老化钢筋混凝土桥梁疲劳寿命评估方法

摘要

本发明公开了一种老化钢筋混凝土桥梁疲劳寿命评估方法。基于Fick第二扩散定律得到混凝土内钢筋的锈蚀初始时间，在锈蚀速率模型中考虑混凝土锈胀开裂的影响；采用小裂纹增长与近阈值裂纹增长分析，通过开展钢筋材料的疲劳裂纹扩展试验确定材料疲劳裂纹扩展速率相关参数；进行腐蚀钢筋疲劳试验或有限元分析获得不同腐蚀水平下应力集中因子并融入到应力强度因子模型中，得到锈蚀影响下钢筋疲劳裂纹扩展速率；比较锈坑增长速率与疲劳裂纹扩展速率大小并逐步转化为钢筋疲劳裂纹单增长机制分析，同时结合车辆荷载观测信息来实现桥梁在不同服役阶段的寿命评估。本发明预测方法合理，推广性强，可为服役混凝土桥梁的寿命评估提供技术支持。

主权项

一种老化钢筋混凝土桥梁疲劳寿命评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：基于Fick第二扩散定律，计算混凝土内钢筋表面氯离子浓度达到临界值的时间，即得到锈蚀初始时间；步骤二：采用锈蚀电流密度来表示钢筋锈蚀速率，计算混凝土保护层开裂时间和开裂至临界宽度时间，得到考虑锈胀开裂影响的钢筋锈蚀速率计算模型；通过开展钢筋材料的疲劳裂纹扩展试验确定材料疲劳裂纹扩展速率相关参数，进行腐蚀钢筋疲劳试验或有限元分析获得不同腐蚀水平下应力集中因子并融入到应力强度因子模型中，获得锈蚀影响下钢筋疲劳裂纹扩展速率，比较锈坑增长速率与疲劳裂纹扩展速率大小，得到裂纹增长速率与锈坑增长速率相等时所经历时间；步骤三：通过钢筋疲劳裂纹增长分析，对疲劳裂纹增长模型从等效初始裂纹尺寸到临界裂纹长度积分，得到发生疲劳断裂所经历的荷载周期数，结合实测荷载频率，进而得到钢筋疲劳裂纹扩展控制时间。