基于蒙特卡罗法的碳化耐久性研究

发布时间：2019-09-03 09:40

【摘要】：碳化是影响混凝土结构老化的重要因素。应用蒙特卡罗法来研究刞窝水库6号、8号坝段工作桥纵梁的碳化问题。从碳化寿命准则和锈胀开裂寿命准则预测其使用寿命。结果表明:在使用110年时,6号坝段工作桥纵梁的碳化深度到达钢筋表面,使用142年时,出现了锈胀裂缝;在使用130年时,8号坝段工作桥纵梁的碳化深度到达钢筋表面,钢筋开始发生锈蚀,使用160年时,出现了锈胀裂缝,结构开始开裂。
【图文】：

筋保护层厚度，mm;d为钢筋直径，mm。(3)锈胀开裂前钢筋锈蚀厚度的计算公式为δe1(t)=λe1(t－t0)λe1=46·kcr·kce·e0.04T(ＲH－0.45)2/3·c－1.36·f－1.83cu(4)式中，δe1(t)为锈胀开裂前的钢筋锈蚀厚度，mm;λe1为锈胀开裂前钢筋锈蚀速度，mm/a;kcr为钢筋位置修正系数，角部钢筋kcr=1.6，中部钢筋kcr=1.0;kce为小环境条件修正系数;t0为钢筋开始锈蚀时间，a。(4)求解函数，计算分析变量的均值、标准差、失效概率和可靠指标。函数求解的流程如图1所示。2.2碳化寿命分析预测不同年份变量的计算结果，进行灵敏度分析。3工程实例分析3.1刞窝水库工程概况辽宁省刞窝水库坝址位于辽阳市境内的太子河图1蒙特卡罗法求解流程示意干流上。1972年刞窝水库落闸蓄水，1973年投入运行。大坝采用2级工程标准，原始设计标准为百年一遇，校核标准为千年一遇。最高库水位为102m，最大库容7.91亿m3，水库设计死水位为70.0m，防洪限制水位77.8m，正常高水位96.6m。刞窝水库年平均温度为9.1℃，平均相对湿度为68%。3.2刞窝水库工作桥纵梁的碳化耐久性分析由于检测到6号、8号坝段工作桥纵梁碳化深度平均值较大，因此对其进行碳化耐久性分析。工作桥为C20混凝土，钢筋直径为18mm，钢筋保护层厚度为45mm。2012年刞窝水库进行质量检测，纵梁此时已经服役40年，混凝土的抗压强度用回弹法检测。表1为检测到的6号、8号坝段工作桥纵梁混凝土抗压强度的平均值、标准差、碳化深度平均值，然后对工作桥纵梁混凝土进行碳化耐久性分析。表1工作桥纵梁检测结果坝段混凝土抗压强度/MPa平均值标准差碳化深度平均值/mm6号23.53.5278号22.53.825.93.2.1碳化寿命准则耐?

8.830.171600.0030.1736.950.02从表5、6可以看出，6号坝段工作桥纵梁在使用142年的时候，钢筋未锈蚀的厚度均值为0.001mm，从文献［4］可知，当钢筋未锈蚀的厚度小于0.004mm时，可以认为出现了锈胀裂缝，且其失效概率为37.79%，可靠指标为0.006，可以断定6号坝段工作桥纵梁出现了锈胀裂缝。8号坝段工作桥纵梁在使用160年时，钢筋未锈蚀厚度的均值为0.003mm，小于0.004mm，且其失效概率为36.95%，可靠指标为0.02，可以断定8号坝段工作桥纵梁出现了锈胀裂缝。以8号坝段为例，进行工作桥纵梁的锈胀开裂灵敏度分析，如图3所示。在使用140年时，钢筋保护层的灵敏系数为0.85，混凝土抗压强度的灵敏系数大于0.4，钢筋直径的灵敏系数为0.05;在结构使用150年时，钢筋保护层的灵敏系数为0.82，混凝土抗压强度的灵敏系数大于0.5，钢筋直径的灵敏系数为0.02;在结构使用160年，钢筋保护层的灵敏系数为0.79，混凝土抗压强度的灵敏系数大于0.55，钢筋直径的灵敏系数等于0.01。随着使用年限的增加，，钢筋保护层对工作桥纵梁灵敏度的影响减小，混凝土抗压强度对灵敏度的影响增大，钢筋直径对灵敏度的影响减校图3锈胀开裂寿命准则下8号坝段工作桥纵梁灵敏度分析(下转第90页)
【作者单位】： 沈阳农业大学水利学院;辽宁省刞窝水库管理局;
【基金】：辽宁省水利科技指导性计划项目(20150200)
【分类号】：TV331

【相似文献】

相关期刊论文 前8条

1 吉庆丰,郑邦民;用蒙特卡罗法解堰闸流动[J];水利学报;1998年09期

2 赵经华,王长新;用蒙特卡罗法进行泄洪风险分析[J];东北水利水电;2005年10期

3 侯文萃;辛全才;徐继伟;;基于蒙特卡罗法泥面加坝坝坡稳定分析[J];中国农村水利水电;2011年01期

4 薛建荣;王俊;孟冰;;基于蒙特卡罗法的堤防边坡稳定分析[J];人民黄河;2008年06期

5 王馨梅;;蒙特卡罗法在堤防边坡可靠度分析中的应用[J];甘肃科技;2010年19期

6 徐继伟;辛全才;穆全平;徐继先;王万东;;基于蒙特卡罗法的二岔口土坝边坡稳定分析[J];人民黄河;2010年03期

7 吴健;金峰;徐艳杰;;蒙特卡罗法在拱坝随机振动分析中的应用[J];水力发电学报;2006年01期

8 ;[J];;年期

本文编号：2531260