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第1章 绪论1

1.1 研究目的和意义1

1.2 国内外研究现状2

1.2.1 混凝土结构的耐久性研究现状2

1.2.2 混凝土结构耐久性评估方法现状3

1.2.3 混凝土自防水耐久防裂研究现状5

1.3 地下环境对地下结构的劣化作用分析7

参考文献9

第2章 地下结构混凝土碳化及其模型分析11

2.1 混凝土碳化机理11

2.2 混凝土碳化速度的影响因素12

2.2.1 混凝土原材12

2.2.2 原材配比与施工13

2.2.3 外部环境14

2.3 混凝土碳化深度预测模型回顾15

2.4 地下结构混凝土碳化计算模型17

参考文献19

第3章 近海地下结构氯离子侵入混凝土计算模型22

3.1 引言22

3.2 氯离子对钢筋混凝土结构的破坏作用22

3.3 氯离子侵入混凝土机理分析23

3.3.1 混凝土中孔的结构23

3.3.2 孔与水的相互作用24

3.3.3 扩散作用机理24

3.3.4 毛细管吸附作用机理25

3.3.5 渗透作用机理26

3.4 氯离子侵入混凝土模型研究27

3.4.1 标准扩散模型简介27

3.4.2 标准扩散模型的修正27

3.4.3 考虑毛细管吸附作用的模型30

3.4.4 计算参数选取33

3.4.5 计算模型的程序实现34

3.5 实例验证35

3.5.1 干湿循环下的混凝土试件试验35

3.5.2 粉煤灰混凝土试件10年浸泡试验35

参考文献36

第4章 基于正常使用极限状态地下结构构件耐久性寿命计算38

4.1 引言38

4.2 地下结构工作寿命分析38

4.3 混凝土中钢筋锈蚀机理与锈蚀速度39

4.3.1 钢筋锈蚀的机理39

4.3.2 钢筋的锈蚀速度40

4.4 混凝土构件锈胀开裂时的锈蚀量计算41

4.5 锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率的关系42

4.6 基于构件纵向开裂的耐久性寿命分析43

4.6.1 纵向裂缝耐久性寿命的可靠度分析方法43

4.6.2 失效概率的蒙特卡罗法求解44

4.6.3 耐久性寿命影响因素的统计特征45

4.6.4 构件适用性可靠度的计算步骤46

4.7 地下工程梁正常使用的可靠度经时变化规律47

4.7.1 近海地下人防工程正常使用寿命算例及分析47

4.7.2 耐久性寿命影响因素敏感性分析50

参考文献51

第5章 基于抗弯极限状态的地下结构构件耐久性寿命分析53

5.1 引言53

5.2 锈蚀钢筋对梁承载力的影响53

5.2.1 锈蚀钢筋的截面积53

5.2.2 锈蚀钢筋的强度54

5.2.3 锈蚀钢筋的粘结性能55

5.3 锈蚀钢筋混凝土梁的承载力计算模型56

5.3.1 研究现状及评述56

5.3.2 锈蚀钢筋混凝土梁的受力过程及破坏特征57

5.3.3 锈蚀梁承载力计算58

5.4 地下工程梁板结构承载力分析59

5.4.1 地下人防工程主体结构上的荷载59

5.4.2 动荷载作用下材料力学性能参数60

5.4.3 梁板结构内力分析61

5.4.4 支承梁跨中T形截面受弯承载力计算62

5.5 锈蚀地下结构抗弯梁承载力计算方法研究62

5.5.1 锈蚀地下工程构件承载力计算的难点及处理62

5.5.2 动载下锈蚀梁的承载力与内力63

5.5.3 锈蚀地下工程梁的承载力极限状态分析63

5.6 地下结构梁耐久性寿命的可靠度算法64

5.6.1 承载力耐久寿命的蒙特卡罗法求解64

5.6.2 影响承载力寿命的各因素统计特征65

5.6.3 构件耐久性寿命可靠度的计算过程66

5.7 锈蚀地下结构梁承载力的时变可靠度分析67

5.7.1 近海地下工程梁算例及分析67

5.7.2 一般环境下地下工程梁算例及分析70

参考文献72

第6章 水下隧道结构应力分布对防水耐久性的影响74

6.1 前言74

6.2 某水下隧道结构应力分布规律分析74

6.2.1 计算模型74

6.2.2 结构内应力计算分布规律75

6.2.3 覆土层厚度对应力分布的影响77

6.3 混凝土渗透系数与应力之间的关系79

6.4 结构渗流规律81

6.4.1 计算方法及渗流系数确定81

6.4.2 计算结果分析81

6.5 结论83

参考文献83

第7章 水下隧道结构自防水防裂混凝土的研制及其性能试验84

7.1 防裂混凝土设计依据与思路84

7.1.1 设计原则84

7.1.2 技术指标84

7.1.3 外部条件85

7.2 混合材料的性能、强度等常规性能研究85

7.2.1 水泥品种、水胶比、掺合料品种和用量、外加剂品种的影响85

7.2.2 胶凝材料总用量、水泥强度等级的试验研究87

7.2.3 采用实际生产用原材料对上述试验配合比的验证研究88

7.2.4 低温下混凝土强度发展规律研究89

7.2.5 C30P8防裂混凝土原材料与初步配合比90

7.3 收缩性能研究91

7.3.1 试验原材料91

7.3.2 砂浆收缩试验93

7.4 混凝土收缩性能研究100

7.4.1 混凝土收缩性能研究101

7.4.2 试配混凝土与实际应用混凝土的收缩验证105

7.5 塑性收缩与抗裂性研究107

7.5.1 塑性收缩与抗裂性研究方法107

7.5.2 试验设计108

7.5.3 试验结果109

7.5.4 试验结果分析113

7.6 试验结果分析114

7.6.1 水下隧道防裂自防水混凝土指标114

7.6.2 混合料验收指标116

7.6.3 收缩性能研究117

7.6.4 塑性收缩与抗裂性研究118

7.6.5 补偿收缩混凝土养护建议118

7.6.6 对混凝土早期防裂与耐久性认识的提高119

参考文献119

第8章 地下工程结构耐久性检测、评估和分级121

8.1 引言121

8.2 既有地下钢筋混凝土结构病害122

8.2.1 病害原因分析122

8.2.2 按病因分类123

8.2.3 按表观实态分类124

8.3 常用地下工程耐久性检测方法125

8.3.1 衬砌耐久性检测125

8.3.2 钢筋的检测127

8.3.3 围岩病害检测129

8.4 地下工程耐久性评估和分级130

8.4.1 引言130

8.4.2 隧道衬砌开裂病害等级130

8.4.3 隧道衬砌水害分级132

8.4.4 隧道冻害分级133

8.4.5 衬砌材料劣化评定134

8.4.6 地下工程安全性综合评价135

8.5 地下人防工程耐久性分级初步136

8.5.1 地下工程主体结构上的承载力极限状态136

8.5.2 耐久性状态与耐久性等级划分137

参考文献138

第9章 近海地下工程耐久性设计方法建议140

9.1 引言140

9.2 近海地下结构耐久性设计的主要内容140

9.2.1 结构设计使用寿命141

9.2.2 结构工作环境141

9.2.3 混凝土材料的选择142

9.2.4 构造措施和裂缝宽度限制143

9.2.5 施工质量控制与竣工验收143

9.2.6 使用期内的维护与检测144

9.2.7 使用年限的定量计算144

9.3 构造要求与裂缝限制145

9.3.1 一般设计原则145

9.3.2 构造要求145

9.3.3 裂缝宽度限制要求146

9.4 近海地下结构耐久性寿命的设计验算方法147

9.4.1 耐久性设计的极限状态147

9.4.2 结构工作寿命的设计验算步骤147

9.4.3 耐久性寿命安全系数的确定148

9.4.4 算例149

9.5 防腐蚀附加措施150

参考文献151