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氯离子扩散对沿海公路桥梁耐久性影响及剩余寿命预测
| 论文题名： | 氯离子扩散对沿海公路桥梁耐久性影响及剩余寿命预测 |
| 关键词： | 沿海地区;公路桥梁;氯离子侵蚀;桥梁检定 |
| 摘要： | 混凝土桥梁的耐久性问题一直受到广泛关注，其主要耐久性病害为钢筋锈蚀，而引起钢筋锈蚀的主要因素之一为氯离子的侵蚀作用。侵蚀导致的钢筋锈蚀会严重降低桥梁的剩余使用寿命，造成巨大的经济损失，甚至人员的伤亡。因此基于氯离子的侵蚀机理建立氯离子扩散修正模型以预测桥梁剩余使用寿命是十分必要的。本文考察了氯离子对距海岸距离为5~40km钢筋混凝土桥梁耐久性影响，并针对氯离子扩散规律进行研究，建立与之相适应的氯离子扩散修正模型，为沿海钢筋混凝土桥梁的耐久性设计及评估提供可靠依据。 本研究主要内容包括：⑴对沈山高速公路沿线25座钢筋混凝土桥梁结构的病害数量、分布部位进行汇总分析，总结病害产生的原因，为后续氯离子扩散研究及桥梁耐久性设计提供参考。结果表明：沿海桥梁构件的主要病害为铰缝处有裂缝、蜂窝麻面、露筋、横向裂缝，病害原因主要是设计不当、施工缺陷（如离析、振捣不密实等）、车辆超载和雨水冲刷等。⑵通过测量混凝土电阻率、碳化深度、氯离子浓度等耐久性指标，结合相关规范对桥梁进行初步的耐久性评估；针对不同水胶比构件的电阻率和碳化深度，研究水胶比对耐久性能的影响。结果表明：电阻率及碳化深度随着水胶比的增加而增加；滨海/内陆盐渍土亚类地区的氯离子浓度偏高且随取样深度波动较大；台帽处氯离子浓度最高达到0.7%，已经远远超过了日本建筑学会、欧洲标准（EN206-1）的限值0.03%。⑶基于氯离子在混凝土中传输和侵蚀机理，对沿海混凝土桥梁典型构件进行钻芯取样，依据实测数据研究表层氯离子浓度和水胶比的关系；引入Cs的实测值与拟合值的比例系数ksn，建立Cs和距海岸距离d的数学表达关系；结合氯离子表观扩散系数的时间效应、氯离子结合作用、龄期系数与d的关系、环境影响系数等，对Fick第二定律的解析解进行修正。结果表明：构件表层氯离子浓度与水胶比成正比，且与距海岸距离呈指数关系，比例系数服从正态分布的统计规律；龄期系数与d呈反比例关系。⑷对比氯离子浓度实测值和由修正模型计算得到的拟合值，以验证修正模型的适用性；根据修正模型计算沿海桥梁的剩余使用寿命。结果表明：在不同水胶比的桥梁构件保护层厚度处，由修正后的氯离子扩散模型计算得出的氯离子浓度拟合值与该处的氯离子浓度的实测值拟合情况较好；距海岸距离越小，水胶比越大，剩余使用寿命越小且增加保护层厚度能够有效提高剩余使用寿命。 |
| 作者： | 冯叶 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 何化南 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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