基于碳化作用的地下工程结构的耐久性与可靠度

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1、⑦申请同济大学工学博士学位论文基于碳化作用的地下工程结构的耐久性与可靠度培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：副导师：土木工程学院地下建筑与工程系土木工程结构工程(地下结构研究方向)潘洪科杨林德教授汤永净副教授二oO五年八月摘要随着工程结构耐久性问题的日益严重，耐久性的研究工作也越来越为人们所重视，同时在该领域也已取得了较丰硕的研究成果。但目前研究工作仍存在很多的不足之处，尚难以有效地解决各种耐久性问题和满足工程建设的需要，尤其是在地下结构耐久性研究领域极少有人涉足，近二、三十年来大型地下工程建设的大量涌现使这一问题愈发突出和重要，然而由于经验上的不足及相关基础理论研究

2、的欠缺，因而使得目前对该类课题加紧立项、开展深入而系统的研究，为延长拟建和现有地下工程结构物的使用寿命提供理论与方法不仅十分迫切与必要，而且意义重大。论文围绕地下结构在外荷载作用下的碳化腐蚀和损伤劣化，通过室内快速碳化试验，运用损伤断裂理论、BP人工神经网络方法及可靠度原理，结合有限元数值分析，对地下结构多因素影响下的耐久性劣化规律与寿命评判和预测方法进行了系统的研究分析。论文对地下结构耐久性研究的现状、特点、不足及影响地下结构耐久性的主要因素进行深入总结和分析；提出了广义耐久性和结构劣化度的研究理念；综合考虑应力水平、材料性能(水灰比)及作用龄期等因素对混凝土结构碳化腐蚀的影响

3、进行试验研究，建立了基于工程实际的多因素交互影响的碳化模型经验公式；论文依据两个寿命评判准则分别建立了基于Matlab工具平台的混凝土碳化人工神经网络智能预测模型和基于钢筋锈胀模式假设及混凝土损伤理论的结构裂损破坏寿命评定体系，建立的模型体系经验证较好地反映了地下结构碳化锈损的渐进性规律，具有良好的应用前景；论文从失效概率与可靠度角度研究了地下结构的耐久性评价与计算方法理论，分别建立了基于碳化深度和锈胀开裂准则的结构耐久性失效概率与可靠指标计算模式，所得成果在工程实例中得到应用说明。关键词：地下结构，钢筋混凝土，耐久性，劣化度，多因素作用，碳化预测模型，BP神经网络，时变可靠度，

4、钢筋脱钝，锈胀开裂，锈蚀量，损伤力学，细观模型，数值模拟，寿命预测。AbstractABSTRACTWiththeincreasingseverityofcivilengineeringstructures’durability,itsresearchworkispaidmoreandmoreattention．Atthesametime．plentifulresultsafegainedinthisfield．Butthepresentresearchworkisstillveryinsufficient，andfarfailstosolvedurabilityproblems

5、efficientlyortosatisfytheneedofengineeringconstruction，especiallyinthefieldofundergroundstructures’durability．Intherecentyears，manylarge-scaleundergroundworks’appearancemakesthisproblemmoreprominentandimportant，however,beingshortofexperiencesanddeficientofrelevancebasictheories，itisurgentandp

6、regnanttoaccelerateanddelvetheresearchofundergroundstroetures’durability,soastoprolongthepIanfIedandexistingundergroundworks’servinglife．Aroundundergroundstructures’carbonizationcorrosionanddamagecoexistingexo—loading，thisdissertationmakesfastcarbonizationexperimentandstudiesgenerallyundergro

7、undstructures’durabilitydeteriorationruleandlife—predictionmethodsinthecitesofmulti-factorseffectbyapplyingdamageandrupturetheory,andbyusingBP-ANNmeasuresandreliabilitytheory,combinedwit}Ithemeansofnumericanalysis．Thedissertationsummarizesand