福建某港工程施工总体施工部署及工作船码头施工组织设计翻译.docx
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福建某港工程施工总体施工部署及工作船码头施工组织设计翻译.docx
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福建某港工程施工总体施工部署及工作船码头施工组织设计翻译
DescriptionofConcreteDurabilityDamageProcess
Abstract:
Basedonthedamagemechanics,theconcretedamagegradeofrelativestableenvironmentinmeasurablespatialisconstructedinthispaper,andtheconcretedamageevolvingmodelandcorrespondingfailureruleisconstructedbasedonthedamagegradefore-defined.Therefore,theconcretehealthstatusandtheresiduallife-spancanbeassessedaccordingtothemeasureddamagegrade.Itispropitioustodrivethedevelopmentofconcretedurabilityassessmentandlife-spanforecast.Itsfeasibilityofconcretedamageprocessdescriptionandhealthassessmentisvalidatedwiththeexampleinthispaper,inwhichthedamagestateisdescribedwiththeultrasoundvelocityattenuation,andthefreeze-thawprocessisregardedastheconcretedurabilitydegradationinflueneingfactortoreflecttheconcretedurabilitydegradationprocess.
Keywords:
concrete,durabilitydamage,life-spanassessment,healthmonitoring,ultrasonicvelocity
0.Introduction
Incityinfrastructuresreconstruction,concretestructuresarecommon.Soitisnecessarytocarryouttheresearchontheconcretestructurehealthmonitoring,structuraldiagnosisandlife-spanevaluation.
Thecurrenthealthmonitoringandstructuraldiagnosismethodofconcretestructuresprimarilycontaintwomajortwotypes,oneistosuperviseandcontrolthemtimelyatservice,thenpassthecollectionofthestructuraldynamicdisplacements,velocityandacceleration,vianumericalanalysistothemonitorandevaluatecontinuouslythehealthprogressofthestructure;anotheristoperiodicallyoraperiodicallycheckandmeasurethestructurenon-destructively,andtoanalyzetheexaminationdatatoassessthestructureprogressively.Eachofthemhasitssuperiorityanddrawbackswhichshouldbeconsideredinthefurtherresearchanddevelopment.
Excepttheparoxysmalprocess,thebreakageofconcretestructureisagradualprocess,andthestructuralhealthdeteriorationshouldbecloselylinkedwiththisprocess.Theconcretestructuralgradualfailureexhibitsmainlyitsdurabilityfailure.Concretely,itincludestheconcretemateriaIdurabilitydeterioration,reinforcementsteelmaterialdurabilitydeterioration,andthebondstrengthbetweenconcreteandreinforcementlostgradually.ThelattertwofactorsareinterrelatedcloselywiththeconcretemateriaIdurabilitydeterioration.Nomatterwhichoneresultsintheconcretematerialdurabilitydeterioration,inthemacroscopicviewitexhibitsastheinternalstructuresloosen,defectsinitiation,crackspropagation.
1.ConcreteDamageState
Detectingandcatchingtheconcretedamage,constructingtheconcretedamageevolvingmodel,thenthedurabilitydeteriorationofconcretestructurecanbemonitored,andtheassessmentontheremaininglife-spanofconcretestructureswil1berealized.
Supposeconcretebeanisotropicsystemincludingrandomtinycracks.
Takingthetinyunitintheconcreteconstructionastheresearchobject,attheinitialmoment,thedamagedefectsonthetinyunitare
,andtheexternalstressontheunitis
.Atarbitrarymoment
,thedamagedefectsinthetinyunitare
,andtheoutsidestressontheunitisshowninFig.1.
Fortheconcretegradualbreakagearetheresultsofunstablecrackpropagationofthedefects
intheunitwhicharisefromtheinfluenceofvariousfactors,weregardthedispersivedefectsasauniformfield,andevaluatewholetheeffectsofalldefects.Sothemateria1damagegradecanbedefinedas
(1)
Where,
isthetimeparameter,
describestheinnerresistingstateoftheconcreteatarbitrarymoment.
isthedamagestateoftheconcreteunitattheinitialmoment.Obviously,thestructura1damagegradeDreaches:
0 Becausetheforcefieldandthecorrespondingdisplacementfieldofthetinyunitisrelatedtoitsinnerresistingstate,viathedamagemechanicsmethodtherelationshipamongtheconcretedamagegrade,theleadingfactorandthematerialparametercanbeestablished. Namely (2) where, isthematerialparameterofelementIand isthestressstatusofcorrespondingelement. 2.TheConcreteDamageEvolvingEquationandDamageFailureCriterion Thematerialdamageevolvingequationreflectedprimarilythedamagegradechangewiththetime.UsingthedamagegradedefinedintheEq. (1)andthedamagemechanicsprinciple,theconcretedamageevolvingequationcanbeestablished. f=f(Do,D,D,t)(3) where,D0,Disthedamagegradeattheinitialmomentandarbitrarymomenttrespectively,Disthechangerateofdamagegrade. Alongwiththedevelopingofthedamage,thedegradationofthemateria1onmicrostructureturnsworsegradually,finallyresultsinthefailureofthematerial.Thedamagegradecorrespondingtothisconditionshouldmeetthefailurecriterionofdamage: g(Df)=0(4) where,Dfisthedamagegradewhenconcretelostitscarryingcapacity. ThewholeprocessandthestatusesoftheconcretematerialofdamageevolvingwiththetimeuptodestroyisdescribedbyEq.(3)andEq.(4). 3.DamageDevelopmentEquationsConversiontotheMeasurableSpatial ThedamagevariabledefinedinEq. (1)isacommonlydamagemechanicsvariable,itisnecessarytoconvertittothemeasurablespatialconvenientfortheapplicationinengineering.ItisshowninFig.2. Andthen,thedamageevolvingEq.(3)andthefailurecriterionofdamageEq.(4)canbemappedontothemeasurablespatialas f*=f*(D0*,D*,D,t)(5) g*(Dt*)=0(6) Eq.(5)andEq.(6)arethedamageevolvingequationandthefailurecriterionofconcretedamageinthemeasurablespatial(Fig.3),whereD,Disthedamagegradeatinitialmomentandarbitrarymomenttinmeasurablespatialrespectively,Disthecorrespondingchangerateofdamagegrade. 4.ConcreteHealthAssessment TomonitorthestructuraIhealthandevaluatethelife-spanofconcrete,thehomologousconstructionhealthevaluationcriterionbasedonEq.(5)andEq.(6)shouldbeestablished.SupposingthemeasuredmaterialdamagegradeatacertainmomentisDt*,thecorrespondingfailuredamagegradeisDf*,thenthehealthgradeHbasedonthedamageevolvingequationcanbedefinedas (7) Thetimewhenconcretereachingthefailuredamagegradecanbedefinedastf,withthemeasureddamagegradeDt*,thecorrespondingtimeticanbedeterminedwithdamageevolvingequationshowninFig.3,thentheresiduallife-spanRis R=tf—ti(8) 5SolidExample Taketheconcretedegradationcausedbyfreeze-thawasanexample,usingtheultrasonicvelocityasthemeasurablemeans.Theconcreteultrasonicvelocitychangeinthefreeze-thawprocessisdefinedasthedamagevariable, D*=1 (wherevistheconcreteinitia1ultrasonicvelocity,v’isthefreeze-thawconcreteultrasonicveloeity),thefreeze-thawdamageevolvingmodelbasedonthedamagemechanicscanbeconstruetedas (9) wherek1,k2isthematerialparameter,TisthefreezethawcycleperiodandT=8haccordingtoGBJ82—85,DcisthedamagedegreeaccordingtoNc,Nisthefreezethawcyclenumbers, isthetensilestrengthofconcreteand . Thecorrespondingfreeze-thawdamagefailurecriterionisdefinedas: D*=Df*,N=Nu. Thecorrespondingmaterialparameterk1,k2andNccanbedeterminedaccordingtotheexperimentationresultsofcommonconcrete(D40,D60)andhighperformance(H40,H60)inthestrengthgrade(C40,C60).CorrespondingdamageevolvingruleisestablishedasinFig.4. AccordingtothemeasureddamagegradeandEq.(9),thefreeze-thawcyclenumbercanbedetermined,bywhichtheconcretefreeze-thawhealthgradeandtheresiduallife-spancouldbereflected. 6.Conclusion Theresearchresultsshowthatitispossibletoevaluatethehealthconditionandtheremaininglife-spanoftheconcretebythemethodinthetext.Fortheinteractionofmultifactorstheevaluationofdamagegradestillneedfurtherresearch. Ontheotherhand,fortheconcretedamagefailurecriterionisthekeyfactortodeterminetheconcretebreak,howtoestablishtheconcretefailurecriterioninthemeasurablespatialuniquely,stillneedmuchmorethoroughandcomprehensiveresearch. 混凝土耐久性损伤过程的描述 摘要: 在损伤力学的基础上,本文阐述了在可测量的范围内相对稳定的环境中混凝土的损伤等级,混凝土损伤演化模型和相应的失效定义根据先前明确定义的损害等级确定。 因此,混凝土具体的健康状况和残余寿命可以根据测定的损害等级得到评定。 它有利于推动混凝土耐久性评估和寿命预测的发展。 本文采用实例证明混凝土破坏过程的描述和健康状态评估是可行性的,其中的损伤状态采用超声波速度的衰减描述,以及冷冻解冻过程中被视为是混凝土耐久性退化影响因素,以反映混凝土耐久性的退化过程。 关键词: 混凝土,耐久性试验,寿命评估,健康检测超声波检测 0.简介 在城市基础设施的建设与重建中混凝土结构是非常常见的,因此,有必要进行这项对混凝土结构健康监测,结构诊断与寿命评估的研究。 目前混凝土结构的健康监控和结构性诊断的方法主要包含两大类: 一类是时时的监管和控制,然后经过收集结构动态的位移,速度和加速度,通过数值分析,以持续的监测和评价结构的健康发展的状态[2-5];另一大类是定期或不定期的检查和测量结构的非破坏程度,并分析检查的数据,以逐步评估结构的健康状态[6-10]。 这两种方法都有自己其应进一步考虑研究与发展的优点和缺点[11-12]。 除了在突发性过程中,混凝土建筑结构的破损都是一个渐进的过程[1],且建筑结构健康状态的恶化要紧密联系这一过程。 混凝土建筑结构逐渐失效的例子主要是其耐久性的耗尽。 具体地说,它包括混凝土材料耐久性恶化,增强作用的钢筋的耐久性恶化,还有混凝土和钢筋的粘结强度的逐渐消失。 其中后两个因素是与混凝土材料耐久性恶化密切联系的。 无论哪一个原因导致混凝土材料的耐久性失效,从宏观上看,它展示出的都是内部结构疏松,缺陷引发,裂缝发展[14,15]。 1.混凝土破坏状态 通过检测和追踪混凝土的损害情况,构建混凝土损伤演化模型,然后就可以监测混凝土结构的耐久性恶化状态,并实现评估混凝土结构的残余寿命的目的。 假设混凝土是各向同性系统,包括其中的任意细小裂纹。 以混凝土结构中的任一微小单元为研究对象。 在最初的时刻,微小单元上的缺陷是 ,作用在微小单元上的外力是 。 在任意时刻 ,微小单元上的缺陷破坏是 ,作用在微小单元上的外力如图1所示。 因为混凝土的逐渐断裂是微小单元上缺陷 扩展的不稳定裂纹的结果,该单位受各种因素的影响,我们把分散的缺陷看作为一个统一的领域,并评估所有缺陷的影响,所以该损害等级可以被界定为 (1) 其中: t为时间参数, 为任意时刻混凝土的抵抗状态, 为最初时刻混凝土单元的破坏状态。 很明显,结构破坏等级D的范围为: 0 因为微小单元的力场和相应的位移场是和其内部的抵抗状态有关的,采用损伤力学方法就可以建立起混凝土损伤等级,主导因素和材料参数之间的关系。 即: (2) 其中: 是质点i的材料参数 是相应应力状态的元素 2.混凝土损伤演变方程和损伤破坏准则 展开的材料破坏方程主要反映损害等级随时间变化。 损害等级的定义在式 (1)和损伤力学原理,可建立混凝土损伤演变方程: f=f(Do,D,D’,t)(3) 其中: D0,D是分别是最初时刻和任意时刻t的损伤等级; D’是损伤等级的变化率。 随着的发展损害,材料的退化,微观结构渐渐地转差,最后导致材料的失效。 这种条件的破坏的等级应符合破坏失效准则: g(Df)=0(4) 其中: Df为混凝土失去其承载能力时的破坏等级. 整个混凝土材料破坏过程和的的损伤演变状态与时间关系用式(3)和式(4)描述 3.损害发展方程转换为可测量的空间 式 (1)中定义的损伤变量是一个损伤力学变量,为在工程中的应用有必要将它转化成方便的可测量的空间,[14]如在图2所示. 然后,由此造成的损害演化式(3)和破坏准则的破坏式(4),可
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