基于蒙特卡洛法的硫酸盐-氯盐复合环境钢筋初锈时间计算

打开文本图片集

< a rel="example_group" title="Custom title" href="http://img.resource.qikan.cn/qkimages/dd3d/dd3d202302/dd3d2023026916-2-l.jpg">

摘要：本文考虑硫酸盐-氯盐复合环境的影响，基于Fick第二扩散定律，结合钢筋锈蚀的机理，给出了硫酸盐-氯盐复合环境钢筋初锈时间的计算公式；考虑了计算参数的变异性，并利用MATLAB程序采用蒙特卡洛法计算了算例，结果表明：纵筋和箍筋初绣计算结果符合对数正态分布，与实际规律相符，在计算钢筋初锈时间时，有必要考虑计算参数变异性的影响。

关键词：蒙特卡洛法，MATLAB，硫酸盐-氯盐复合环境，钢筋初锈时间计算

我国西北及东南沿海分布着大量硫酸盐-氯化物盐渍土，位于复合盐环境中的混凝土建、构筑物（如输电塔线路基础、桥墩等），随着服役时间的增加，其耐久性损伤问题不断增多，其中钢筋锈蚀问题最为严重。钢筋初锈时间的计算，是结构耐久性损伤判别中最重要的一环。氯离子是引起混凝土基础内部钢筋锈蚀的主要原因，目前对于氯离子侵蚀机理的研究较为深入，部分学者也给出了氯盐环境下钢筋初锈时间的计算公式，但其未考虑计算参数的变异性，也仅仅考虑了氯离子的单一作用影响，对于上述复合盐环境中的混凝土结构，往往无法适用。因而本文考虑了计算参数的变异性及硫酸盐的影响，采用蒙特卡洛法计算了复合盐环境中混凝土结构内钢筋的初锈时间。

1  基础钢筋耐久性损伤机理

钢筋的初锈时间是指环境中氯离子侵入混凝土，使内部钢筋表面钝化膜破坏所需时间。研究中一般采用Fick第二扩散定律来描述氯离子的扩散过程，方程如下：

参考文献

[1]胡思聪， 王连华， 李立峰等.非一致氯离子侵蚀下近海桥梁时变地震易损性研究[J].土木工程学报，2019， 52 （04）： 62-71+97.

[2]Shafei B， Alipour A， Shinozuka M.Prediction of corrosion initiation in reinforced concrete members subjected to environmental stressors： A finite‐element framework[J].Cement and Concrete Research，2012， 42 （2）： 365-376.

[3]金祖权.西部地区严酷环境下混凝土的耐久性与寿命预测[D]. [博士学位论文].南京：东南大学，2006.

[4]史波.氯盐环境下基于概率和性能的混凝土结构耐久性研究[D]. [博士学位论文].大连：大连理工大学，2009.

[5]冯云芬， 贡金鑫， 杨国平等.钢筋锈蚀率的概率模型及时变可靠度分析[J].水利水运工程学报，2014 （01）： 24-32.

[6]李立峰， 吴文朋， 胡思聪等.考虑氯离子侵蚀的高墩桥梁时变地震易损性分析[J].工程力学，2016， 33 （01）： 163-170.