基于小波神经网络锈蚀钢筋强度预测研究

为研究氯离子侵蚀和混凝土碳化综合作用下既有钢筋混凝土桥梁中锈蚀引起的钢筋屈服强度的退化,基于拆除两座旧桥主要承重构件中钢筋锈蚀影响因素的无损检测以及锈蚀钢筋拉伸试验,考虑混凝土碳化、氯离子侵蚀、保护层厚度以及混凝土强度等因素综合影响,利用小波神经网络在非线性建模中收敛迅速等优越性,提出了基于小波神经网络来预测既有钢筋混凝土桥梁中钢筋屈服强度方法。研究表明:锈蚀率较小情况下,锈蚀引起钢筋屈服强度的下降并不显著。该预测方法可以考虑不同环境对混凝土桥梁中钢筋锈蚀的综合影响,精度满足要求,具有较好的适用性。     

基于长期性能的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力数值分析

在外部侵蚀介质及荷载的作用下,钢筋混凝土结构或构件内的钢筋会发生锈蚀,导致结构性能劣化、承载能力降低。对其承载力的衰减程度进行数值定量分析是混凝土结构长期性能中待解决的关键问题之一。研究影响锈蚀钢筋各项参数中混凝土结构物长期性能的主要指标,基于锈蚀钢筋的退化本构模型及混凝土的时变损伤本构模型,考虑钢筋与混凝土在不同锈蚀率下的粘结强度关系,进行了锈蚀钢筋混凝土构件承载力时变衰减数值模拟,并通过回归分析建立了锈蚀钢筋混凝土梁极限承载力时变模型。分析模型可应用于已有混凝土梁式构造物的锈蚀后结构承载力计算与评定工作。     

海底隧道寿命影响因素敏感性的灰色关联研究

基于灰色关联模型原理,选择厦门海底隧道为实例,以海底隧道主要寿命影响因素（包括衬砌结构表面氯离子浓度、钢筋开始锈蚀时其表面氯离子临界浓度、混凝土扩散系数和钢筋保护层厚度）为子序列、以结构寿命为母序列、以极差法为数据转化方法、以关联度为评价准则,对各因素的敏感性进行研究。结果表明：衬砌表面氯离子浓度和临界浓度对海底隧道寿命影响最为敏感、混凝土扩散系数和结构保护层厚度影响程度略小。     

滨海大桥混凝土结构耐久性检测与评估

针对日照沿海1994年建成的付疃河旧桥和小海河旧桥的服役环境条件进行分析,测试了桥梁混凝土结构的强度、保护层厚度、碳化深度和游离氯离子浓度。研究结果表明:桥梁混凝土保护层厚度不足是导致其耐久性损伤的一个重要原因。对于潮差区和浪溅区桥梁混凝土,氯离子渗透导致钢筋锈蚀是其破坏的主要原因。对于大气区桥梁混凝土,碳化是导致混凝土破坏的主要原因。     

大气环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析

为实现大气环境混凝土碳化作用时混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析的目标,给出耐久性退化过程中3个关键时刻的计算数学模型和截面退化的模拟方法.以一座预应力混凝土连续梁为对象,利用材料退化数学模型和混凝土桥梁耐久性分析程序,研究保护层厚度、CO2浓度、大气温度、大气湿度和混凝土强度等主要设计参数对混凝土桥梁耐久性能的影响程度.分析结果表明:在整个退化过程中,保护层厚度对整个过程都有显著影响,CO2浓度和混凝土强度分别对钢筋开始锈蚀时刻和钢筋锈蚀速率有显著影响,大气温度和大气湿度对整个过程均无较大影响.增大保护层厚度和采用高强度混凝土可明显改善大气环境下混凝土桥梁的耐久性能.     

基于双G断裂准则的钢筋混凝土结构锈胀寿命预测

基于文献[1]提出的腐蚀钢筋混凝土钢筋锈胀力的公式,利用断裂力学理论推导了锈蚀钢筋混凝土构件裂缝扩展应变能释放率的表达式,应用双G断裂准则对锈蚀钢筋混凝土结构的裂纹扩展寿命进行了预测,分析了裂纹扩展寿命与混凝土强度等级,保护层厚度和钢筋直径的定量关系。结果表明：构件初始裂纹长度时锈胀的起裂、稳定扩展和失稳扩展寿命影响非常严重;钢筋直径和混凝土强度等级的增加会引起裂纹扩展寿命的增加,随着混凝土保护层厚度的增大,裂纹扩展寿命略有下降趋势。因此,为提高混凝土结构的耐久性,合理设置混凝土保护层厚度是至关重要的。     

氯离子环境下既有钢筋混凝土桥梁耐久性的概率分析

分析讨论了钢筋脱钝的氯离子临界浓度，基于既有钢筋混凝土桥梁的实测数据，以Fick第二扩散定律导出的氯离子扩散数学模型为基础，对氯离子浓度和氯离子扩散系数进行优化计算确定。另外，将氯离子临界浓度值视为因暴露区域而变的定值，混凝土保护层厚度和计算模式不确定性系数视为随机变量，以同一座桥梁一定区域内的混凝土表面氯离子浓度和氯离子扩散系数为一个确定的值，建立了氯离子环境下钢筋脱钝的时变概率模型。以一座实际的桥梁为例，计算了在t年时钢筋脱钝概率的预测值。该钢筋脱钝时变概率模型可用于近海环境下混凝土桥梁中钢筋脱钝的预测，以及既有钢筋混凝土桥梁结构的耐久性评估，从而可以揭示结构潜在的危险，为及时做出维修加固决策提供重要的依据。     

大气环境下钢筋混凝土T梁桥时变可靠性分析

综合考虑了大气环境下混凝土损伤和钢筋锈蚀等因素引起结构性能的退化,并结合服役梁桥时变可靠度分析的特点,建立了既有钢筋混凝土T梁桥的时变抗力计算模型,研究了其可靠度随时间的变化规律.结合一座在役T梁桥,基于Monte-Carlo模拟,计算得到了其可靠指标的时变曲线,结果与实际情况相符,验证了该模型的正确性与可靠性.最后,对影响结构性能的主要参数钢筋初锈时间、交通量与保护层厚度进行了敏感性分析,发现实桥超载是该桥维修加固的主要原因.     

结构材质状况耐久性检测及综合评定实例在钢筋混凝土T型梁桥的应用

以某钢筋混凝土T型梁桥的检测为例,介绍混凝土旧桥表观损伤、强度、钢筋锈蚀电位、氯离子含量、钢筋分布及保护层厚度、混凝土碳化深度、电阻率、内部缺陷和表层损伤等的检测方法与评价指标及结构或构件的耐久性综合评定方法。     

钢筋锈蚀量对周围混凝土应力场的参数敏感性分析

通过对钢筋锈蚀产生的膨胀产物用虚拟径向位移表示,变化虚拟径向位移达到对周围混凝土应力场影响的分析,模拟了多根锈蚀钢筋对周围混凝土应力场的影响,与设计中常规的钢筋分布相符,用应力路径的方式显示钢筋附近混凝土的应力变化,尤其是保护层附近混凝土剖面应力的变化值,清楚地了解到保护层最外缘混凝土的应力分布,可以判断分布钢筋锈蚀对表层混凝土的破坏位置,验证了用有限元方法分析混凝土应力场参数敏感性分析的可行性。     

近海桥梁墩柱钢筋保护层质量调研及后期施工建议

在服役15a的近海公路桥梁拆除之前,对墩柱钢筋保护层质量进行了详细调研,发现钢筋笼偏位明显,钢筋保护层厚度离散系数高达32%。个别墩柱混凝土开裂,裂缝表面宽度超过0.3mm,裂缝锋面抵达钢筋表面,但该处的钢筋锈蚀程度与相邻未开裂部位的差异不明显。在现场用(JTJ270-98)规定的"混凝土中钢筋半电池电位测定"得到了与实际相反的结果,而将保护层混凝土浸润饱和之后测半电池电位,判定的钢筋锈蚀状况与实际一致。     

公路桥梁结构材质状况耐久性检测及综合评定方法研究

针对目前旧桥承载能力评定方法存在的不足,克服需大量借助昂贵荷载试验进行旧桥承载能力鉴定的缺点,主要介绍了混凝土旧桥表观损伤、强度、钢筋锈蚀电位、氯离子含量、钢筋分布及保护层厚度、混凝土碳化深度、电阻率、内部缺陷和表层损伤等的检测方法与评价指标及结构或构件的耐久性综合评定方法。     

钢筋混凝土桥在氯离子侵蚀下的地震响应分析

基于全寿命的桥梁结构设计和基于性能的桥梁抗震设计是目前的研究热点。该文以一多跨钢筋混凝土连续梁桥为例,建立非线性动力分析模型,考虑氯离子侵蚀效应的影响,结合以上两个研究热点,建立了钢筋和混凝土的直径及屈服强度退化模型;并建立了结构的有限元动力分析模型,输入典型地震波进行非线性时程分析。分析结果表明:当考虑氯离子侵蚀时,箍筋锈蚀比纵筋锈蚀更早;在地震动输入下,结构的地震响应随桥梁的服役时间逐渐增加;在以后的桥梁设计中应该引起重视。     

海洋环境下混凝土桥梁结构抗氯离子侵蚀耐久寿命预测

氯离子临界浓度是研究海洋环境下混凝土结构耐久性的一个重要参数。文章通过对烟威路沿线海洋环境中桥梁氯离子浓度、混凝土保护层厚度、锈蚀电位、电阻率等与结构耐久性相关的技术指标的检测,确定了该沿线环境下钢筋混凝土桥涵在大气区、浪溅区和水位变动区混凝土中诱发钢筋腐蚀的氯离子临界浓度,在此基础上,提出了利用钢筋表面氯离子浓度检测值预测结构抗氯离子侵蚀耐久寿命方法。     

多元分布代表点法在服役锈蚀梁可靠性分析中的应用

为了高效率、高精度地对服役锈蚀梁可靠性展开研究,该文基于数论方法中的多元分布代表点提出了一种新的可靠度计算方法。首先,介绍了多元分布代表点的定义和生成方法,以及多元随机变量函数特征值(均值及标准差)的计算方法;随后建立了服役锈蚀梁的抗弯承载力及可靠度计算模型;最后基于多元分布代表点法对服役锈蚀梁的承载力及可靠性进行分析,并将分析结果与JC法及Monte Carlo方法得到的计算结果进行对比。同时基于不同混凝土保护层厚度和强度下锈蚀梁抗弯承载力的退化规律,对结构抗弯承载力进行敏感性分析。研究结果表明:该文提出的方法具有较好的计算效率及较高的计算精度,能大幅减少样本的数量,适应于工程实际运用。同时混凝土保护层厚度及强度的合理增大均能有效提高锈蚀梁在服役过程中的抗弯承载力。     

雷达法在超厚型混凝土保护层无损检测中的应用

针对深中通道工程超厚型混凝土保护层厚度无损检测,进行了雷达法和电磁感应法混凝土保护层测试比对、相对介电常数对雷达法结果影响测试等,并进行了实体结构雷达法与钻芯法测试验证。结果表明,与电磁法相比,雷达法在65～105mm超厚型钢筋保护层厚度检测时,测试结果不受保护层厚度和钢筋间距的影响,测试结果准确、可靠;雷达法测试结果受相对介电常数影响显著,施工中正常的材料波动对相对介数常数影响较小,混凝土相对介电常数在21d龄期后趋于稳定,可采用定值介电常数在超过21d龄期后进行测试;沉管混凝土钢筋保护层厚度实体测试中,雷达法与钻芯法测试厚度的偏差在±1mm以内,雷达法在65～105mm超厚型钢筋保护层厚度测试中具有较高的检测精度和可靠性。     

钢板加固锈蚀RC梁刚度分析

根据锈蚀会导致钢筋混凝土梁抗弯承载力及刚度下降的现象,该文采用底板锚贴钢板的方法对锈蚀梁进行加固。通过9根锈蚀RC梁的钢板加固试验,分析了不同钢板厚度和保护层厚度对加固后试验梁变形性能的影响。通过引入钢筋应变滞后系数m(ηs)、钢筋应变不均匀系数n(ηs)以及钢板与混凝土之间的协同工作系数β,提出了钢板加固锈蚀RC梁的短期抗弯刚度公式。研究结果表明:在保护层厚度相同且钢筋锈蚀率相近时,加固梁挠度随着钢板厚度的增大而减小,刚度增大,延性降低;保护层厚度的变化对加固梁变形能力的影响并不显著;挠度计算数据与实测数据差异较小。     

沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度时变规律试验研究

通过模拟沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度试验,研究得出了环境氯离子浓度、混凝土强度、时间历程对混凝土表面氯离子浓度的影响规律,并分别建立了沿海大气环境下环境氯离子浓度、混凝土强度、时间历程与混凝土表面氯离子浓度的关系式,同时建立了基于既有混凝土结构检测的混凝土表面氯离子浓度时变式,揭示了沿海大气环境下其对混凝土表面氯离子浓度的影响规律。进而综合反映环境因素、施工情况、胶凝材料和时变因素等影响因素建立了沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度时变模型。     

沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数相关性研究

通过混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数的试验研究,分析了不同强度的混凝土在沿海大气环境下表面氯离子浓度与氯离子扩散系数随时间变化的规律,揭示了混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数相关性规律。研究结果表明:混凝土表面氯离子浓度随腐蚀时间的增加单调递增,而混凝土氯离子扩散系数随腐蚀时间的增加单调递减,两者随时间而逆向变化,并且两者是强线性相关。并由试验数据建立沿海大气环境混凝土表面氯离子浓度时变模型,进一步根据相关性,得出基于混凝土表面氯离子浓度的氯离子扩散系数拟合时变模型。研究成果可应用于实践工程中,预先建立混凝土表面氯离子浓度与氯离子扩散系数间的相关关系曲线,通过混凝土表面氯离子浓度无损检测结果,间接得到结构混凝土的氯离子扩散系数。     

海洋环境下基于可靠度的混凝土结构耐久性评估

钢筋锈蚀是造成混凝土结构耐久性失效的最主要原因,海洋环境下导致混凝土结构中钢筋锈蚀的主要因素是C l-侵蚀。本文考虑氯离子的渗透随机过程,建立了海洋环境下结构抗力的随机模型;以桥梁服役状态下,钢筋锈蚀导致结构性能劣化为出发点,运用可靠度分析方法,对海洋环境下钢筋混凝土结构不同时期计入耐久性的承载力进行了分析,并用于某跨海大桥墩柱的耐久性评估。