锈蚀钢筋混凝土结构的形态演化与服役可靠性研究

项目研究以钢筋锈蚀为主线，采用现场调研、理论分析、试验研究和数值计算等方法，研究了锈蚀钢筋混凝土结构的形态和性能演化规律以及服役可靠性问题。调研了数10栋既有建筑结构外部环境状况，采集了200余个混凝土芯样并相应进行了基本力学性能和耐久性指标测试分析；研究了水泥基材料孔溶液的离子传输性能及电化学阻抗谱特征的影响因素；建立了锈蚀钢筋本构关系的简约理论模型，探讨了锈蚀钢筋的空间分布形态和统计分布特征，构建了锈蚀钢筋本构关系的有限元模型；研究发展了辨识混凝土构件中钢筋锈蚀损伤状况的方法；研发了钢筋起锈的辨识装置与方法，进行了钢筋起锈时间和速率的试验测试与统计分析；试验研究了不同水压下混凝土渗水量的时变规律及其抗渗性能；进行了海洋大气区、浪溅区和水下多类别海洋腐蚀环境作用及其效应的模拟试验研究；进行了不同轴压比和锈蚀率的钢筋混凝土柱动力性能试验与建模分析，试验研究了锈蚀钢筋混凝土框架的失效机制和破坏模式；研究建立了锈蚀构件正截面承载力修正模型，考虑多种影响因素和钢筋锈蚀分布形态，数字模拟分析了锈蚀钢筋混凝土梁的服役可靠度及其时间演化特征。 获3项国家发明专利授权和9项实用新型专利授权，获软件著作权登记成果各2项；已发表论文12篇；参与本项目的研究生15名，其中已培养毕业硕士生8名。 2100433B

以锈蚀钢筋混凝土结构为对象，研究其形态和性能演化规律以及服役可靠性问题。基于结构劣化程度与空间分布形态的现场调研结果，通过加速试验获得锈蚀钢筋和钢筋混凝土试件，研究锈蚀钢筋的形态、统计分布特征及其与混凝土表面劣化状况的关联性；试验研究锈蚀钢筋的本构关系并建立相应的半解析模型；试验分析锈蚀钢筋与混凝土的粘结性能，修正现有粘结本构模型；结合锈蚀构件的试验、有限元分析和理论方法，研究平截面假定的适用性和修正方案，建立锈蚀构件的抗弯刚度和正截面承载力修正模型，并据此研究构件正截面的失效机制；针对构件的脆性与延性失效机制，建立锈蚀超静定杆件荷载效应的分析模型并结合正截面承载力分析模型，建立以概率为判据的超静定杆件的重要失效模式库；由此提取结构的重要失效模式并计算系统可靠度；研究劣化部位、失效机制对结构时变可靠度的影响规律。为锈蚀钢筋混凝土结构的服役可靠性评估、维修加固及全寿命分析提供科学依据。

本书是作者从事服役工程结构可靠性理论及其应用研究的总结。本书从结构可靠性理论研究的不同方面，在服役工程结构可靠性的基本原理、计算方法和工程应用等方面进行了较为详尽的论述，并对国内外有关研究进行了综述。本书共分8章，内容包括服役工程结构可靠性分析的基本概念和原理、服役工程结构的抗力分析、服役工程结构的荷载及效应、服役工程结构静力时变可靠性、服役工程结构的动力可靠性、服役结构体系可靠度和服役工程结构及其系统可靠性评价理论的应用。

本书可供土木工程、水利工程、桥梁工程、市政工程和工程管理等专业的科技人员、大学生和研究生等参考。

本书主要介绍了钢筋混凝土结构锈蚀损伤检测与评估的内容和方法，包括绪论、钢筋混凝土锈蚀破坏形态、钢筋混凝土锈蚀损伤参数检测等8章。

前言

第1章 绪论

1.1 服役工程结构可靠性研究的重要性

1.2 结构可靠性研究的发展及应用概况

1.3 服役工程结构可靠性理论及应用研究概况

1.4 股役工程结构可靠性研究的主要内容

第2章 服役工程结构可靠性分析的基本概念和原理

2.1 结构的极限状态与可靠度

2.2 结构的基本变量不确定性及分析方法

2.3 服役工程结构可靠性分析的基本特点

2.4 服役工程结构可靠性分析的基本原理

第3章 服役工程结构的抗力分析

3.1 影响服役工程结构抗力的主要因素及统计特征

3.2 抗力的随机过程概率模型

3.3 考虑验证荷载的抗力估计方法

3.4 基于Bayesian方法的RC结构多因素随机时变抗力分析

3.5 基于实测样本值的单因素抗力随机时变模型

第4章 服役工程结构的荷载及效应

4.1 服役结构荷载效应特性的影响因素分析

4.2 服役建筑结构的荷载分析与统计

4.3 服役水工结构的水位及水荷载效应分析

4.4 服役结构荷载效应的模糊概率模型

第5章 服役工程结构静力时变可靠性

5.1 服役工程结构构件的时变可靠性分析方法

5.2 验证荷载条件下的服役结构动态可靠性

5.3 广议随机空间内的拟对数正态分布验算点法

5.4 服役结构的模糊动态可靠度

第6章 服役工程结构动力可靠性

6.1 服役结构时变动力可靠性基本概念和原理

6.2 基于随机过程界限和首次超越机制的时变动力可靠性

6.3 服役结构时变动力可靠性的最大熵法

6.4 基于结构响应级数拟合法的服役抗震结构动力可靠度

第7章 服役结构体系可靠度

7.1 结构体系失效概率的基本计算方法

7.2 失效模式和验证模式及相关性分析

7.3 考虑验证模式的服役结构体系失效概率的点估计方法

第8章 服役工程结构及其系可靠性评价理论的应用

8.1 基于计算可靠度的服役民用RC构件的安全等级评价

8.2 基于构件可靠度和鉴定标准的服役结构安全性等级评估

8.3 基于层次分析法的复杂工程结构系统的可靠性评价

8.4 基于碳化深度的服役混凝土构件的耐久性

8.5 基于可靠度的服役结构维修加固决策分析

8.6 服役堤防工程的可靠性评价及加固决策分析

8.7 服役土石坝工程系统主要失效模式下的可靠性评价

参考文献 2100433B