RC桥梁碳化腐蚀下的开裂风险、耐久性和全寿命成本分析.pdf

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1、第28卷第2期2011年2月公路交通科技Joumal0fHig}1way粕dTransponationResearchandDeVelopmentVoL28No．2F宅b．2011文章编号：1002—0268(20“)02—0037—08RC桥梁碳化腐蚀下的开裂风险、耐久性和全寿命成本分析彭建新，张建仁(长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410004)摘要：基于改进的碳化深度预测模型，利用最新的cO：浓度数据，发展了时变可靠度模型计算混凝土结构在碳化腐蚀下的开裂概率。建立概率模型可以考虑cO，

2、浓度、扩散过程、劣化机理、钢筋的位置、保护层深度、腐蚀电流的随机性和不确定性。计算了不同耐久性设计状态下和不同的锈胀开裂宽度准则下在碳化腐蚀作用下的开裂风险。建立了全寿命成本概率模型，比较了在碳化腐蚀下的不同耐久性措施和不同锈胀开裂宽度准则的全寿命经济性能，提出了在碳化腐蚀作用下未来混凝土结构保护层设计厚度。研究发现对于保护层厚度为40蚴和水灰比为O．45的混凝土结构，腐蚀开裂概率仅为O．003，碳化腐蚀损伤可以忽略。然而，对于保护层厚度为20mm和水灰比为O．55的混凝土结构，结构服役50a后

3、，有O．18的概率开裂。在100a后，概率提高到O．37，其全寿命成本为中等耐久性混凝土结构的3．1倍。当现有结构保护层厚度为小于或等于55n瑚时在未来排放策略下保护层厚度需要提高3一15mm以疏缓RC桥梁的碳化腐蚀损伤。关键词：桥梁工程；Rc桥梁；碳化腐蚀；耐久性；开裂风险；时变可靠度；全寿命成本中图分类号：U448文献标识码：ACrackjngRisk，Durab¨itya【1dL．fe-cycIeCostforRCBr．dgeSubjeCttoCarbonatiOn．inducedCOrr

4、osionPENGJianxin．ZHANGJianren(School0fCivilEn舀neeTing肌dArchitecture，CharIgshaUniVers畸ofscience&7IkllIlology，Ch觚gshaHu瑚4lo004，Chim)Abstract：BasedontheimpmvedcarbonationdeptIlpredictionmodel，byusingtllelatesttime—dependentC02concentrationdata，atime·dep

5、endentgtnlcturalreliabilitymodelforcomputingthecrackingprobabilit)rofconcretestmeturesubjecttocarbonati彻一inducedcon．0sionw鹊developed，consideringC02concentration肌demission，deteriorationmechanism，positionofsteelreinforcement，concretecovert11ickness，and

6、mndomnessanduncertaintyofcoⅡ．osivecun-ent．Thecr8ckingrisksunderv撕ousdurabilitydesi驴specificationsanddifkrentcoITosion．inducedcI．ackwidthscriterionssubjecttoc豳nation—inducedcoHlosionwerecalculated，andthereIatedeconomicped．ormancew鹪comparedbythedevelop

7、edlife—cyclecostpmbabilisticmodeLAnincre觞einfuturedesigncoVerthicknessforconcretecarbonation-inducedcormsionw鹊presented．Itisfoundthat(1)forcoverthickness=40mm粕dwate卜cementratio=0．45，tlleprobability0fcrackingofconcretestructureis0．003，andthee蕾f．ectofc

8、arbonation—inducedcormsioncaIlbeneglected；(2)forcoverthickness=20咖andwate卜cementratio=0．55，山epmbabilityofcrackingis0．18after50yea瑁，粕dthepmbabilityofcrackingincreasestoO．37overthenextl00yea玛，itslife-cycle收稿日期：2010—04—03基金项目：国家自然科学基金资助项目(S0878043；51008