在役预应力混凝土结构的寿命预测论文
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

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
一
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

山 西 建Leabharlann 筑 S HANXI ARCHI TECTURE
Vl . 6 No 3 0 3 0 1
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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

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
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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。