龐雪飛

（廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院，廣東 湛江 524000）

受銹蝕影響的混凝土結(jié)構(gòu)適用性和安全性評(píng)估

龐雪飛

（廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院，廣東 湛江 524000）

本文通過計(jì)算得出的部分理論依據(jù)付諸于現(xiàn)實(shí)的試驗(yàn)檢測(cè),舉出一系列關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)受到銹蝕影響后的實(shí)際適用性和安全性的評(píng)估方案;首先引入彌散裂縫概念來對(duì)混凝土的軟化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)評(píng),并根據(jù)結(jié)果建立關(guān)于混凝土保護(hù)層斷裂分析的計(jì)算模型,再通過計(jì)算進(jìn)一步得出關(guān)于混凝土保護(hù)層表面裂縫寬度的解析解；然后再根據(jù)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象模擬出混凝土結(jié)構(gòu)剛度與演化的粗略計(jì)算公式，同時(shí)估算出極值；最后將二者結(jié)果相結(jié)合,提出混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度、剛度和強(qiáng)度的綜合性評(píng)估方案,并根據(jù)這一方案提出一些可能會(huì)對(duì)結(jié)果造成干擾的各類因素。

土木建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)評(píng)估：可靠度方法；混凝土

對(duì)于地處沿海地區(qū)的混凝土建筑而言,其內(nèi)部鋼筋結(jié)構(gòu)的銹蝕是導(dǎo)致整體構(gòu)性能退化、倒塌的根本因素,但是整體結(jié)構(gòu)的性能退化還不至于讓混凝土出現(xiàn)倒塌,在這其中還包含混凝土開裂、剝落等其他因素。因此，為了保證混凝土結(jié)構(gòu)的長期使用性，定期的監(jiān)測(cè)和性能評(píng)估就顯得尤為重要。對(duì)于現(xiàn)如今社會(huì)對(duì)于生產(chǎn)生活基礎(chǔ)設(shè)施的高標(biāo)準(zhǔn)與高要求. 混凝土結(jié)構(gòu)性能的評(píng)估不僅可以作為退化結(jié)構(gòu)檢測(cè)、維修、加固和拆毀決策的重要參考依據(jù)，還可以成為模擬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參考要素。所以，對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)而言,其真正的適用性和安全性才是評(píng)估對(duì)于國家財(cái)產(chǎn)和人民生命安全是否有效的重要指標(biāo)。

對(duì)于鋼筋銹蝕對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)性能的實(shí)際影響問題近年來一直是世界各國專家學(xué)者研究攻克的壁壘,在研究期間也提出了很多關(guān)于鋼筋銹蝕對(duì)混凝土性能影響的具體評(píng)估方案。但是因?yàn)闊o法模擬出“結(jié)構(gòu)性能退化模型”的技術(shù)限制，這些理論依據(jù)是紙上談兵，并沒有實(shí)際的論證與應(yīng)用。目前即使是在實(shí)地進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，也會(huì)因?yàn)樗脭?shù)據(jù)過于離散而無法從中獲得具有價(jià)值性因素的變化規(guī)律；而在實(shí)驗(yàn)室中，雖然可以解決現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)的問題，但又因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室模擬模型的尺寸與實(shí)際偏差較大而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差也很大，所以實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果數(shù)據(jù)依舊有待考證。而通過將上述兩種方案相結(jié)合的全尺寸試件模擬實(shí)驗(yàn)則可以很好地達(dá)到實(shí)驗(yàn)的相關(guān)要求，這種通過在實(shí)驗(yàn)室模擬出近似實(shí)物尺寸的模型來進(jìn)行試驗(yàn)的方案解決了之前在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中的所有問題。

1 受銹蝕影響的混凝土安全性評(píng)估

由相關(guān)文獻(xiàn)可知，d可表示為鋼筋銹蝕后所形成的鐵銹層厚度，(t)的表達(dá)式可以通過實(shí)驗(yàn)來確定。例如在同心圓柱體中，圓柱體的內(nèi)半徑口等于鋼筋半徑D／2，外半徑b等于鋼筋半徑D／2與混凝土保護(hù)層厚度C的總和。因?yàn)檎w結(jié)構(gòu)中鋼筋的長度遠(yuǎn)大于混凝土保護(hù)層的尺寸，所以可以按照平面問題來處理，即沿鋼筋長度方向的正向因變量為零。根據(jù)彈性理論可知，平面應(yīng)變問題的有效彈性模量E。和泊松比u。與實(shí)際混凝土有效彈性模量E。和泊松比uc具有以下關(guān)系：

然后得出平衡方程，如式2：

根據(jù)指數(shù)型應(yīng)力，應(yīng)變軟化曲線k(t)滿足方程：

將計(jì)算式(1)和(2)聯(lián)合代入計(jì)算式(3)中，可得到以k(t)為未知量的方程，然后根據(jù)任意給定時(shí)間 t，來求解該方程即可得到 k(t)。由于混凝土表面斷裂應(yīng)變(b，t)等于表面環(huán)向總應(yīng)變與表面環(huán)向彈性應(yīng)變之差，而后兩者均可由計(jì)算式(3)直接求得，這樣，混凝土表面裂縫寬度公式可以簡化為：

2 受銹蝕影響的混凝土結(jié)構(gòu)適用性評(píng)估

伴隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的長時(shí)間使用，除了混凝土表面會(huì)出現(xiàn)寬度持續(xù)性增大的裂縫，還會(huì)形成沿著鋼筋方向發(fā)展的混凝土剝落面，最終導(dǎo)致鋼筋與混凝土之間的結(jié)構(gòu)分離，致使剛度退化。為了方便分析，現(xiàn)將時(shí)刻 t的結(jié)構(gòu)剛度寫成：

3 結(jié)論

通過上述分析，外加對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的查閱，可以發(fā)現(xiàn)以下 4點(diǎn)：(1)在對(duì)于混凝土保護(hù)層表面裂縫寬度的問題上，可嘗試性的通過對(duì)混凝土軟化特性的考慮并引入彌散裂縫的概念，就可以得出關(guān)于保護(hù)層表面裂縫寬度的公式。(2)基于實(shí)地的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)得出關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度演化的參考性經(jīng)驗(yàn)公式。(3)引入概率理念，得出關(guān)于評(píng)估混凝土裂縫寬度、剛度和強(qiáng)度的具體實(shí)踐方案。(4)相關(guān)計(jì)算結(jié)果表明，裂縫寬度、剛度和強(qiáng)度超過相應(yīng)極限值的概率會(huì)伴隨著使用時(shí)間的增長而增大。

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TQ172

B

1007–6344（2015）01–0031–01

龐雪飛；碩士研究生；廣東海洋大學(xué)寸金學(xué)院（信息技術(shù)系）教師；從事結(jié)構(gòu)工程及防震減災(zāi)方面的研究