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）

本文通過計算得出的部分理論依據(jù)付諸于現(xiàn)實的試驗檢測,舉出一系列關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)受到銹蝕影響后的實際適用性和安全性的評估方案;首先引入彌散裂縫概念來對混凝土的軟化性質(zhì)進行測評,并根據(jù)結(jié)果建立關(guān)于混凝土保護層斷裂分析的計算模型,再通過計算進一步得出關(guān)于混凝土保護層表面裂縫寬度的解析解；然后再根據(jù)實際的實驗現(xiàn)象模擬出混凝土結(jié)構(gòu)剛度與演化的粗略計算公式，同時估算出極值；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、剛度和強度的綜合性評估方案,并根據(jù)這一方案提出一些可能會對結(jié)果造成干擾的各類因素。

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

對于地處沿海地區(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)測和性能評估就顯得尤為重要。對于現(xiàn)如今社會對于生產(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)性能的評估不僅可以作為退化結(jié)構(gòu)檢測、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)計的參考要素。所以，對于混凝土結(jié)構(gòu)而言,其真正的適用性和安全性才是評估對于國家財產(chǎn)和人民生命安全是否有效的重要指標(biāo)。

對于鋼筋銹蝕對混凝土結(jié)構(gòu)性能的實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)于鋼筋銹蝕對混凝土性能影響的具體評估方案。但是因為無法模擬出“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，并沒有實際的論證與應(yīng)用。目前即使是在實地進行模擬實驗，也會因為所得數(shù)據(jù)過于離散而無法從中獲得具有價值性因素的變化規(guī)律；而在實驗室中，雖然可以解決現(xiàn)場模擬試驗的問題，但又因為實驗室模擬模型的尺寸與實際偏差較大而導(dǎo)致實驗結(jié)果的誤差也很大，所以實驗室的結(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驗則可以很好地達到實驗的相關(guān)要求，這種通過在實驗室模擬出近似實物尺寸的模型來進行試驗的方案解決了之前在現(xiàn)場試驗與實驗室實驗中的所有問題。

1 受銹蝕影響的混凝土安全性評估

由相關(guān)文獻可知，d可表示為鋼筋銹蝕后所形成的鐵銹層厚度，(t)的表達式可以通過實驗來確定。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與混凝土保護層厚度C的總和。因為整體結(jié)構(gòu)中鋼筋的長度遠大于混凝土保護層的尺寸，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：

將計算式(1)和(2)聯(lián)合代入計算式(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)適用性評估

伴隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的長時間使用，除了混凝土表面會出現(xiàn)寬度持續(xù)性增大的裂縫，還會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)將時刻 t的結(jié)構(gòu)剛度寫成：

3 結(jié)論

通過上述分析，外加對相關(guān)文獻的查閱，可以發(fā)現(xiàn)以下 4點：(1)在對于混凝土保護層表面裂縫寬度的問題上，可嘗試性的通過對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)于保護層表面裂縫寬度的公式。(2)基于實地的實驗結(jié)果，總結(jié)得出關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)剛度和強度演化的參考性經(jīng)驗公式。(3)引入概率理念，得出關(guān)于評估混凝土裂縫寬度、剛度和強度的具體實踐方案。(4)相關(guān)計算結(jié)果表明，裂縫寬度、剛度和強度超過相應(yīng)極限值的概率會伴隨著使用時間的增長而增大。

[1] 趙羽習(xí).鋼筋銹蝕引起混凝土結(jié)構(gòu)銹裂綜述[J].東南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）,2013,(5):1122-1134

[2] 干偉忠,金偉良,高明贊等.混凝土中鋼筋加速銹蝕試驗適用性研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報,2011,32(2):41-47

[3] 高軼.選混凝土結(jié)構(gòu)碳纖維加固技術(shù)及其適用性[J].科技與企業(yè),2014,(6):181-181

[4] 歐陽利軍,陸洲導(dǎo),趙艷林等.混凝土結(jié)構(gòu)聲發(fā)射檢測參數(shù)設(shè)置研究[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報,2008,30(5):37-41

[5] 王雪松,金賢玉,田野等.開裂混凝土中鋼筋加速銹蝕方法適用性[J].浙江大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版）,2013,47(4):565-574,580.

[6] 楊旭東,彭立新,王偉民等.混凝土結(jié)構(gòu)鑒定軟件的適用性評價[J].建筑科學(xué),2011,27(z1):226-229.

[7] 肖建莊,雷斌,黃健等.再生混凝土梁抗彎理論與可靠度分析[J].東南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）,2010,40(6):1247-1251.

[8] 張玉明,楊木,劉晶等.疊合法加固混凝土結(jié)構(gòu)的適用性和工程實例[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2010,(11):64-65.

TQ172

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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