在役预应力混凝土结构的寿命预测

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1、在役预应力混凝土结构的寿命预测摘要：本文介绍了影响在役预应力混凝土结构耐久性的众多因素，并通过算例分析，阐述了在役预应力混凝土结耐久性的评估等级，从而给出了其寿命预测的方法。　　关键词：在役预应力混凝土结构耐久性寿命预测　　：TU378：A：　　Abstract:Thispaperintroducesnumerousfactorsthatinfluentprestressedconcretestructureinservicedurability.Andthroughtheanalysisoftheexample,ela

2、boratedintheconcretestructuredurabilityassessmentgrades,ethod.　　Keyerville[2]从使用寿命终结的角度出发，将使用寿命分成以下三类：　　技术性使用寿命、功能性使用寿命、经济性使用寿命。　　目前，人们所说的使用寿命基本上是指结构的技术性使用寿命。结构的使用寿命或耐久年限的定义为建筑结构在正常使用和正常维护条件下，仍然具有其预定使用功能的时间。根据这一定义，在进行结构寿命预测之前，首先必须明确结构的预定功能是什么，如何判断结构的功能失效，即耐久性极限状态

3、的定义，这是结构寿命预测和剩余寿命评估的关键。如前所述，影响预应力混凝土结构耐久性的因素众多，有内在的因素，如混凝土的水灰比、保护层厚度、最大裂缝宽度、混凝土的浇筑及养护质量等；也有来自外在的因素，如环境侵蚀条件、环境相对湿度及温度等。此外，对于后张预应力结构，还有预应力筋的防腐及锚固状况、管道灌浆密实度等。在对预应力结构进行耐久性评定时，不可能也没有必要对所有影响因素都加以考虑，而只能考虑其中的主要因素。　　2影响预应力混凝土结构耐久性因素的模糊特征函数　　从理论上讲，当碳化深度达到力筋表面时或力筋表面的Cl-含量达到

4、临界值时，预应力筋表面的钝化保护膜将遭到破坏，导致预应力筋开始腐蚀，这种状态称为预应力结构的耐久性极限状态。但是，实际工程调查表明：某些使用二、三十年的预应力构件，虽然碳化深度早已达到了预应力筋表面或力筋表面的Cl-含量已超过了临界值，却未发生耐久性失效。分析其原因，主要是由于预应力筋没有具备腐蚀的环境条件，即适宜的湿度及氧的供应。预应力筋腐蚀速度可表示为[3]。　　(2-1)　　式中—阴极电位；—阳极电位；R—阴极、阳极间电阻。　　从上式可以看出，若混凝土长期处于干燥环境中，即使预应力筋己经脱钝，由于阴、阳极间具有相当

5、高的电阻，使腐蚀电流受电阻控制，预应力筋腐蚀的可靠性也很小。加大混凝土的保护层厚度，增加混凝土的密实性，可使外界介质(如氧的供应)渗入困难，从而抑制阴极过程，降低预应力筋的腐蚀速度。相对而言，最大裂缝宽度对预应力筋腐蚀速度的影响则很小。大多数情况下，预应力筋腐蚀速度受两种效应的共同作用。因此，预应力筋的腐蚀速度与周围混凝土的相对湿度、混凝土的水灰比、保护层厚度、最大裂缝宽度及混凝土的质量有关。许多研究表明：采取降低水灰比、增加保护层厚度、控制最大裂缝宽度、提高混凝土的浇筑及养护质量等措施会大大降低预应力筋的腐蚀速度；相反

6、，会增大预应力筋的腐蚀速度。但是，这些因素对耐久性的影响程度难于定量表示，具有模糊性，因此，通常采用模糊数学的方法来评价它们对结构耐久性的影响。　　若以D表示预应力结构耐久性失效的模糊集合，用表示因素(i=1,2...n)对结构耐久性的影响程度，称之为模糊特征函数。若接近于1，说明因素属于D的程度越大；若接近于0，表明因素属于D的程度很小，即该因素对结构耐久性失效的贡献很小。各影响因素模糊特征函数的参数应通过对大量试验及工程调查结果的统计分析确定，在研究因素的影响时，首先应固定其它主要影响因素，改变因素的值，以比较其对耐

7、久性的影响程度。根据现有试验及工程调查结果，前人经分析，对上述主要影响因素给出如下的模糊特征函[4]：　　1）相对湿度：　　(2-2)　　2）水灰比：　　(2-3)　　3）最大裂缝宽度：　　(1)碳化侵蚀环境：　　(2-4)　　(2)Cl-侵蚀环境：　　(2-5)　　4）混凝土保护层厚度c：　　(1)碳化侵蚀环境：　　(2-6)　　(2)Cl-侵蚀环境：　　(2-7)　　5）混凝土浇筑及养护质量：　　如前所述，由于混凝土的实际强度在一定程度上能反映具有相同水灰比的混凝土质量的好坏，因此，这里用混凝土实际强度等级与计算值的

8、比值来间接地表示混凝土浇筑及养护质量，即：　　(2-8)　　若，取。式中—混凝土的实际强度等级；—水泥标号的标准值。　　6）管道灌浆质量：　　(2-9)　　灌浆密实时，取＝1.0；不密实时应予折减。　　7）环境温度T：　　许多试验证明:温度升高，腐蚀速度加快。因此，引入环境温度影响系数来表示温度对结构耐久性失效的影响