吉林大学学报(工学版) ›› 2020, Vol. 50 ›› Issue (1): 191-201.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180965

• 交通运输工程·土木工程 • 上一篇    

氯氧镁涂层钢筋混凝土两重因素耦合作用下的耐久性模型

王鹏辉1(),乔宏霞1,2(),冯琼1,曹辉1,温少勇1   

  1. 1. 兰州理工大学 甘肃省土木工程防灾减灾重点实验室,兰州 730050
    2. 中国科学院青海盐湖研究所,西宁 810083
  • 收稿日期:2018-09-21 出版日期:2020-01-01 发布日期:2020-02-06
  • 通讯作者: 乔宏霞 E-mail:356984639@qq.com;qiaohongxia@lut.edu.cn
  • 作者简介:王鹏辉(1991-),男,博士研究生.研究方向:钢筋混凝土的耐久性. E-mail:356984639@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(51468039);兰州理工大学红柳一流学科建设计划项目

Durability model of magnesium oxychloride-coated reinforced concrete under the two coupling factors

Peng-hui WANG1(),Hong-xia QIAO1,2(),Qiong FENG1,Hui CAO1,Shao-yong WEN1   

  1. 1. Key Laboratory of Disaster Prevention and Mitigation in Civil Engineering of Gansu Province, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China
    2. Qinghai Institute of Salt Lakes, Chinese Academy of Sciences, Xining 810083, China
  • Received:2018-09-21 Online:2020-01-01 Published:2020-02-06
  • Contact: Hong-xia QIAO E-mail:356984639@qq.com;qiaohongxia@lut.edu.cn

摘要:

针对只考虑氯离子、硫酸根离子或碳化作用下混凝土寿命预测模型与实际服役条件不相符的问题,提出利用反映钢筋锈蚀的腐蚀电流密度和表征混凝土破坏的相对动弹性模量评价参数作为边缘分布函数参数,在Copula函数的基础上建立耦合因素作用下氯氧镁涂层钢筋混凝土(MOCRC)寿命预测模型。结果表明:Gumble-Copula函数可以很好地对两重耦合因素作用下的MOCRC耐久性进行预测,MOCRC在20 000 d左右发生破坏。两重耦合因素作用下Copula函数寿命预测模型的建立,为多重因素耦合作用下的寿命预测模型提供了新的研究方向。

关键词: 土木工程, 腐蚀电流密度, 相对动弹性模量, Copula函数, 寿命预测模型, 耦合因素

Abstract:

The concrete life prediction model does not accord with actual service conditions if only chloride ion, sulfate ion or carbonation are considered. To solve this problem, the corrosion current density, which reflects the steel corrosion, and the relative dynamic elastic modulus evaluation parameter, which characterizes the concrete damage, are taken as the marginal distribution function parameters. Then a life prediction model of Magnesium Oxychloride-Coated Reinforced Concrete (MOCRC) is established based on the Copula function. The results show that the Gumble-Copula function can predict the durability of MOCRC under the influence of two coupling factors, and the damage of MOCRC is about 20 000 d. The establishment of the Copula function life prediction model under the influence of two coupling factors provides a new research direction for the life prediction model under the multiple coupling factors.

Key words: civil engineering, corrosion current density, relative dynamic elastic modulus, Copula function, life prediction model, coupling factor

中图分类号: 

  • TU528.43

图1

超声波测试示意图"

图2

涂层钢筋0~450 d极化曲线图"

图3

涂层钢筋540~990 d极化曲线图"

表1

涂层钢筋的腐蚀电流密度"

天数/d i corr/(μA·cm-2×10-2) 天数/d i corr/(μA·cm-2×10-2)
0 0.299 540 7.030
90 0.417 630 5.250
180 0.553 720 3.590
270 6.090 810 3.390
360 4.110 900 6.030
450 4.920 990 2.600

表2

氯氧镁涂层钢筋混凝土超声波波速 km/s"

方向 测试点 0 d 90 d 180 d 270 d 360 d 450 d 540 d 630 d 720 d 810 d 900 d 990 d
X 1 2.561 2.561 2.560 2.560 2.558 2.558 2.556 2.556 2.554 2.554 2.553 2.553
2 2.609 2.609 2.608 2.607 2.607 2.606 2.606 2.604 2.603 2.601 2.597 2.595
Y 1 2.572 2.572 2.570 2.569 2.568 2.567 2.565 2.563 2.562 2.561 2.559 2.559
2 2.609 2.609 2.608 2.607 2.606 2.606 2.605 2.603 2.602 2.600 2.592 2.593

表3

氯氧镁涂层钢筋混凝土相对动弹性模量"

方向 测试点 0 d 90 d 180 d 270 d 360 d 450 d 540 d 630 d 720 d 810 d 900 d 990 d
X 1 1.000 1.000 0.999 0.999 0.999 0.999 0.998 0.998 0.997 0.997 0.997 0.997
2 1.000 1.000 1.000 0.999 0.999 0.999 0.999 0.999 0.998 0.997 0.995 0.995
Y 1 1.000 1.000 0.999 0.998 0.998 0.998 0.997 0.997 0.996 0.996 0.995 0.995
2 1.000 1.000 0.999 0.999 0.999 0.998 0.998 0.997 0.997 0.997 0.995 0.994

表4

氯氧镁涂层钢筋混凝土相对动弹性模量评价参数"

方向 测试点 0 d 90 d 180 d 270 d 360 d 450 d 540 d 630 d 720 d 810 d 900 d 990 d
X 1 1.000 1.000 0.998 0.998 0.995 0.995 0.995 0.995 0.993 0.993 0.993 0.993
2 1.000 1.000 1.000 0.998 0.998 0.998 0.998 0.998 0.995 0.993 0.988 0.988
Y 1 1.000 1.000 0.998 0.995 0.995 0.995 0.993 0.993 0.993 0.990 0.990 0.988
2 1.000 0.998 0.998 0.998 0.998 0.995 0.995 0.993 0.993 0.993 0.985 0.978
Z - 1.000 1.000 0.999 0.998 0.997 0.996 0.995 0.995 0.994 0.992 0.989 0.987

图4

相对锈蚀评价参数概率分布图"

图5

相对动弹性模量评价参数概率分布图"

图6

ω 1可靠度函数图"

图7

ω 2的可靠函数图"

图8

二元频数直方图"

图9

二元频率直方图"

表5

常见的函数表达形式"

函数类型 函数表达式 定义域
Gumbel Copula C u 1 , ? , u n ; θ = e x p - i = 1 n l n u i 1 θ θ θ [ 1 , )
Clayton Copula C u 1 , ? , u n ; θ = m a x u 1 - θ + u 2 - θ + ? + u n - θ - n + 1 1 θ , 0 θ [ - 1 , ) 0
Frank Copula C u 1 , ? , u n ; θ = - 1 θ l n 1 + e - θ u 1 - 1 e - θ u 2 - 1 ? e - θ u n - 1 e - θ - 1 n - 1 θ - , + 0

表6

各Copula函数的相关参数"

Copula函数分类 相关参数 τ ρ 尾部相关系数
上尾 下尾
Gumbel 7.665 0.974 0.999 0.982 0
Clayton 6.030 0.950 0.996 0 0.982
Frank 37.968 0.899 0.987 0 0

图10

Gumbel-copula函数分布函数图"

图11

Gumbel-copula函数密度函数图"

图12

可靠度函数曲线"

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