基于Bayesian方法的服役混凝土构件时变性能及耐久性研究

摘要

混凝土结构是基础设施建设中最广泛应用的工程结构形式。由于碳化和氯离子侵蚀等自然环境作用，导致混凝土结构中钢筋锈蚀及承载力下降，从而使混凝土结构耐久性降低。国内外许多混凝土结构，由于其耐久性不足而导致结构破坏。开展混凝土结构的耐久性与剩余使用寿命预测研究，对于防止结构破坏、延长其使用寿命具有十分重要的意义。服役混凝土结构的耐久性研究，不仅可为现有结构的维修加固决策提供科学依据，也将为混凝土结构的耐久性设计提供理论基础。 本文将模糊数学理论应用于工程结构随机参数概率分布模型的确定，结合Bayesian方法提出由小样本数据确定其概率分布的模糊Bayesian方法；在检测测试的基础上，应用Bayesian方法分析混凝土构件材料性能的随机时变性及统计参数；在现有的氯离子扩散理论基础上，研究在氯盐环境下的现有混凝土构件中的氯离子侵蚀浓度和扩散系数的分布规律；根据实测碳化深度，分析构件基于混凝土碳化深度的混凝土构件耐久性；利用Bayesian方法，提出在氯盐腐蚀环境下混凝土构件基于碳化深度和氯离子侵蚀的耐久性可靠指标计算方法、耐久性剩余寿命估计方法等。 根据研究，通过对服役混凝土构件的材料性能参数(如混凝土碳化深度等)进行一次或几次检测，并引入Bayesian方法，可建立不断更新的混凝土结构的材料性能的时变模型；根据Bayesian方法和实测混凝土材料性能参数，可进行服役混凝土结构(或构件)的可靠度计算及其耐久性剩余使用寿命的预测。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2国内外研究状况

1.2.1结构可靠性的定义及其应用的发展

1.2.2服役结构的可靠性分析

1.2.3 Bayesian理论及应用的发展概况

1.3本文研究的内容

第2章基于Bayesian理论的工程结构变量统计检验的模糊随机方法

2.1前言

2.2验前信息的概率模型检验

2.2.1变量随机性的一般假设检验方法

2.2.2随机变量概率分布的模糊Bayesian检验方法

2.3工程结构中参数估值的模糊Bayesian方法

2.3.1样本值随机模糊性的分析

2.3.2工程结构变量分布参数统计的模糊Bayesian方法

2.4算例及分析

2.4.1混凝土中氯离子侵蚀深度的概率分布模型检验

2.4.2基于实测值的堤防工程年最高水位的概率分布参数

2.5本章小结

第3章氯离子环境下现有混凝土材料性能时变性分析

3.1前言

3.2现有混凝土构件的碳化

3.2.1混凝土碳化机理

3.2.2混凝土碳化深度的预测模型

3.2.3现有混凝土构件碳化深度随机时变性分析

3.2.4碳化速度系数的Bayesian分析

3.3氯离子扩散与侵蚀深度的时变性分析

3.3.1混凝土中的氯离子扩散模型

3.3.2氯离子侵蚀深度的概率分布分析的一般方法

3.3.3现有混凝土构件实测氯离子侵蚀深度的统计分析

3.3.4氯离子侵蚀深度的Bayesian后验分析

3.4混凝土强度的时变性分析

3.4.1混凝土抗压强度的经时变化模型

3.4.2现有混凝土构件强度实测值及不确定性分析

3.4.3实测值与回弹值关系

3.4.4碳化深度与混凝土强度的关系分析

3.5混凝土构件的钢筋锈蚀

3.5.1一般大气环境下混凝土中钢筋锈蚀模型分析

3.5.2氯离子侵蚀环境下混凝土中钢筋锈蚀模型分析

3.5.3锈蚀钢筋的力学性能与腐蚀程度评价方法

3.5.4钢筋屈服强度的时变模型

3.5.5氯盐腐蚀环境下现有混凝土构件中钢筋的力学性能时变性分析

3.6本章小结

第4章基于Bayesian方法的现有混凝土构件的氯离子侵蚀研究

4.1前言

4.2现有混凝土构件氯离子侵蚀实测及分析

4.2.1测试方法

4.2.2结果分析

4.3氯离子扩散系数分析

4.3.1氯离子扩散系数的影响因素概述

4.3.2现有混凝土构件中氯离子扩散系数的统计特性

4.3.3基于Bayesian方法的氯离子扩散系数后验分布分析

4.4本章小结

第5章基于Bayesian方法的现有混凝土构件耐久性分析

5.1前言

5.2基于Bayesian方法和混凝土碳化深度的耐久性及寿命分析

5.2.1昆凝土保护层厚度

5.2.2基于Bayesian方法和混凝土碳化深度的耐久性分析

5.2.3基于Bayesian方法和碳化深度的混凝土构件的耐久性寿命

5.3基于Bayesian方法和氯离子侵蚀的混凝土构件耐久性分析

5.3.1 临界氯离子浓度Ccr的确定及其概率分布模型

5.3.2基于钢筋表面氯离子浓度与临界氯离子浓度的耐久性计算模型

5.3.3基于钢筋表面临界氯离子浓度的混凝土构件耐久性分析算例

5.3.4基于氯离子侵蚀深度与混凝土保护层厚度的现有混凝土构件耐久性

5.3.5基于Bayesian方法和氯离子侵蚀深度的现有混凝土构件耐久性分析

5.3.6基于氯离子侵蚀深度的混凝土构件剩余寿命预测

5.4本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文