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盐冻条件下混凝土损伤劣化模型及剩余寿命预测
| 论文题名： | 盐冻条件下混凝土损伤劣化模型及剩余寿命预测 |
| 关键词： | 冻融循环;抗盐冻性能;质量损失;相对动弹性模量;剩余寿命;混凝土桥梁 |
| 摘要： | 混凝土桥梁的耐久性问题是当前存在的普遍问题,其中盐冻腐蚀造成的混凝土损伤、剥蚀在东北地区显得尤为突出。对辽宁省内部分桥梁的初步调研发现,因冬季使用除冰盐造成的混凝土盐冻破坏非常普遍,许多桥梁的使用时间不足10年,混凝土即产生了非常严重的剥蚀,钢筋锈蚀也较严重,其使用寿命远未达到其设计使用年限。本文结合辽宁省交通厅项目,进行了以下研究工作: (1)结合现场调研,提出了如何剔除对流区不确定数据的方法并采用Fick第二定律对实际桥梁调查数据进行拟合,得出辽宁地区部分桥梁的表面氯离子浓度和初始氯离子浓度,为后期的剩余寿命预测奠定了基础。 (2)进行了不同荷载比(50％、30％、10％、0％)下的荷载与盐冻耦合试验。试验结果表明:荷载比对混凝土构件抗盐冻性能影响较大,主要体现在相对动弹模的变化对混凝土表面剥落量影响并不明显。 (3)提出了用有限法求解非规则截面构件二维氯离子扩散的方法。结合相关的劣化模型及试验结果,以钢筋表面氯离子浓度到达临界值为评价指标,对三种防治修补措施进行了比较分析。分析结果表明,三种措施都能有效阻止氯离子向混凝土中扩散。高性能混凝土修补虽然相对涂层施工费工时较多,但其有造价低、自身耐盐冻性能优越等优点,可与防护措施比选使用或者联合使用。 (4)在氯离子标准扩散模型的基础上,结合试验结果考虑了盐冻后混凝土劣化及荷载作用的影响,对氯离子扩散系数、混凝土结构表面氯离子浓度等设计指标的取值做了探讨。 (5)以25m跨径的通用预应力小箱梁为例,采用有限元方法对角区的二维氯离子扩散进行求解,并定义了二维扩散对使用寿命的影响因子ψ。由预测结果可知,混凝土结构耐久年限在多因素共同作用下而逐渐减小。当桥梁混凝土构件达到预测年限时,钢筋表面钝化膜将可能发生脱钝,届时需要采取相应的防治措施以控制钢筋锈蚀的发展。 |
| 作者： | 包启航 |
| 专业： | 土木工程;桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王文炜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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