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1、建筑结构寿命混凝土结构使用寿命评估一、建筑结构寿命定义建筑结构的自然寿命也称为结构的使用寿命或耐久性年限，是指建筑结构在正常使用和正常维护条件下，仍然具有其预定使用功能的时间。对于已使用一个时期的在役结构，将在正常使用和正常维护条件下，仍然能具有其使用功能的时间成为结构的剩余使用寿命或剩余 耐久年限。使用寿命可以从不同角度予以定义和分类。英国的Somerville从寿命终结角度出发， 将使用寿命分为以下三类： 技术性使用寿命： 是指结构使用到某种技术指标（如结构整体性，承载力等）进入不合格状态时的年限，这种状态可能由混凝土剥落，钢筋腐蚀引起。 功能性使用寿命：是结构使用到部再满足功能要求的期限
2、。如桥梁的行车能力已不能满足需要，或结构的用途发生改变等。 经济性使用寿命：是结构物使用到继续维修保留已不如拆除重建更为经济的期限。目前，人们所说的使用寿命一般是指结构的技术使用寿命。二、混凝土结构使用寿命的评估准则前已指出，结构的使用寿命或耐久年限的定义为结构在正常使用和正常维护条件下，仍具有其预定使用功能的时间。 根据这一定义，在进行结构寿命预测之前， 首先必须明确结构 的预定功能是什么，如何判断结构的功能失效，即耐久性极限状态的定义，这是结构寿命预 测和剩余寿命评估的关键。桥梁钢筋腐蚀是影响混凝土结构耐久性和使用寿命的重要因素，因此，一般将钢筋腐蚀作为判断混凝土结构使用寿命终结的标准。
3、但是由于钢筋腐蚀问题的复杂性， 目前尚不能较 好地把握混凝土中钢筋腐蚀的全过程， 对于如何确定混凝土耐久性极限状态的标准， 人们在 人事上未能达成共识。目前，在混凝土结构耐久性评估中，主要有一下几种寿命准则。深圳桥梁加固碳化寿命准则碳化寿命准则是以保护层混凝土碳化，从而失去对钢筋的保护作用，使钢筋开始产生腐蚀的时间作为混凝土结构的寿命。到目前为止，基本上是以混凝土碳化深度到达钢筋表面作为钢筋开始腐蚀的标志，例如，前苏联的有关标准以混凝土碳化深度到达钢筋的时间作为混凝土的寿命。近年来，日本和我国开展的研究中提出碳化残量的概念，牛狄涛提出了考虑碳化残量的影响，将扣除碳化残量后的保护层混凝土完全碳化
4、的时间作为钢筋开始腐蚀的时 间（公式2.2-2 ），即为碳化寿命准则规定结构的寿命。采用碳化寿命准则的理由，主要是考虑钢筋一旦开始腐蚀，不大的腐蚀量、不长的时间就足以使混凝土出现顺筋裂缝，而开裂后钢筋的腐蚀受多种随机因素的影响，很难做出定量的估计。这一准则比较适合于不允许开裂的预应力混凝土结构，但对于大多数钢筋混凝土结构来说，以钢筋开始腐蚀作为结构使用寿命终止的标志，显然过于保守，也是不现实的。混凝土保护层碳化，导致钢筋表面钝化膜破坏是钢筋腐蚀的前提，但不是钢筋腐蚀的充分条件。钝化膜破坏后，在水分和其有害介质作用下，钢筋才会腐蚀。实际工程调查表面， 有许多实用了二、三十年的结构，混凝土碳化深度
5、已达到甚至超过钢筋表面，而钢筋尚未发生腐蚀。应该指出，碳化寿命准则只适用于一般环境条件由混凝土碳化引起的钢筋腐蚀，其实质是以钢筋开始腐蚀的时间做为结构使用寿命。对海洋环境下由氯离子浓度达到临界值为更近混凝土构件的耐久性极限状态，基于Fick扩散定律，建立混凝土中氯离子浓度与扩散时间、扩散深度之间关系的数学模型预测结构的寿命。东莞桥梁加固锈胀开裂寿命准则锈胀开裂寿命准则是以混凝土表面出现顺筋锈胀裂缝所需的时间作为结构使用寿命。这一准则认为，混凝土中的钢筋腐蚀使混凝土开裂后，钢筋腐蚀速度明显加快，将这一界限视 为危及结构安全、需要维修加固的前兆。对于有感观要求的结构构件，采用锈胀开裂寿命准 则可能
6、较为恰当。桥梁加固裂缝宽度和钢筋腐蚀量限值寿命准则由于锈胀开裂的标准很难定量，且锈胀开裂对钢筋混凝土结构的安全性和使用性影响不大，人们又提出了裂缝宽度与钢筋腐蚀量控制的寿命准则，即认为锈胀裂缝宽度或钢筋腐蚀量达到某一限值时寿命终止。关于锈胀裂缝宽度或钢筋腐蚀量的具体限值目前尚无统一的人 事，如有的学者提出以保护层0.150.25mm裂缝作为耐久性极限状态的标志。根据4组钢筋腐蚀深度与保护层开裂试验结果，对由混凝土碳化引起的钢筋腐蚀情况，建议裂缝宽度达0.3m m作为使用寿命终止的标志。广东桥梁加固承载力寿命准则承载力寿命准则是考虑钢筋腐蚀等引起的结构抗力退化，以构件的承载力降低到某一界限值作为
7、耐久性极限状态。我国钢铁工业建筑物可靠性鉴定规程（YB219-89）以一半主筋破坏为丧失承载力标志，给出了构件剩余寿命的计算公式。结构构件剩余寿命取结构目前状态到可靠指标B值下降到某一水平所需的时间t b。各寿命准则的关系如图 2.4-1所示。从图2.4-1可以看出，对混凝土结构耐久性破坏准则的合理选择是进行耐久性评估与寿 命预测的重要前提。由于混凝土结构的性能退化过程是一个极其复杂的演化过程，不仅取决于结构本身，而且与结构所处环境有非常密切的关系，故在有些情况下，钢筋腐蚀并不十分严重，但却发生了构件破坏现象；而有时钢筋腐蚀已出现明显的断面损失，却未发生破坏， 构件还在“正常”使用。因此，并不存在一个规定不变的耐久性评估准则，对不同类型、不 同的使用环境的结构应区别对待。以上四种寿命准则基本上属于结构的技术性使用寿命，主要是从结构的安全性和适用性方面给出了判断结构耐久性终结的标准，而未能考虑经济因素等在结构耐久性评估中的作用。更为合理的耐久终结标准不应单纯从结构的安全性与适用性的角度考虑，还应中和考虑结构的经济效益与社会效益、结构耐久性破坏及功能丧失所造成的损失以及社会经济发展水平等 诸多因素，采用风险决策方法来确定耐久性极限标准。
建筑结构寿命混凝土结构使用寿命评估
