大气腐蚀环境下钢构件的可靠度.pdf

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1、·24·I·J迂材2011年第6期20l1年l2月SichuanBuildMateri。als第37卷总第164期大气腐蚀环境下钢构件的可靠度刘玲玲，郑德兴(1．安徽广播电视大学城建学院，安徽合肥230001；2．马鞍山市长钢置业有限公司，安徽马鞍山243100)摘要：通过对钢结构构件腐蚀后可靠度的分析，提如图2所示，造成既有钢结构的可靠度降低，如何对钢出了在役腐蚀钢结构抗力和荷载的计算模型，提出了在役结构进行安全评估，确定钢结构使用寿命具有重要意义。腐蚀钢结构构件可靠度计算方法，从而为进一步的安全评估，确定钢结构使用寿命具

2、有重要意义。，／rln，⋯／关键词：腐蚀；钢结构；可靠度～S中图分类号：TU391文献标识码：A!Il＼文章编号：1672—4011(2011)06—0o24—02(s1一‘(＼(R)．Thereliabilityofsteelspecimenunderatmosphericcorrosionenvironment●汁一L／ULingling，ZHENGDexing2(1．Instituteo厂urbanconstruction。AnhuiRadioandTVUniver—图2结构抗力和荷载变化图sity，Hefei2300

3、01，China；2．MaanshanChangGangRealEstateCo．Ltd，Maanshan243100。China)1结构抗力随时间变化的模型在结构使用过程中，受荷载作用、环境作用及材料内Abstract：Throughreliabilityanalysisofsteelspecimenaf-部作用的影响，结构性能随时间变化是一个复杂的物理、tererode，calculationmodelaboutresistanceandin—service化学和力学损伤过程，因此，结构抗力随时间的变化是上loadisp

4、roposed，andthecalculationmethodofsteelspecimen述三种因素的函数，而且每一种影响因素都是一个复杂的reliabilityisalsoproposed，SOitwillhelptoassessthesafetyof随机过程。steelstructure，anddeterminethelife．钢结构抗力衰减规律的确定是一个复杂的问题，目前Keywords：Corrosion；Steelspecimen；Reliability国内研究者对锈蚀后的钢构件的力学性能进行了一些试0前言验，试

5、验采用的试件大部分是实验室加速腐蚀试件，少部分是从自然腐蚀试件构件截取的。试验表明钢材腐蚀钢结构的大气腐蚀，是最普遍存在的腐蚀类型，它是在5％以内时，钢材强度变化不大，当锈蚀率大于10％时，大气环境下诸多因素在钢结构表面的综合作用的结果。尽随着腐蚀率的增加，构件的屈服强度、极限强度逐渐降低，管钢结构工程大都采用了涂层、镀锌等方法防腐，但效果且屈服平台减小J，可见破坏形态也将由延性破坏转为脆并不理想，如图1所示，尽管输电塔采用了涂层防腐，但性破坏。在湿热大气环境下腐蚀严重。大气环境下钢结构构件抗力的变化可以分为两个阶段：从结构

6、建成到t时刻，这一时刻为防腐涂层失效阶段，钢材尚未腐蚀，构件抗力不降低，从t到T时刻，这一阶段钢材发生腐蚀，钢材有效截面不断减小，结构抗力不断降低。在结构设计基准期内，构件抗力变化的过程依赖于防腐涂层的失效时间和钢材截面损失率。国外Menges和山本隆博士通过研究提出了涂层寿命公式，即t的取值J。国内梁彩凤等人通过多年大气环境下无涂层钢结构暴露腐蚀指出钢的大气腐蚀遵循幂函数规律：D=At(1)式中，D为腐蚀深度(mm)，t为暴露时间(年)，A、n图1腐蚀钢结构图为常数。文献[3，9]据此提出了有涂层腐蚀深度预测模型：钢结构的

7、腐蚀不仅造成构件截面减小和变异性增大，而且造成钢材强度降低和延性下降，导致钢结构构件承载D=C(T—t)“(2)性能逐渐退化，结构抗力会随服役期的增长而发生变化，式中，D为腐蚀深度，T为钢结构服役年限，t为涂层失效时间、C、n为常数，与结构所在地区有关。作者简介：刘玲玲(1953一)，女，安徽合肥人，副教授；郑德兴(1981为分析简单，假定腐蚀为均匀腐蚀，则大气环境中钢一)，男，安徽阜阳人，工程师。材构件的抗力R(t)为：2011年第6期SichuanBuIi-lJdine材Materials·25·第37卷总第164期20

8、11年12月在大气腐蚀环境下，该式综合了设计基准期内钢结构，、fo0≤t≤t抗力的变化历程。1【一根据结构可靠度基本理论，将(9)式代入，得结构失效式中，Ro为构件未腐蚀时的抗力，h为原始构件截面概率为：尺寸，入为钢材截面损失率。∞Pf=f』0P(R—SG—SQ<0)()(c)ddc(10