房屋改造安全评估检测报告办理

受碳化混凝土结构构件可靠度分析

混凝土结构在一般大气环境中的碳化会降低混凝土的碱性,破坏钢筋表面的钝化膜,使钢筋易于发生锈蚀现象;同时混凝土的碳化会加剧混凝土的收缩,从而导致混凝土的裂缝和结构破坏。因此,研究碳化混凝土结构构件的可靠度是非常重要的。
3.1、混凝土结构构件碳化的基本模型
从混凝土碳化的物理力学过程可以知道,混凝土的碳化速度取决于CO2 气体在混凝土中的扩散速度,又与混凝土自身密实性及CO2 的状态有关 。国内外学者对混凝土碳化列出了许多数学模型 ,这些模型实质是一致的,都认为碳化深度与时间的平方根成正比,即:
X′c ( t) = α t (5)
修正后的模型为:
Xc ( t) = kα t (6)
k = Xc1PXc ( t0 ) (7)
∴Xc ( t) = Xc1tt0(8)
式中, Xc1为t0 时刻实测的混凝土的碳化深度;α为混凝土的
碳化系数; k 为修正系数; t 为混凝土的碳化时间。
3.2、极限状态方程及可靠度计算
混凝土结构构件的保护层保护钢筋免受外界因素的影响,因而可以把混凝土碳化达到钢筋表面作为极限,所以极限状态方程中应包括的基本变量为混凝土保护层厚度C、混凝土碳化深度Xc 。其中混凝土保护层厚度C 和时间因素无关,而与施工因素有关,即模板与钢筋的定位有关。假定它服从正态分布,并假定测得的混凝土于任一时刻的碳化深度都服从正态分布,且为独立的变量,因而极限状态方程可表示为:
z = C - Xc ( t) (9)

3.2.1、t0 时刻可靠度计算

在t0 时刻对服役混凝土结构构件进行实际检测,得到混凝土碳化深度实测值Xc1和混凝土结构构件的保护层厚度C ,因为C、Xc1皆为正态随机变量,从而可按统一标准求得t0时刻的可靠度指标β0 为:

β0 =μz0σz0=μc - μXc1σ2c+ σ2Xc1(10)
式中,μ和σ分别表示均值和方差。
3.2.2、动态可靠度计算
由前面所作的正态分布假定可以得出:
Xc ( t) = Xc1tt0(11)
∴ μxc( t) = μXc1tt0(12)
σxc( t) = σxc1tt0(13)
终求得可靠度函数β( t) 为:
β( t) =μz ( t)σz ( t) =μc - μxc( t)σ2c+ σc ( t) 2(14)
从以上分析可知,可靠度函数β( t) 主要与统计值C、Xc ( t0 ) 及混凝土碳化模型Xc (t) 的计算模型有关。