氯盐环境下大型混凝土桥梁构件耐久性可靠度分析

介绍了海洋环境下混凝土桥梁由于环境的影响出现较为常见的病害,有针对性地分析了病害的产生原因,根据已有危桥的经验教训对海洋环境下混凝土桥梁结构设计提出了一些建议,以提高混凝土桥梁的寿命。

鉴于当前混凝土桥梁耐久性存在的问题,以碳化作用下混凝土桥梁的性能退化规律为基础,采用可靠度分析探讨了混凝土桥梁进行耐久性设计的量化方法,并以实例对桥梁耐久性定量设计的全过程进行了说明。

众所周知,桥梁按结构材料可分为木桥、砖桥、石桥、混凝土桥、钢桥等;按承重构件的受力情况分为梁桥、拱桥、钢构桥、吊桥、斜拉桥等;现实生活中我们最常见的多是混凝土桥梁,随着经济的迅速发展,交通量及车辆荷载的增加以及外力的作用,桥梁出现病害、开裂,甚至出现严重破坏,倒塌也是在所难免的,所有这些均是桥梁耐久性不足所引起的。

我国的公路混凝土桥梁建设在原材料选择、结构设计和施工技术等环节上均落后于西方发达国家,可以推断,这些桥梁今后所面临的耐久性问题将会比西方发达国家今天所面临的问题更为严重。从工作环境上对公路混凝土桥梁结构的损伤机理进行系统的研究,并提出改善混凝土桥梁耐久性的相关措施,对于混凝土桥梁耐久性研究具有一定的参考价值。

海洋环境混凝土桥梁防腐技术与耐久性设 计 第37卷第12期 2011年4月 山西建筑 shanxiarchitecture vo1.37no.12 apr.2011?177. 文章编号:1009—6825(2011)120177—03 海洋环境混凝土桥梁防腐技术与耐久性设计 卢昌明 摘要:针对海洋环境混凝土桥梁的腐蚀问题,介绍了钢筋腐蚀与结构耐久性的关系 及常用腐蚀防护技术,并结合现行 规范和国内外相关资料,提出了混凝土桥梁耐久性设计要点. 关键词:海洋环境,混凝土桥梁,腐蚀防护,耐久性设计 中图分类号:u445.73文献标识码:a 1概述 在我国近海地区的桥梁中,常有因腐蚀防护措施不到位或耐 久性设计不完善等原因,发生严重钢筋锈蚀破坏而重建或加固的 事例.根据jtg/tb07—0t一2006公路工程混凝土结构防腐蚀技术 规范的相关规定

通过3.5%nacl溶液、5%na2so4溶液、3.5%nacl+5%na2so4复合溶液以及模拟海水进行干湿循环腐蚀试验,研究干湿循环条件下,不同腐蚀溶液中混凝土超声波传播速度的变化规律,通过xrd、ct分析混凝土在不同腐蚀环境下的损伤劣化机理。结果表明:干湿循环显著加速了混凝土的劣化过程;对于不配筋混凝土,氯盐的腐蚀较弱,只有干湿循环作用下f0组发生明显劣化;在氯盐和硫酸盐共存环境下,硫酸根的存在加速了氯离子对混凝土的腐蚀;模拟海水的腐蚀速度最快;f30s30组混凝土在腐蚀环境下生成物主要有钙矾石、f盐和石膏等,在氯盐和硫酸盐共同腐蚀条件下,没有发现f盐的存在。

建立了一套基于可靠度的桥梁耐久性模糊综合评价方法.该方法将冻融和氯离子作用下桥梁力学性能的退化通过承载能力和正常使用极限状态体现,采用蒙特卡罗法分析各种极限状态的局部可靠度,将局部可靠度指标借助模糊运算得到桥梁体系的耐久性综合评分.该方法用于某预应力桥梁的耐久性计算分析,表明:桥梁在冻融与氯离子环境下随腐蚀的加重耐久性也逐渐降低,桥梁耐久性达不到100年设计使用期.在桥梁耐久性影响因素中,环境湿度与保护层厚度的敏感度较大,控制桥梁环境湿度和保护层厚度,有助于桥梁耐久性提升.该方法可以为桥梁耐久性评价提供一种新的参考.

指出混凝土桥梁结构在服役后由于结构耐久性损伤,需要在结构整个寿命期内对其进行耐久性分析,重点研究了混凝土桥梁在整个寿命期内,考虑时间因素,由于耐久性损伤而导致的截面退化规律,为整个桥梁结构耐久性分析提供了分析条件和基础。

裂缝是混凝土桥梁耐久性状态的一个重要指标。本文阐述了混凝土桥梁出现裂缝的危害,简要分析了裂缝产生的原因,并提出了预防裂缝出现的措施。

预制节段拼装混凝土桥梁耐久性探讨——介绍欧美国家一些预制节段混凝土桥梁所存在的的腐蚀问题，以及国外有关预制节段拼装桥梁耐久性设计、施工措施和相关的试验研究情况，并对预制节段拼装桥梁的耐久性问题进行了探讨。

长山跨海混凝土桥梁耐久性监测研究

针对沿海地区混凝土桥梁,采用现场数据检测、室内试验、理论分析、实体工程应用等技术路线,对耐久性评价技术进行了研究。考虑混凝土材料、钢筋工况、环境作用等3个方面的综合影响,提出以耐久性评价为目标的层次评价分析模型,模型分为3个层次。建立评价指标体系与分级标准。根据对海洋环境中许多工程的调查结果确定了指标层权重。采用层次分析理论(ahp),在综合评价过程中采用主因素突出型模糊算子对。建立了一套完整的海潮区既有混凝土桥梁耐久性评价技术,把不可测量的混凝土结构或构件耐久性逐层分解为可现场检测的定性或定量指标。实例表明本评价方法具有逻辑性和可操作性。

为了建立氯盐腐蚀环境下混凝土结构的耐久性设计方法,根据混凝土结构性能劣化的特点,在分析结构耐久性失效状态、可靠度设置水平、环境荷载及抗力影响因素的基础上,建立了钢筋初锈、保护层锈胀开裂及锈胀损伤达到最大限值这3种情况下的耐久性极限状态方程.基于结构可靠度设计理论,引入荷载和抗力变量的分项系数来反映结构耐久目标可靠指标的要求,建立了结构耐久性设计的分项系数表达形式.按照概率设计与分项系数设计具有相同可靠度水平的原则,给出了抗力分项系数的确定方法及不同耐久性极限状态下抗力分项系数的取值.

介绍了氯离子侵蚀环境下钢筋混凝土耐久性研究的几个主要内容,从腐蚀机理、评估准则和临界氯离子浓度3各方面介绍了研究进展情况。

浅议混凝土桥梁耐久性检测技术——介绍国内外混凝土梁在制造与使用过程中，对混凝土耐久性方面的检测技术。对我国桥梁混凝土的耐久性评估提供一个可参考的检测项目、内容及手段，为混凝土桥梁的耐久性设计提供参考。

混凝土桥梁结构的等耐久性设计——在对6个矩形、2个t型、2个ⅱ型混凝土梁进行风加速碳化试验的基础上，结合已有工程检测数据，对自然风环境下混凝土桥梁结构的等耐久性设计提出了初步建议。分析结果表明：在实际桥梁耐久性设计中，考虑风加速混凝土碳化具有重要...

6.混凝土桥梁耐久性检测与评估

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裂缝是混凝土桥梁耐久性状态的一个重要指标。阐述了混凝土桥梁出现裂缝的危害,简要分析了裂缝产生的原因,并提出了预防裂缝出现的措施。

为了求解劣化环境作用时混凝土桥梁的时变可靠度,建立了基于改进响应面法和确定性的混凝土桥梁退化过程分析方法相结合的混凝土桥梁时变可靠度分析方法.利用fortran95分别编写了混凝土桥梁耐久性分析程序cbdas和可靠度分析程序pirsm.以一座预应力混凝土简支梁为对象,分析了不同极限状态下结构力学性能指标的可靠度随时间的演变过程,结果表明,混凝土正应力的可靠度指标由成桥时刻的2.16减小到成桥100年后的0.82,预应力混凝土桥梁在正常使用极限状态下的力学性能指标更有可能出现耐久性不足的情况.提出的时变可靠度计算方法克服了复杂体系结构极限状态方程通常是隐式的问题,实现了混凝土桥梁时变可靠度的求解目标.

为了研究海洋环境下氯离子侵蚀引起的混凝土结构耐久性行为,在重点考虑材料、环境、混凝土应力水平以及表层对流区影响的基础上,建立了预应力混凝土氯离子侵入扩散模型;随后,基于预应力混凝土桥梁结构耐久性失效的特点,提出了以预应力筋临界锈蚀作为耐久性极限状态的标志;并在各随机变量统计分析的基础上,采用monte-carlo方法研究了不同水胶比、不同保护层厚度时的可靠指标变化情况,得出了给定目标可靠指标下预应力筋的最小保护层厚度。相关研究成果可以为工程设计提供一定参考。

我国\"三北地区\"桥墩基础长期处于盐碱冻融环境,严重影响了桥墩基础混凝土的耐久性。以1%、2%、4%和6%的na_2so_4、nacl和na_2so_4+nacl作为腐蚀溶液,进行了最大冻融循环120次的不同配比粉煤灰混凝土长期性能室内试验,分析了腐蚀溶液、腐蚀溶液浓度、冻融循环次数、水灰比和粉煤灰掺量等因素对粉煤灰混凝土质量损失率和动弹性模量变化率的影响规律。研究结果表明:(1)相同条件下,溶液对粉煤灰混凝土的质量损失率和动弹模变化率的腐蚀作用:na_2so_4+nacl>nacl>na_2so_4；(2)粉煤灰混凝土的质量会在硫酸钠溶液中出现冻融前期增加而后期损失加剧的现象；(3)粉煤灰混凝土盐碱冻融循环过程中的质量损失和弹性模量减小随水胶比的增大而增大；(4)粉煤灰混凝土的质量损失率和动弹模变化率均随粉煤灰掺量呈现出减小的趋势。