的产生,增加结构的稳定性和安全性。

预应力混凝土的基本原理是在混凝土构件承受荷载之前,预先对其施加一定的压力,使其在工作状态下能够更好地抵抗拉应力。

这种预先施加的压力可以通过张拉高强度钢筋或钢绞线来实现。

当构件承受外部荷载时,预先存在的压应力能够部分或全部抵消由荷载产生的拉应力,从而显著提高混凝土构件的性能。

预应力混凝土具有众多优点。

首先,它能显著提高构件的抗裂性能。

普通混凝土在受拉时容易出现裂缝,而预应力混凝土通过预先施加的压力有效地控制了裂缝的产生和发展,使得构件在使用过程中保持较好的整体性和耐久性。

其次,预应力混凝土可以增大构件的跨度和承载能力。

由于其优越的力学性能,能够建造出更大跨度的桥梁、屋架等结构,满足现代建筑对于空间和功能的需求。

再者,它还能减轻结构自重。

通过合理设计预应力的分布,可以在保证强度的前提下减少混凝土和钢筋的用量,降低建筑物的自重,节省材料成本。

在实际应用中,预应力混凝土有着广泛的场景。

在桥梁工程中,预应力混凝土梁桥、斜拉桥和悬索桥等结构形式屡见不鲜。

例如,著名的苏通长江大桥就大量采用了预应力混凝土技术,其主跨达到了 1088 米,是当时世界上跨度最大的斜拉桥之一。

在房屋建筑中,预应力混凝土楼板、大梁等构件能够提供更大的无柱空间,增加建筑物的使用灵活性。

此外,在水利工程、地下工程等领域,预应力混凝土也发挥着重要作用。

然而,预应力混凝土的施工过程相对复杂,需要较高的技术水平和严格的质量控制。

预应力钢筋的张拉工艺是施工中的关键环节,包括先张法和后张法两种。

先张法是在台座上先张拉钢筋,然后浇筑混凝土,待混凝土达到一定强度后放松钢筋,使钢筋的回缩力传递给混凝土;后张法则是先浇筑混凝土构件,预留孔道,待混凝土达到规定强度后,在孔道内穿入预应力钢筋并进行张拉,然后用锚具将钢筋锚固在构件上。

预应力混凝土结构的耐久性研究

预应力混凝土结构的耐久性研究

预应力混凝土结构的耐久性研究随着城市化的加速和工程建设的不断推进,建筑结构的耐久性越来越成为一个重要的问题。

作为建筑结构领域里的新兴技术,预应力混凝土结构在耐久性方面具有很大的优势。

本文着重探讨预应力混凝土结构的耐久性研究。

一、预应力混凝土结构的定义和特点预应力混凝土结构是指在混凝土固化前就施加外部预应力的混凝土结构。

与普通混凝土结构相比,预应力混凝土结构具有以下几点明显的优点:1. 抵抗荷载能力和承载能力优异在预应力混凝土结构中,混凝土已经承受了预先加压力,使其能够承受更大的荷载能力和承载能力。

2. 增强混凝土的拉伸性预应力混凝土结构通过施加预应力,增强了混凝土的拉伸性能,这使得结构对外力的响应更加灵活。

3. 减小变形和裂缝预应力混凝土结构的预应力也可以减少结构的变形和裂缝,在一定程度上增加混凝土结构的耐久性。

二、预应力混凝土结构的耐久性研究预应力混凝土结构的耐久性与其他混凝土结构类似,但也具有其自身的特殊性。

因此,对预应力混凝土结构的耐久性研究具有重要的理论和应用意义。

1. 钢束锈蚀对预应力混凝土结构耐久性的影响在预应力混凝土结构中,钢材所起的作用极为重要,因为钢材既起到了预应力的作用,又是预应力混凝土结构的主要构件。

但是随着时间的推移,使用时长的增加和恶劣的环境条件,钢材很容易产生锈蚀。

因此,钢束锈蚀是导致预应力混凝土结构耐久性降低的主要原因之一。

当前,已有学者提出了一系列的钢束锈蚀对预应力混凝土结构耐久性的研究方法,并且取得了一定的成果。

例如,采用碳纤维增强钢板的方法可以有效减少锈蚀问题,从而提高结构的耐久性。

2. 各种混凝土材料对耐久性的影响预应力混凝土结构的耐久性受到各种混凝土材料的影响。

如何选用合适的混凝土材料和设计合理的混凝土配合比,可以有效提高预应力混凝土结构的耐久性。

目前,混凝土材料的耐久性研究成为了一个热点。

采用新型的高效混凝土,例如氟碳树脂、硅酸盐水泥等,也可以在一定程度上提高预应力混凝土结构的耐久性。

混凝土耐久性与寿命预测

混凝土耐久性与寿命预测

土木工程材料结课论文题目:混凝土耐久性与寿命预测摘要摘要:实现混凝土工程的高耐久和长寿命是效益巨大的节能减排和可持续发展之举措, 混凝土的耐久性成为影响混凝土技术未来发展的关键技术已成为共识。

混凝土结构的耐久性问题是一个十分复杂的工程问题,不仅影响到结构的使用寿命,更加影响到整个社会的经济效益。

本文介绍了混凝土结构耐久性的研究现状,详细阐述了混凝土结构耐久性的影响因素、研究方法以及耐久寿命的定义,重点介绍了混凝土结构材料耐久寿命预测的研究方法,最后提出了混凝土结构耐久性需进一步研究的问题。

关键词:混凝土;耐久性;研究现状;寿命预测水泥混凝土以其原材料易得、易浇注成型、适应性强、性价比高、综合能耗低等优点而成为当今世界上应用最广泛、用量最大的建筑材料。

尽管现代材料科学发展日新月异, 但仍然没有科学家能预言可替代水泥混凝土的建筑材料新品种。

从20 世纪30 —40 年代开始,西方国家出于战后重建、工业化、城市化以及能源开发的需要, 用混凝土修建了大量的基础设施, 混凝土用量持续增长。

之后, 发展中国家经济的强劲增长进一步助推了混凝土用量的迅猛增长。

1987 年, 美国国家材料顾问委员会提交的调查研究报告使混凝土结构的耐久性在美国乃至世界范围内引起轰动。

该报告指出, 大约25.3 万座混凝土桥梁的桥面板, 其中部分仅使用不到20 年就已经发生不同程度地损坏, 使用年限远低于40 ~50 年的设计寿命。

大量混凝土结构过早出现严重劣化引起了世界范围内对混凝土耐久性的高度关注, 不仅是因为需要花费巨资修补加固甚至重建, 还在于当今世界人口膨胀、能源供应紧张、环境污染、温室效应导致的气候变暖和生态恶化对可持续发展的迫切需要。

混凝土耐久性成为关注焦点促进了世界范围内混凝土理论和技术的快速发展和进步, “混凝土耐久性的整体论模型”、“混凝土结构的寿命预测”、“混凝土结构寿命周期评价(影响评价、成本分析)”等新认识、新方法的出现, 将会为克服混凝土结构在服役过程中的过早劣化问题、实现混凝土技术的可持续发展提供强有力支撑。

建筑行业预应力结构的耐久性与保养探讨

建筑行业预应力结构的耐久性与保养探讨

建筑行业预应力结构的耐久性与保养探讨引言建筑行业中的预应力结构具有优秀的承载能力和耐久性,但在长期使用和自然环境的影响下,其耐久性会受到一定程度的影响。

为了保证预应力结构的安全和延长其使用寿命,必须进行定期的保养和维修。

本文将讨论建筑行业中预应力结构的耐久性问题,并提出一些保养措施。

1. 预应力结构的耐久性问题预应力结构在使用过程中会受到多种因素的影响,包括荷载、温度变化、湿度变化等。

这些因素会导致预应力结构的变形、开裂和腐蚀等问题,从而影响其耐久性。

1.1 荷载影响预应力结构常常承受大的荷载,如自重、活荷载和风荷载等。

长期超载或频繁荷载变化会导致预应力结构的变形和开裂,降低其耐久性。

1.2 温度变化影响温度变化是影响预应力结构的重要因素之一。

温度变化会导致结构的收缩和膨胀,从而引起变形和开裂。

特别是在高温环境下,预应力结构的耐久性更容易受到影响。

1.3 湿度变化影响湿度变化也会对预应力结构的耐久性产生一定的影响。

潮湿环境会导致结构中的预应力钢束腐蚀,进而引发结构的损坏。

2. 预应力结构的保养措施为了保证预应力结构的耐久性和延长其使用寿命,需要采取一系列的保养措施。

2.1 定期巡检定期巡检是保养预应力结构的重要手段之一。

通过定期巡检,可以及时发现结构的变形、开裂和腐蚀等问题,并进行相应的修复和维护。

2.2 防水处理预应力结构中的预应力钢束是容易腐蚀的部位,因此需要进行防水处理。

可以采用防水涂料、防水卷材等材料对预应力钢束进行保护,防止水分侵入。

2.3 维护预应力力量预应力结构中的预应力力量需要定期检查和调整。

如果预应力力量过大或过小,都会影响结构的耐久性。

因此,需要对预应力力量进行检测和调整,保证其在合理范围内。

2.4 补强和修复如果预应力结构出现了变形、开裂和腐蚀等问题,需要及时进行补强和修复。

可以使用钢板、碳纤维等材料对结构进行加固,修复其损坏部位。

2.5 加强管理预应力结构的保养还需要加强管理工作。

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在役预应力混凝土结构的寿命预测摘要:本文介绍了影响在役预应力混凝土结构耐久性的众多因素,并通过算例分析,阐述了在役预应力混凝土结耐久性的评估等级,从而给出了其寿命预测的方法。

关键词:在役预应力混凝土结构耐久性寿命预测中图分类号:tu378文献标识码:a 文章编号:abstract: this paper introduces numerous factors that influent prestressed concrete structure in service durability.and through the analysis of the example, elaborated in the concrete structure durability assessment grades, which gives its life prediction method.key words: prestressed concrete structure inservice;durability;life prediction1 概述建筑结构与其他产品一样,都具有使用寿命,建筑结构的使用寿命可分为自然寿命和无形寿命[1]。

建筑结构的自然寿命也称为结构的使用寿命或耐久年限。

对于已经使用一个时期的旧建筑物,将在正常使用和正常维护条件下,仍然具有预定使用功能的时间称为结构的剩余使用寿命或剩余耐久年限。

无形寿命是指建筑结构尚未达到其自然寿命之前,由于各种原因终止其原有使用功能的时间。

使用寿命可以从不同的角度定义和分类。

在英国的建筑物耐久性标准中[2],提出了要求使用寿命、预期使用寿命、设计寿命的不同概念。

对预应力混凝土结构而言,有种种原因可以造成使用寿命的终结,例如,因材料劣化导致承载力降低而不能满足安全要求;因氯离子渗透到钢筋表面且其浓度超过一定值使钢筋锈蚀的危险性达到难以捉摸的地步;因继续进行维修的费用过大达到人们难以承受的程度;因外观陈旧达到不能接受的程度;因建筑用途不能满足要求等。

英国的 somerville[2]从使用寿命终结的角度出发,将使用寿命分成以下三类:技术性使用寿命、功能性使用寿命、经济性使用寿命。

目前,人们所说的使用寿命基本上是指结构的技术性使用寿命。

结构的使用寿命或耐久年限的定义为建筑结构在正常使用和正常维护条件下,仍然具有其预定使用功能的时间。

根据这一定义,在进行结构寿命预测之前,首先必须明确结构的预定功能是什么,如何判断结构的功能失效,即耐久性极限状态的定义,这是结构寿命预测和剩余寿命评估的关键。

如前所述,影响预应力混凝土结构耐久性的因素众多,有内在的因素,如混凝土的水灰比、保护层厚度、最大裂缝宽度、混凝土的浇筑及养护质量等;也有来自外在的因素,如环境侵蚀条件、环境相对湿度及温度等。

此外,对于后张预应力结构,还有预应力筋的防腐及锚固状况、管道灌浆密实度等。

在对预应力结构进行耐久性评定时,不可能也没有必要对所有影响因素都加以考虑,而只能考虑其中的主要因素。

2 影响预应力混凝土结构耐久性因素的模糊特征函数从理论上讲,当碳化深度达到力筋表面时或力筋表面的 cl- 含量达到临界值时,预应力筋表面的钝化保护膜将遭到破坏,导致预应力筋开始腐蚀,这种状态称为预应力结构的耐久性极限状态。

但是,实际工程调查表明:某些使用二、三十年的预应力构件,虽然碳化深度早已达到了预应力筋表面或力筋表面的 cl- 含量已超过了临界值,却未发生耐久性失效。

分析其原因,主要是由于预应力筋没有具备腐蚀的环境条件,即适宜的湿度及氧的供应。

预应力筋腐蚀速度可表示为[3]。

(2-1)式中—阴极电位;—阳极电位;r—阴极、阳极间电阻。

从上式可以看出,若混凝土长期处于干燥环境中,即使预应力筋己经脱钝,由于阴、阳极间具有相当高的电阻,使腐蚀电流受电阻控制,预应力筋腐蚀的可靠性也很小。

加大混凝土的保护层厚度,增加混凝土的密实性,可使外界介质(如氧的供应)渗入困难,从而抑制阴极过程,降低预应力筋的腐蚀速度。

相对而言,最大裂缝宽度对预应力筋腐蚀速度的影响则很小。

大多数情况下,预应力筋腐蚀速度受两种效应的共同作用。

因此,预应力筋的腐蚀速度与周围混凝土的相对湿度、混凝土的水灰比、保护层厚度、最大裂缝宽度及混凝土的质量有关。

许多研究表明:采取降低水灰比、增加保护层厚度、控制最大裂缝宽度、提高混凝土的浇筑及养护质量等措施会大大降低预应力筋的腐蚀速度;相反,会增大预应力筋的腐蚀速度。

但是,这些因素对耐久性的影响程度难于定量表示,具有模糊性,因此,通常采用模糊数学的方法来评价它们对结构耐久性的影响。

若以d表示预应力结构耐久性失效的模糊集合,用表示因素(i=1,2...n)对结构耐久性的影响程度,称之为模糊特征函数。

若接近于1,说明因素属于d的程度越大;若接近于0,表明因素属于d的程度很小,即该因素对结构耐久性失效的贡献很小。

各影响因素模糊特征函数的参数应通过对大量试验及工程调查结果的统计分析确定,在研究因素的影响时,首先应固定其它主要影响因素,改变因素的值,以比较其对耐久性的影响程度。

根据现有试验及工程调查结果,前人经分析,对上述主要影响因素给出如下的模糊特征函[4]:1)相对湿度:(2-2)2)水灰比:(2-3)3)最大裂缝宽度:(1)碳化侵蚀环境:(2-4)(2) cl- 侵蚀环境:(2-5)4)混凝土保护层厚度c:(1)碳化侵蚀环境:(2-6)(2) cl- 侵蚀环境:(2-7)5)混凝土浇筑及养护质量:如前所述,由于混凝土的实际强度在一定程度上能反映具有相同水灰比的混凝土质量的好坏,因此,这里用混凝土实际强度等级与计算值的比值来间接地表示混凝土浇筑及养护质量,即:(2-8)若,取。

式中—混凝土的实际强度等级;—水泥标号的标准值。

6)管道灌浆质量:(2-9)灌浆密实时,取=1.0;不密实时应予折减。

7)环境温度t:许多试验证明:温度升高,腐蚀速度加快。

因此,引入环境温度影响系数来表示温度对结构耐久性失效的影响程度,见下式:(2-10)3 预应力混凝土结构耐久性评估:3.1 单因素作用下结构耐久性模糊失效概率影响预应力结构耐久性的因素不是孤立的,而是相互联系、相互作用的。

首先假定其它因素对结构的耐久性失效不产生影响,仅研究单一因素的作用。

若以表示因素的概率密度函数,则仅作用下结构耐久性模糊失效概率由下式求得[5]:(3-1)式中为影响因素引起结构耐久性失效的概率;可根据所评定结构的实测结果统计求得,一般近似取为正态分布或对数正态分布。

3.2 各因素间的相互关系从上述分析可以看出,预应力结构的力筋脱钝后,影响其腐蚀速度的因素可分为两大类:一类为内在因素,如混凝土保护层厚度、水灰比、最大裂缝宽度以及混凝土的浇筑和养护质量;另一为外部因素,即环境相对湿度及温度。

内因是决定力筋腐蚀速度的根本,外因则对力筋的腐蚀起催化作用。

经分析用图5-1表示各主要影响因素对结构耐久性失效所起作用的逻辑关系,其中各内在因素之间为并联关系,内在因素与外在因素间则为串联关系。

3.3 多因素作用下结构耐久性综合评估事实上,混凝土保护层厚度、水灰比、最大裂缝宽度、混凝土浇筑水灰比及养护质量、环境相对湿度、温度以保护层厚度及灌浆质量等因素对结构耐久性都会相对湿度环境温度产生重要影响,因此,应考虑它们的混凝土质量综合作用效应。

设、分别表示内裂缝宽度在因素及相对湿度作用下结构耐久性失效概率,则:图 3-1 各影响因素间的逻辑关系图(3-2)式中为因素对结构耐久性失效所占的权数,可根据大量试验及工程调查结果分析求得。

当缺少大量统计资料情况下,可通过分析单影响因素对结构耐久性的损伤程度,结合现有的试验及调查结果由经验确定。

(3-3)多因素作用下结构耐久性模糊失效概率为:(3-4)式中—多因素作用下结构耐久性失效概率;—环境温度影响系数。

3.4 评估程序及等级划分对在役预应力混凝土结构耐久性进行评估,主要包括以下几方面的内容[6]。

(1)裂缝情况调查。

包括最大裂缝宽度,裂缝的类型、位置、分布特征等;(2)力筋腐蚀状态的调查。

包括碳化深度,力筋表面的cl- 含量,力筋的锈蚀状况等;(3)实测混凝土保护层厚度、混凝土实际强度等级、管道灌浆密实状况等;(4)有关资料的收集。

如混凝土水灰比及当地平均相对湿度;(5)单因素作用下结构模糊失效概率的计算;(6)根据上述调查、分析和计算,对结构进行综合评定。

按上述步骤可以求得被评定结构的耐久性失效概率,但是,人们更习惯于以分级形式表达的评定结果,为此,对上述评定结果尚需进行等级划分,以便与现行的的鉴定标准及规范相一致。

文献[7]根据建筑物可靠性综合评定等级的原则,将结构耐久性等级分为下述三级:(1)耐久性等级a:结构性能满足设计要求或下一目标使用年限的使用要求,可继续使用;(2)耐久性等级b:结构性基本能满足设计要求或下一目标使用年限的使用要求,针对局部进行处理或维修后,可继续使用;(3)耐久性等级c:结构性不能满足设计或使用要求,需要进行加固或拆除。

并规定时属a级;时属b级;时属c级。

算例分析:某一预应力混凝土屋架,处于室内环境,屋架下弦底面及侧面混凝土保护层厚度均为25mm,使用时间23年后,经检侧跨中下弦底面最大裂缝宽度为0.23mm。

碳化已达到高强钢丝表面,仅出现微锈,混凝土实际强度等级为c32,且灌浆密实、锚固可靠。

己知混凝土水灰比,当地相对湿度rh分布(以月计)见表3-1,环境年平均温度t=13.5℃,试对其进行耐久性评估。

环境相对湿度分布表 3-1相对湿度(%)(30~35)(35~40)(40~45)(45~50)(50~55)(55~60)(60~65)(65~7 0)出现频率(%) 0.93.56.6 10.2 18.1 36.2 16.7 7.8解:(1)内因作用下耐久性失效概率首先确定各影响因素的权重系数,这里取 kc=0.35、 kw/c=0.27 、 kfcu=0.23、=0.08、 kξ=0.07 ,则:=0.35×0.50+0.27×0.80+0.23×0.005+0.08×0.533+0.07×1=0.50479(2)相对湿度作用下耐久性失效概率 pdii=0.362×0.0714+0.167×0.2143+0.078×0.3571=0.0895(3)各因素综合作用下耐久性失效概率=0.9064×0.5049×0.0895=0.041<0.10因此,该榀屋架耐久性等级属a级,可继续使用。

从上述分析可以看出,环境相对湿度及各影响因素的权重系数是影响评估结果的重要指标。

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