一种盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法技术

本发明专利技术公开了一种盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法，基于室内快速试验，以冻融循环损伤为主体，考虑轴压荷载、盐侵蚀的影响，选取质量损失率和相对动弹型模量两个指标，建立了复合损伤度综合评估模型；通过室内快速试验积累不同影响因素下的模型系数，从而可以根据现场实际环境情况，确定侵蚀因素组合，根据积累的不同影响因素下的模型系确定符合现场实际环境的模型系数；根据所建模型的失效标准，反算出快速试验和现场实际条件下桥梁墩柱混凝土失效时的临界冻融循环次数，进一步计算得到使用寿命。本发明专利技术结合室内试验以及现场实际环境情况，针对不同的现场实际环境采用不同的模型系数，预测结果更准确。预测结果更准确。

【技术实现步骤摘要】
一种盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法


[0001]本专利技术涉及桥梁墩柱混凝土寿命的预测方法，尤其涉及一种盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法。

技术介绍

[0002]混凝土腐蚀是盐渍土地区桥梁墩柱的常见病害。由于大量公路桥梁需跨越盐渍土地区，桥梁下部结构耐久性的问题日益突出，而桥梁墩柱与盐渍土存在直接接触，会由于盐侵蚀、冻融循环等造成混凝土严重损伤，在土与空气交界面处的墩柱混凝土腐蚀尤为严重。
[0003]目前，混凝土使用寿命预测方法主要有：经验法、类比法、快速试验法、理论模型法和随机过程法等。经验法是一种半定量寿命预测方法，其结果往往依赖于规范标准或专家学者的经验判断，此类方法明显具有诸多不确定性，往往会趋于保守。类比法主要基于“相同混凝土材料应用于相似环境时具有同样的使用寿命”这一假设，但是，实际上混凝土材料和侵蚀环境都不是特定的，随着大量新型高强混凝土材料的应用，其性能与普通混凝土材料已有较大差异，并且混凝土所处的侵蚀环境也是千差万别，即使在同一个地点，不同桩位处，环境也有差别，因此该方法误差较大，应用时存在一定的局限性。快速试验法主要是通过“室内强化试验条件”来达到加速耐久性试验的目的，例如增加反应物浓度，改变反应温度等，然后通过主体侵蚀条件的加速系数来达到实际工程中混凝土的使用寿命预测的目的，如果在试验过程中能控制好侵蚀条件，精确采集试验数据，确定合理的加速系数，则该方法可以为实际工程混凝土使用寿命预测提供很好的借鉴。但是一般的快速试验方法基于室内快速试验，只考虑单一或两个因素带来的混凝土结构和耐久性损伤，比如冻融循环或“荷载
‑
冻融循环”，并且没有考虑室内的快速试验和现场实际之间的联系。随机过程法往往与可靠度分析相结合，原理是结合快速试验方法和可靠性的概念进行使用寿命的预测，其主要是要获得不同侵蚀条件下混凝土的破坏概率曲线，而这需要依赖于大量的试验数据。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出一种盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法，将室内加速试验和实际墩柱混凝土腐蚀相联系，使其能较准确地预测盐渍土地区桥梁墩柱混凝土寿命。
[0005]本专利技术通过一下技术方案实现：
[0006]一种盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法，包括：
[0007]建立混凝土在荷载
‑
冻融循环
‑
盐侵蚀复合作用下的质量损失率模型和相对动弹型模量模型；基于快速试验，获取不同影响因素作用下质量损失率模型的模型系数和相对动弹型模量模型的模型系数；其中，快速试验为以冻融循环的方式进行；
[0008]确定现场实际环境情况下的影响因素，确定该影响因素所对应的质量损失率模型的模型系数和相对动弹型模量模型的模型系数；结合质量损失率模型和相对动弹型模量模型，得到现场实际环境情况下的复合损伤度综合评估模型；
[0009]根据复合损伤度综合评估模型的失效标准，计算出快速试验条件下混凝土失效时对应的临界冻融循环次数；
[0010]根据加速系数和快速试验条件下混凝土失效时对应的临界冻融循环次数计算得到现场实际条件下桥梁墩柱混凝土失效时的临界冻融循环次数；
[0011]根据现场实际条件下桥梁墩柱混凝土失效时的临界冻融循环次数与现场实际年均冻融循环次数计算得到使用寿命。
[0012]优选的，所述质量损失率模型为：
[0013][0014]其中，N为冻融循环次数；α、β、k和r为考虑了轴压荷载、盐侵蚀和涂层防护影响因素的质量损失率模型的模型系数。
[0015]进一步的，所述相对动弹型模量模型为：
[0016][0017]其中，A为形式参数，λ和η为考虑了轴压荷载、盐侵蚀和涂层防护影响因素的相对动弹型模量模型的模型系数。
[0018]进一步的，所述复合损伤度综合评估模型为：
[0019][0020]其中，若
△
Wn≥5％且Pn≤60％时，公式(4)取“+”，否则取
“‑”
，混凝土的失效标准为D(N)≥1，当D(N)＜1时代表混凝土受到损伤但还未失效，D(N)＝0代表混凝土未损伤。
[0021]进一步的，根据复合损伤度综合评估模型的失效标准，计算出快速试验条件下混凝土失效时对应的临界冻融循环次数，具体为：根据D(N)≥1的失效标准，反算出快速试验条件下混凝土失效时对应的临界冻融循环次数。
[0022]优选的，基于快速试验，获取不同影响因素作用下质量损失率模型的模型系数和相对动弹型模量模型的模型系数，具体为：在冻融循环及其他不同影响因素作用下，对混凝土进行侵蚀试验，测试不同冻融循环次数时的质量损失率或相对动弹性模量，根据质量损失率模型和相对动弹型模量模型进行数据模拟，得到不同影响因素作用下质量损失率模型的模型系数和相对动弹型模量模型的模型系数。
[0023]优选的，根据加速系数和快速试验条件下混凝土失效时对应的临界冻融循环次数计算得到现场实际条件下桥梁墩柱混凝土失效时的临界冻融循环次数，具体是根据如下公式进行计算：
[0024]N
LT1
＝KN
AT1
[0025]其中，N
LT1
为现场实际条件下桥梁墩柱混凝土失效时的临界冻融循环次数，N
AT1
为快速试验条件下混凝土失效时对应的临界冻融循环次数，K为加速系数。
[0026]优选的，根据现场实际条件下桥梁墩柱混凝土失效时的临界冻融循环次数与现场实际年均冻融循环次数计算得到使用寿命t，具体是根据如下公式计算：
[0027][0028]其中，N
LT1
为现场实际条件下桥梁墩柱混凝土失效时的临界冻融循环次数；N
LT
为现场实际年均冻融循环次。
[0029]进一步的，现场实际年均冻融循环次N
LT
根据式(6)确定：
[0030][0031]其中，θ为正负温交替且昼夜温差最大的月份的月均最低气温和最高气温的平均值。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0033]本专利技术公开了一种盐渍土地区多因素复合作用下桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法，基于室内快速试验，以冻融循环损伤为主体，考虑轴压荷载、盐侵蚀的影响，选取质量损失率和相对动弹型模量两个指标，建立了复合损伤度综合评估模型；通过室内快速试验积累不同影响因素下的模型系数，从而可以根据现场实际环境情况，确定侵蚀因素组合，根据积累的不同影响因素下的模型系确定符合现场实际环境的模型系数；根据所建模型的失效标准，反算出快速试验和现场实际条件下桥梁墩柱混凝土失效时的临界冻融循环次数，进一步计算得到使用寿命。本专利技术结合室内试验以及现场实际环境情况，根据调研分析及试验结果，能针对不同现场实际环境进行桥梁墩柱混凝土的使用寿命预测，针对不同的现场实际环境采用不同的模型系数，预测结果更准确。相比较传统的快速试验方法仅从理论分析出发，本方法结合现场情况，更贴合实际。本专利技术从桥梁墩柱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法，其特征在于，包括：建立混凝土在荷载
‑
冻融循环
‑
盐侵蚀复合作用下的质量损失率模型和相对动弹型模量模型；基于快速试验，获取不同影响因素作用下质量损失率模型的模型系数和相对动弹型模量模型的模型系数；其中，快速试验为以冻融循环的方式进行；确定现场实际环境情况下的影响因素，确定该影响因素所对应的质量损失率模型的模型系数和相对动弹型模量模型的模型系数；结合质量损失率模型和相对动弹型模量模型，得到现场实际环境情况下的复合损伤度综合评估模型；根据复合损伤度综合评估模型的失效标准，计算出快速试验条件下混凝土失效时对应的临界冻融循环次数；根据加速系数和快速试验条件下混凝土失效时对应的临界冻融循环次数计算得到现场实际条件下桥梁墩柱混凝土失效时的临界冻融循环次数；根据现场实际条件下桥梁墩柱混凝土失效时的临界冻融循环次数与现场实际年均冻融循环次数计算得到使用寿命。2.根据权利要求1所述的盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法，其特征在于，所述质量损失率模型为：其中，N为冻融循环次数；α、β、k和r为考虑了轴压荷载、盐侵蚀和涂层防护影响因素的质量损失率模型的模型系数。3.根据权利要求2所述的盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法，其特征在于，所述相对动弹型模量模型为：其中，A为形式参数，λ和η为考虑了轴压荷载、盐侵蚀和涂层防护影响因素的相对动弹型模量模型的模型系数。4.根据权利要求3所述的盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法，其特征在于，所述复合损伤度综合评估模型为：其中，若
△
Wn≥5％且Pn≤60％时，公式(4)取“+”，否则取
“‑”
，混凝土的失效标准为D(N)≥1，当D(N)＜1时代表混凝土受到损伤但还未失效，D(N)＝0代表混凝土未损伤。5.根据权利要求4所述的盐渍土地区桥梁墩柱混凝土使用寿命预测方法，其特征在于，根据复合损伤度综合...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志军，郭志豪，弓斌，朱林楦，徐天宇，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：