氯盐腐蚀下混凝土服役寿命的可靠度分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com2013年第3期(总第281期)混凝土理论研究Number3in2013(TotalNo．281)ConcreteTHEORETICALRESEARCHdoi：10．3969~．issn．1002—3550．2013．03．004氯盐腐蚀下混凝土服役寿命的可靠度分析葛若东a．一。洪斌a,b(广西大学a．土木建筑工程学院；b．工程防灾与结构安全教育部重点实验室，广西南宁530004)摘要：混凝土性能的随机性对混凝土结构的服役寿命有重要影响。在考虑混凝土的氯离子扩散系数和临界氯离子浓度的随机性基础上，利用

2、摄动技术研究建立了混凝土中氯离子扩散分析的摄动随机有限元法，结合混凝土内钢筋锈蚀极限状态方程，建立氯盐腐蚀环境下混凝土结构服役寿命分析的可靠度分析方法。通过算例分析，验证了本研究方法具有较高的计算精度和效率，同时分析了保护层厚度、扩散系数变异性等因素对氯离子扩散过程和混凝土服役寿命的影响。关键词：混凝土；氯离子；随机有限元；服役寿命；可靠度中图分类号：TU528．01文献标志码：A文章编号：1002—3550(2013)03—0014—04Stochasticfiniteelementreliabilityanalysisforserv

3、icelifeofconcretestructureinchlorideenvironmentGERuo-dong",b,HONGBin(a．SchoolofCivilEngineeringandArchitecture；b．KeyLaboratoryofDisasterPreventionandStructuralSafetyofChinaMinistryofEducation，Nanning530004，China)Abstrect：Theuncertaintyofconcreteplaysasignificantroleinser

4、vicelifepredictionofconcretestructuresunderchlorideenvironment．Itdevelopedtheperturbationstochasticfmiteelementmethodtodea1withtherandomnessofthechloridediffusioncoemcientandthecriticalconcentrationbymeansoftheperturb~iontechnique．Theservicelifeconcretewasanalyzedbythepe

5、rturb~ionstochasticfiniteelementreliabilitymethodbasedontheequationoflimitstateaccountingforthethresholdofchlorideconcentration．Anumerica1examplewasconsideredtodemonstratetheaccuracyandefficiencyoftheproposedmethod，theparametricstudywasconductedtoinvestigatetheeffectofth

6、ecoveringthicknessandthecoemcientofvari~ionofthediffusioncoefficientontheservice1ifeoftheconcretestructures．Keywords：concrete；chlorideion；stochasticfiniteelementmethod(SFEM)；servicelife；reliability的概率，称为结构的可靠度。由于所处环境的变异性和混0引言凝土材料的不均匀性，氯离子在混凝土中的扩散过程实际处于氯盐环境下的混凝土结构经常早于设计使用

7、年上是一种随机过程，因此，建立混凝土中氯离子扩散过程限而耐久性破坏，其重要的原因就是钢筋混凝土结构中钢的随机分析方法，利用可靠度理论评估混凝土结构服役寿筋的锈蚀，而氯离子在混凝土的侵入往往是造成混凝土结命已经成为该领域的发展方向。吴瑾和施养杭[11】利用构中钢筋锈蚀的主要原因【”，所以氯盐环境下混凝土结构Fick第二定律的一维解析解和Monte．Carlo方法，考虑了的服役寿命与氯离子在混凝土中的扩散以及引发钢筋锈氯离子扩散系数、表面氯离子浓度等因素的随机特性对混蚀的临界氯离子浓度有关。氯离子在混凝土中的扩散通常凝土结构进行了寿命的预测

8、。但Monte．Carlo方法是一种可以用Fick第二定律描述，并利用试验得到的混凝土氯离抽样分析方法，需要大量的样本试验和统计分析，计算效子扩散系数翻，可以通过解析方法求解得到混凝土中氯离率较低。子的分布