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在役热力地下构筑物可靠度分析及耐久性评估

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摘要

1 引言

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状和发展趋势

1.3 在役地下结构可靠度分析的特点

1.4 研究意义

1.5 研究创新点

2 在役热力地下构筑物性能状态调查与检测

2.1 砖砌、钢筋混凝土盖板组合结构

2.1.1 砖、勾缝强度的检测

2.1.2 裂缝检测

2.1.3 碳化深度检测

2.1.4 混凝土强度的回弹检测

2.1.5 钢筋分布及其保护层厚度检测

2.1.6 钢筋锈蚀检测

2.2 浇筑钢筋混凝土结构

2.2.1 裂缝检测

2.2.2 碳化深度检测

2.2.3 混凝土强度的回弹检测

2.2.4 钢筋分布及其保护层厚度检测

2.2.5 钢筋锈蚀检测

2.3 喷射钢筋混凝土结构

2.3.1 裂缝检测

2.3.2 碳化深度检测

2.3.3 混凝土强度的回弹检测

2.3.4 钢筋分布及其保护层厚度检测

2.3.5 钢筋锈蚀检测

2.4 本章小结

3 基于响应面法的在役热力隧道可靠度分析

3.1 响应面法简介

3.2 在役隧道结构荷载效应分析

3.3 在役隧道结构抗力效应分析

3.3.1 混凝土强度随服役时间的衰减

3.3.2 钢筋屈服强度随服役时间的衰减

3.4 基于matlab的可靠度指标计算

3.5 计算实例

3.6 本章小结

4 基于模糊综合评价法的结构耐久性评级

4.1 模糊综合评价法简介

4.2 多层模糊综合评价法

4.3 AHP(Analytic Hierarchy Process)法建立权重集

4.4 模糊综合评价实例

4.4.1 检测结果

4.4.2 一级模糊评价

4.4.3 二级模糊评价

4.5 本章小结

5 在役热力隧道的寿命预测

5.1 在役结构寿命预测的方法

5.2 马尔科夫过程的概念

5.3 马尔科夫链的系统预测

5.3.1 转移概率矩阵的确定方法

5.3.2 改进的基于逆阵的方法

5.3.3 在役热力隧道的马尔科夫寿命预测

5.4 计算实例

5.5 本章小结

6 结论

参考文献

作者简历

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摘要

随着工程结构服役时间的推移,大量的混凝土结构进入老化阶段。由于耐久性损伤导致的建筑物或构筑物可靠度下降,带来了越来越大的经济损失,这使得钢筋混凝土结构的耐久性破坏成为迫切需要解决的问题,尤其是热力地下构筑物的耐久性损伤。而目前国内对以热力地下管沟(砖砌结构、钢筋混凝土结构、暗挖隧道以及结构内附件等)为代表的城市既有地下工程,缺乏针对结构处置的系统性研究。城市老旧热力地下构筑物进行翻修改造时在结构处置问题的判定上尚缺乏理论依据。本文利用现场检测、数值模拟等手段对在役热力隧道结构进行了可靠度计算和耐久性等级评估,具体的研究工作如下:
  (1)按照构筑物的类型,分别对砖砌与钢筋混凝土盖板组合结构、浇筑钢筋混凝土结构和喷射混凝土结构进行了现场检测与统计分析,得出了不同结构类型的技术状况和各检测项目的统计规律。
  (2)引入响应面法,利用Midas/Gen有限元分析软件分别对小室、隧道结构进行建模计算,得到了结构典型截面处荷载效应的统计特征,然后利用Matlab中的优化工具箱分别对小室与隧道结构进行了可靠度指标的计算。
  (3)运用模糊评价的方法将结构的耐久性评估分为两级,分别用层次分析法建立每一级各影响因素的权重集,最终根据贴近度法对30个工点分别进行了耐久性等级评估。
  (4)在对热力地下构筑物进行模糊评价的基础上,将模糊评价法与马尔科夫过程相结合,以华能线10#工点为例,对其进行了剩余寿命预测,为隧道在未来使用过程中的维修加固提供了理论依据。

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