混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能的概率預(yù)測(cè)與模糊綜合評(píng)估.pdf

1、本文應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)和模糊數(shù)學(xué)理論，從不確定性分析的角度對(duì)服役混凝土結(jié)構(gòu)從材料、構(gòu)件到結(jié)構(gòu)的不同層次的耐久性評(píng)估方法進(jìn)行了研究。以混凝土碳化、氯離子侵蝕引起的鋼筋銹蝕、凍融作為混凝土結(jié)構(gòu)劣化的主要環(huán)境作用因素，實(shí)現(xiàn)了以路徑概率、層次分析等建模方法與信息更新、空間變異等分析思路的有效結(jié)合，為混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估提供了新方法。
　　 本文主要進(jìn)行了以下研究：
　　 1.基于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)與分析，探討海港碼頭混凝土結(jié)構(gòu)干濕交替區(qū)域氯

2、離子侵蝕狀況隨高程、季節(jié)、材料及服役時(shí)間的變化關(guān)系，提出基于海域氣象條件推定擴(kuò)散模型參數(shù)，即表面氯離子濃度和擴(kuò)散系數(shù)的新方法，并建立侵蝕嚴(yán)重區(qū)域高程范圍與設(shè)計(jì)潮位之間的關(guān)系，可為海港碼頭混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)、維護(hù)及現(xiàn)場(chǎng)取樣工作提供參考依據(jù)。
　　 2.充分利用第三方結(jié)構(gòu)參照物檢測(cè)與室內(nèi)快速實(shí)驗(yàn)結(jié)果的先驗(yàn)信息，初步確定性能預(yù)測(cè)模型參數(shù)，并通過少量結(jié)構(gòu)原位測(cè)試和分析工作更新模型參數(shù)，實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)耐久使用壽命的概率預(yù)測(cè)，提出了多環(huán)境

3、時(shí)間相似(METS)理論與Bayes信息更新手段相結(jié)合的動(dòng)態(tài)壽命預(yù)測(cè)新思路。
　　 3.基于混凝土銹脹開裂過程的隨機(jī)性，提出了一種預(yù)測(cè)鋼筋銹蝕程度、銹脹裂縫開展?fàn)顩r及承載力退化程度時(shí)變特性的路徑概率模型，并編制了計(jì)算程序，能有效評(píng)估和預(yù)測(cè)氯離子侵蝕、混凝土碳化及兩者耦合作用環(huán)境下鋼筋銹蝕狀況、銹脹裂縫寬度及構(gòu)件承載力退化程度在不同時(shí)段的概率分布，實(shí)現(xiàn)了混凝土構(gòu)件“有害物質(zhì)侵蝕—鋼筋銹蝕—混凝土開裂—鋼筋銹蝕加劇—混凝土裂寬增大—

4、構(gòu)件承載力下降”的性能劣化全過程的數(shù)值模擬。經(jīng)過多個(gè)工程實(shí)例驗(yàn)證，該模型是合理、有效的。
　　 4.以國內(nèi)現(xiàn)有的凍融相似試驗(yàn)研究和工程調(diào)查資料為基礎(chǔ)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析提出了一種考慮多因素修正的適合混凝土抗凍耐久性環(huán)境區(qū)劃設(shè)計(jì)與壽命預(yù)測(cè)的概率模型，成為混凝土抗凍壽命定量化設(shè)計(jì)和評(píng)估的可行方法。
　　 5.在現(xiàn)有等級(jí)模糊綜合評(píng)判和層次分析理論的基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)的多層次混凝土橋梁耐久性評(píng)估模型。采用多因素決策的特征向量法、最

5、優(yōu)區(qū)間型隸屬度函數(shù)、模糊擴(kuò)張算法及權(quán)重均值技術(shù)等數(shù)學(xué)工具，編制了相應(yīng)的評(píng)估程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)在役橋梁構(gòu)件、構(gòu)成及總體等各層次耐久性等級(jí)的綜合評(píng)定，并結(jié)合基于銹脹開裂路徑的混凝土構(gòu)件耐久性能概率預(yù)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了橋梁下部結(jié)構(gòu)耐久性能等級(jí)退化規(guī)律的預(yù)測(cè)，可為決策者和工程師獲得橋梁的系統(tǒng)判斷和后續(xù)維修加固方案提供依據(jù)。
　　 6.為改進(jìn)現(xiàn)有可靠度計(jì)算方法在評(píng)價(jià)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)耐久性問題中存在的不足，將耐久性預(yù)測(cè)模型參數(shù)的空間變異性引入對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)

6、性能劣化評(píng)估的概率預(yù)測(cè)模型中，計(jì)算獲得構(gòu)件服役期內(nèi)的失效概率和混凝土表面鋼筋銹蝕損傷、開裂和剝落面積比率等有效信息，為制定經(jīng)濟(jì)有效的維修策略提供參考。
　　 本文得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)課題“氯鹽侵蝕環(huán)境的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)與評(píng)估基礎(chǔ)理論研究”(50538070)、國家高技術(shù)研究發(fā)展863計(jì)劃“沿海重大混凝土橋梁耐久性試驗(yàn)方法與壽命評(píng)估技術(shù)”(2006AA042422)、交通部西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目“混凝土橋梁耐久性指標(biāo)體系、檢