浅谈地铁结构耐久性影响因素及其寿命预测研究

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1、申请同济大学工学硕士学位论文地铁结构耐久性影响因素及其寿命预测研究培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：副导师：土木工程学院土木工程岩土工程黄炳德汤永净副教授邵振东高级工程师二Oo七年三月摘要与地面建筑和其它类地下建筑相比，地铁结构所处位置、施工工艺、使用功能不同，其耐久性研究也有特殊意义．地铁结构一般埋深约十几米，车站内二氧化碳浓度较大，地下水和有害离子也比较丰富；结构进行地下施工，容易存在如水中混凝土孔隙率大之类的隐患；另外地铁在运营时会产生较强的杂散电流，这些都将加快地铁结构中钢筋的腐

2、蚀。根据目前研究结果，钢筋锈蚀可以使混凝土产生裂缝，降低结构强度，是影响混凝土结构耐久性的最直接因素。本文是在一般建筑结构耐久性研究基础上，研究了地铁结构所处的环境特征，认为杂散电流、混凝土碳化和氯离子侵入是地铁结构耐久性的主要影响因素。通过分析三种主要影响因素各自对钢筋产生腐蚀的机理，确定三种影响因素各自对钢筋腐蚀的程度和规律。接着分析钢筋锈蚀以及随之引起的混凝土开裂的变化情况，由此确定地铁结构耐久性状况，并在此基础上进行地铁结构的耐久性寿命预测，其结果可用于指导地铁结构的设计与施工。首先，详细介绍

3、了耐久性研究的意义和国内外研究现状，并介绍了一般混凝土结构耐久性的研究内容以及本文的研究思路。其次，对地铁车站耐久性影响因素及其作用机理进行了介绍，根据工作环境和使用功能与地面建筑的不同，指出其耐久性主要影响因素为杂散电流、碳化作用和氯离子侵蚀作用。再次，对地铁杂散电流形成及钢筋腐蚀机理进行分析，介绍了影响地铁杂散电流强度的几种主要因素并比较其影响性，并讨论了杂散电流对地下结构耐久性的影响。同时对碳化作用和氯离子侵蚀作用的耐久性寿命预测模型进行了分析比较。最后，介绍了耐久性寿命研究方法和有关寿命准则，

4、根据适用性标准对耐久性寿命模型中各个时间段进行确定，并以此对某地铁车站进行耐久性寿命预测。关键词：耐久性，杂散电流，碳化作用，氯离子侵蚀，钢筋腐蚀。地铁，寿命预测ABSlltACTABSTRACTContrastingwitllgroundbuildingsandotherundergroundbuildings．studyonitsdurabilityhadspecialmeaningsfordifferentlocations，constructingtechniquesandusingfunct

5、ionsofsubway5tructures．ThedepthofthesubwaystructureburiedWasoverlOmcommonly．ThereisahighconcentrationofC02inthesubwaystationandplentyofunderwaterandpoisonousionsinthesoil．Becausepartofstructurewasbuiltbeforedigging，thehiddentrouble，likethehighporosityof

6、concreteinthewater,oftenexist．Otherwise,thesubwaywillproducestrongswaycurrent,andallofthosewillspeedthecorrosionofreinforcementinthesubwaystructures．TheCmTCntresearchresultsshowedthatreinforcementcorrosioncouldmaketheconcretecrackanddecreasethes虮砧n船inte

7、nsity,whichWaSthemostdirectreasonofinfluencingconcretestructuredurability．Onthebasisofthestudyondurabilityofthegeneralbuildingstructure，theexperimentalresultsshowedthatstraycurrent,concretecarbonizationandpenetrationofchloridewcrethreemaininfluencingfac

8、torsofsubwaystructurethroughstudyingitsenvironmentalcharacteristics．Throughanalyzingthecorrosionmechanismthatthethreemaininfluencingfactorsaffectonreinforcementrespectively,thedegreeandlawofeachoftheinfluencingfactorsonreinforcem