混凝土箱梁氯离子扩散效应分析与寿命预测的CA模型

摘要：

为了准确地模拟混凝土箱梁中氯离子的侵蚀过程,预测截面内任意时刻任意位置的氯离子浓度以及结构耐久性使用寿命.基于2D元胞自动机原理建立了混凝土氯离子扩散的元胞自动机模型(CA模型),模型同时考虑了材料和龄期对氯离子扩散效应的影响.以某箱形截面梁为例,根据箱梁中氯离子扩散的元胞自动机模型,编写了MATLAB计算程序,分析了氯离子在截面内的扩散规律,并根据模型对该结构耐久性使用年限进行了预测.研究结果表明:与氯离子浓度解析解和试验值相比,建立的元胞自动机模型能够有效地模拟混凝土箱梁氯离子扩散过程,且计算精度较高;根据截面倒角形式的不同,氯离子呈现出不同的扩散规律,不同位置氯离子浓度达到钢筋锈蚀临界浓度所需的时间不同;通过与寿命预测解析解进行对比,证明了该模型能有效预测混凝土结构耐久性使用寿命.利用该模型对氯盐侵蚀环境混凝土箱梁耐久性使用寿命进行预测,分析得出服役51a左右该结构将达到耐久性极限设计状态.

关键词：混凝土箱梁、寿命预测、氯离子扩散、元胞自动机模型、数值模拟

所属期刊栏目：36

分类号：TU375;TU528.1(建筑结构)

资助基金：国家自然科学基金重大资助项目11790281;国家自然科学基金资助项目51878323;中国铁路总公司科技研究开发计划资助项目2017G010-C

在线出版日期：2019-07-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：121-126