海港桩基码头耐久性及整体可靠度分析方法

发布时间：2018-04-23 18:06

  本文选题：海港码头 + 氯离子扩散　； 参考：《天津大学》2016年博士论文

【摘要】：海洋环境下钢筋混凝土结构承载力演化规律及安全度分析方法,是海港码头设计和维护中亟需解决的重要课题。钢筋混凝土海港结构承载力演化主要是由海洋环境氯离子浸透导致钢筋锈蚀引起。本文采用室内试验方法研究海洋环境下氯离子在钢筋混凝土中的扩散规律及材料不均匀性和钢筋阻滞效应的影响,建立相应氯离子扩散模型、钢筋锈蚀速率模型、钢筋与混凝土粘结强度下降模型;研究钢筋混凝土力学性能演化对结构的破坏机理、破坏模式和整体承载力及其演化规律的影响,建立海洋环境下海港钢筋混凝土结构整体承载力演化模型及安全度分析方法。为海港钢筋混凝土结构的耐久性设计、安全评估和寿命预测提供基础理论和技术方法。内容如下:(1)海洋环境下钢筋混凝土材料劣化主要是由于氯离子侵蚀造成,氯离子扩散模型是其中的核心问题。本文采用细观物理模型试验的方法,研究了粗骨料含量、粒径及分布,钢筋含量、直径和间距等对氯离子扩散的影响。建立了考虑粗骨料和钢筋影响的钢筋混凝土中氯离子扩散模型。(2)在物理模型试验的基础上,研究了氯离子在硬化水泥浆体、硬化水泥浆体与粗骨料和钢筋界面处的扩散规律,开发了可模拟氯离子在硬化水泥浆体中、硬化浆体与粗骨料和钢筋界面处扩散行为的细观有限元模型,建立了相应的数值模拟方法。(3)基于可模拟氯离子在硬化水泥浆体中、硬化水泥浆体与粗骨料和钢筋界面处扩散行为的细观有限元模型的数值方法,研究氯离子浸透引起的钢筋锈蚀和混凝土与钢筋之间的粘结力下降等对钢筋混凝土材料性能的影响规律,建立了合理的海洋环境下钢筋混凝土材料性能随时间变化模型。(4)针对典型钢筋混凝土海港桩基码头结构,研究了钢筋混凝土材料性能劣化对结构整体承载力的影响规律,提出了确定结构整体承载力的基本原理和方法,建立了海港钢筋混凝土结构整体承载力随使用时间变化的演化模型。(5)基于海港钢筋混凝土结构整体承载力演化模型,建立了海港钢筋混凝土时变结构整体(系统)可靠度分析方法,可应用于新建海港桩基码头的耐久性设计和既有钢筋混凝土码头结构的安全评估。
[Abstract]:The evolution law of reinforced concrete structure bearing capacity and the analysis method of safety degree under marine environment are the important problems that need to be solved in the design and maintenance of port wharf. The evolution of the bearing capacity of reinforced concrete seaports is mainly caused by corrosion of steel bars due to the penetration of chloride ions in marine environment. In this paper, the diffusion law of chloride ions in reinforced concrete under marine environment and the influence of material inhomogeneity and reinforcing bar block effect are studied by laboratory test method. The corresponding chloride ion diffusion model and reinforcement corrosion rate model are established. The influence of the evolution of mechanical properties of reinforced concrete on the failure mechanism, failure mode, overall bearing capacity and its evolution law of reinforced concrete is studied. An evolutionary model for the overall bearing capacity of reinforced concrete structures in marine environment and a safety analysis method are established. It provides basic theory and technical method for durability design, safety evaluation and life prediction of reinforced concrete structure in harbor. The degradation of reinforced concrete materials in marine environment is mainly caused by chloride ion erosion, in which chloride diffusion model is the core problem. In this paper, the effects of coarse aggregate content, particle size and distribution, steel bar content, diameter and spacing on chloride ion diffusion were studied by means of mesoscopic physical model test. The chloride ion diffusion model in reinforced concrete considering the influence of coarse aggregate and steel bar is established. On the basis of physical model test, the diffusion law of chloride ion at the interface of hardened cement paste, hardened cement paste and coarse aggregate and steel bar is studied. A mesoscale finite element model was developed to simulate the diffusion behavior of chloride ions in hardened cement paste and the interface between hardened paste and coarse aggregate and steel bar. The corresponding numerical simulation method was established. A numerical method for mesoscale finite element model of diffusion behavior between hardened cement paste and coarse aggregate and steel bar, The influence of corrosion of steel bar caused by chloride ion immersion and the decrease of adhesion between concrete and steel bar on the properties of reinforced concrete is studied. According to the typical reinforced concrete port pile foundation wharf structure, the influence of the deterioration of reinforced concrete material performance on the overall bearing capacity of the structure is studied. The basic principle and method of determining the overall bearing capacity of the structure are put forward, and the evolution model of the overall bearing capacity of the reinforced concrete structure in the harbour with the change of service time is established. The model is based on the evolution model of the overall bearing capacity of the reinforced concrete structure in the harbour. An integral (systematic) reliability analysis method for time-varying reinforced concrete structures in seaports is established, which can be applied to the durability design of pile foundation wharves and the safety assessment of existing reinforced concrete wharf structures.
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U656.1

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本文编号：1793031