受锈蚀影响的混凝土结构适用性和安全性评估

庞雪飞

（广东海洋大学寸金学院，广东 湛江 524000）

受锈蚀影响的混凝土结构适用性和安全性评估

庞雪飞

（广东海洋大学寸金学院，广东 湛江 524000）

本文通过计算得出的部分理论依据付诸于现实的试验检测,举出一系列关于混凝土结构受到锈蚀影响后的实际适用性和安全性的评估方案;首先引入弥散裂缝概念来对混凝土的软化性质进行测评,并根据结果建立关于混凝土保护层断裂分析的计算模型,再通过计算进一步得出关于混凝土保护层表面裂缝宽度的解析解；然后再根据实际的实验现象模拟出混凝土结构刚度与演化的粗略计算公式，同时估算出极值；最后将二者结果相结合,提出混凝土结构裂缝宽度、刚度和强度的综合性评估方案,并根据这一方案提出一些可能会对结果造成干扰的各类因素。

土木建筑结构；结构评估：可靠度方法；混凝土

对于地处沿海地区的混凝土建筑而言,其内部钢筋结构的锈蚀是导致整体构性能退化、倒塌的根本因素,但是整体结构的性能退化还不至于让混凝土出现倒塌,在这其中还包含混凝土开裂、剥落等其他因素。因此，为了保证混凝土结构的长期使用性，定期的监测和性能评估就显得尤为重要。对于现如今社会对于生产生活基础设施的高标准与高要求. 混凝土结构性能的评估不仅可以作为退化结构检测、维修、加固和拆毁决策的重要参考依据，还可以成为模拟结构设计的参考要素。所以，对于混凝土结构而言,其真正的适用性和安全性才是评估对于国家财产和人民生命安全是否有效的重要指标。

对于钢筋锈蚀对混凝土结构性能的实际影响问题近年来一直是世界各国专家学者研究攻克的壁垒,在研究期间也提出了很多关于钢筋锈蚀对混凝土性能影响的具体评估方案。但是因为无法模拟出“结构性能退化模型”的技术限制，这些理论依据是纸上谈兵，并没有实际的论证与应用。目前即使是在实地进行模拟实验，也会因为所得数据过于离散而无法从中获得具有价值性因素的变化规律；而在实验室中，虽然可以解决现场模拟试验的问题，但又因为实验室模拟模型的尺寸与实际偏差较大而导致实验结果的误差也很大，所以实验室的结果数据依旧有待考证。而通过将上述两种方案相结合的全尺寸试件模拟实验则可以很好地达到实验的相关要求，这种通过在实验室模拟出近似实物尺寸的模型来进行试验的方案解决了之前在现场试验与实验室实验中的所有问题。

1 受锈蚀影响的混凝土安全性评估

由相关文献可知，d可表示为钢筋锈蚀后所形成的铁锈层厚度，(t)的表达式可以通过实验来确定。例如在同心圆柱体中，圆柱体的内半径口等于钢筋半径D／2，外半径b等于钢筋半径D／2与混凝土保护层厚度C的总和。因为整体结构中钢筋的长度远大于混凝土保护层的尺寸，所以可以按照平面问题来处理，即沿钢筋长度方向的正向因变量为零。根据弹性理论可知，平面应变问题的有效弹性模量E。和泊松比u。与实际混凝土有效弹性模量E。和泊松比uc具有以下关系：

然后得出平衡方程，如式2：

根据指数型应力，应变软化曲线k(t)满足方程：

将计算式(1)和(2)联合代入计算式(3)中，可得到以k(t)为未知量的方程，然后根据任意给定时间 t，来求解该方程即可得到 k(t)。由于混凝土表面断裂应变(b，t)等于表面环向总应变与表面环向弹性应变之差，而后两者均可由计算式(3)直接求得，这样，混凝土表面裂缝宽度公式可以简化为：

2 受锈蚀影响的混凝土结构适用性评估

伴随着钢筋混凝土结构的长时间使用，除了混凝土表面会出现宽度持续性增大的裂缝，还会形成沿着钢筋方向发展的混凝土剥落面，最终导致钢筋与混凝土之间的结构分离，致使刚度退化。为了方便分析，现将时刻 t的结构刚度写成：

3 结论

通过上述分析，外加对相关文献的查阅，可以发现以下 4点：(1)在对于混凝土保护层表面裂缝宽度的问题上，可尝试性的通过对混凝土软化特性的考虑并引入弥散裂缝的概念，就可以得出关于保护层表面裂缝宽度的公式。(2)基于实地的实验结果，总结得出关于混凝土结构刚度和强度演化的参考性经验公式。(3)引入概率理念，得出关于评估混凝土裂缝宽度、刚度和强度的具体实践方案。(4)相关计算结果表明，裂缝宽度、刚度和强度超过相应极限值的概率会伴随着使用时间的增长而增大。

[1] 赵羽习.钢筋锈蚀引起混凝土结构锈裂综述[J].东南大学学报（自然科学版）,2013,(5):1122-1134

[2] 干伟忠,金伟良,高明赞等.混凝土中钢筋加速锈蚀试验适用性研究[J].建筑结构学报,2011,32(2):41-47

[3] 高轶.选混凝土结构碳纤维加固技术及其适用性[J].科技与企业,2014,(6):181-181

[4] 欧阳利军,陆洲导,赵艳林等.混凝土结构声发射检测参数设置研究[J].重庆建筑大学学报,2008,30(5):37-41

[5] 王雪松,金贤玉,田野等.开裂混凝土中钢筋加速锈蚀方法适用性[J].浙江大学学报（工学版）,2013,47(4):565-574,580.

[6] 杨旭东,彭立新,王伟民等.混凝土结构鉴定软件的适用性评价[J].建筑科学,2011,27(z1):226-229.

[7] 肖建庄,雷斌,黄健等.再生混凝土梁抗弯理论与可靠度分析[J].东南大学学报（自然科学版）,2010,40(6):1247-1251.

[8] 张玉明,杨木,刘晶等.叠合法加固混凝土结构的适用性和工程实例[J].工程建设与设计,2010,(11):64-65.

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1007–6344（2015）01–0031–01

庞雪飞；硕士研究生；广东海洋大学寸金学院（信息技术系）教师；从事结构工程及防震减灾方面的研究