受銹蝕影響的混凝土結構適用性和安全性評估

龐雪飛

（廣東海洋大學寸金學院，廣東 湛江 524000）

受銹蝕影響的混凝土結構適用性和安全性評估

龐雪飛

（廣東海洋大學寸金學院，廣東 湛江 524000）

本文通過計算得出的部分理論依據付諸于現實的試驗檢測,舉出一系列關于混凝土結構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進行測評,并根據結果建立關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于混凝土保護層表面裂縫寬度的解析解；然后再根據實際的實驗現象模擬出混凝土結構剛度與演化的粗略計算公式，同時估算出極值；最后將二者結果相結合,提出混凝土結構裂縫寬度、剛度和強度的綜合性評估方案,并根據這一方案提出一些可能會對結果造成干擾的各類因素。

土木建筑結構；結構評估：可靠度方法；混凝土

對于地處沿海地區的混凝土建筑而言,其內部鋼筋結構的銹蝕是導致整體構性能退化、倒塌的根本因素,但是整體結構的性能退化還不至于讓混凝土出現倒塌,在這其中還包含混凝土開裂、剝落等其他因素。因此，為了保證混凝土結構的長期使用性，定期的監測和性能評估就顯得尤為重要。對于現如今社會對于生產生活基礎設施的高標準與高要求. 混凝土結構性能的評估不僅可以作為退化結構檢測、維修、加固和拆毀決策的重要參考依據，還可以成為模擬結構設計的參考要素。所以，對于混凝土結構而言,其真正的適用性和安全性才是評估對于國家財產和人民生命安全是否有效的重要指標。

對于鋼筋銹蝕對混凝土結構性能的實際影響問題近年來一直是世界各國專家學者研究攻克的壁壘,在研究期間也提出了很多關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“結構性能退化模型”的技術限制，這些理論依據是紙上談兵，并沒有實際的論證與應用。目前即使是在實地進行模擬實驗，也會因為所得數據過于離散而無法從中獲得具有價值性因素的變化規律；而在實驗室中，雖然可以解決現場模擬試驗的問題，但又因為實驗室模擬模型的尺寸與實際偏差較大而導致實驗結果的誤差也很大，所以實驗室的結果數據依舊有待考證。而通過將上述兩種方案相結合的全尺寸試件模擬實驗則可以很好地達到實驗的相關要求，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。因為整體結構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。根據彈性理論可知，平面應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具有以下關系：

然后得出平衡方程，如式2：

根據指數型應力，應變軟化曲線k(t)滿足方程：

將計算式(1)和(2)聯合代入計算式(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變(b，t)等于表面環向總應變與表面環向彈性應變之差，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構適用性評估

伴隨著鋼筋混凝土結構的長時間使用，除了混凝土表面會出現寬度持續性增大的裂縫，還會形成沿著鋼筋方向發展的混凝土剝落面，最終導致鋼筋與混凝土之間的結構分離，致使剛度退化。為了方便分析，現將時刻 t的結構剛度寫成：

3 結論

通過上述分析，外加對相關文獻的查閱，可以發現以下 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，就可以得出關于保護層表面裂縫寬度的公式。(2)基于實地的實驗結果，總結得出關于混凝土結構剛度和強度演化的參考性經驗公式。(3)引入概率理念，得出關于評估混凝土裂縫寬度、剛度和強度的具體實踐方案。(4)相關計算結果表明，裂縫寬度、剛度和強度超過相應極限值的概率會伴隨著使用時間的增長而增大。

[1] 趙羽習.鋼筋銹蝕引起混凝土結構銹裂綜述[J].東南大學學報（自然科學版）,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].建筑結構學報,2011,32(2):41-47

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

[4] 歐陽利軍,陸洲導,趙艷林等.混凝土結構聲發射檢測參數設置研究[J].重慶建筑大學學報,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].浙江大學學報（工學版）,2013,47(4):565-574,580.

[6] 楊旭東,彭立新,王偉民等.混凝土結構鑒定軟件的適用性評價[J].建筑科學,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].東南大學學報（自然科學版）,2010,40(6):1247-1251.

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

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1007–6344（2015）01–0031–01

龐雪飛；碩士研究生；廣東海洋大學寸金學院（信息技術系）教師；從事結構工程及防震減災方面的研究