海洋混凝土结构中氯离子的扩散分析及混凝土结构可靠度研究

论文摘要

我国正处于经济高速发展时期，许多耗资巨大的重要建筑物，如跨海大桥、海底隧道、海上采油平台、海港、近海工程等已经或正在兴建，这些处于海洋环境条件下混凝土结构的耐久性自然成为土木工程界关注的焦点。本文通过制备均质性和工作性良好的免振捣自密实高性能混凝土，将免振捣自密实高性能混凝土试件置于人工模拟海洋环境中进行实验并定时测定其力学性能，以测得的实验数据为基础，结合同期测定的普通泵送高性能混凝土的力学性能，用随机过程可靠度计算模型和随机有限元两种方法计算海洋环境下混凝土结构的可靠度，以此证明两种方法计算海洋环境下混凝土结构可靠度的可行性，并证明了免振捣自密实高性能混凝土材料耐久性较普通泵送混凝土更加优越。以氯离子的扩散系数为随机变量，推导了FICK第二定律的一维随机有限元计算格式，并且编制了相应的Fortran程序，应用于求解氯离子扩散问题。计算结果与解析解及他人的试验结果对比表明，采用随机有限元法计算氯离子一维扩散问题是可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 高性能混凝土的基本概念
• 1.2 海洋环境下氯离子的腐蚀机理
• 1.3 氯离子扩散模型的国内外进展
• 1.3.1 标准扩散计算模型
• 1.3.2 非饱和计算模型
• 1.3.3 针对标准扩散模型的计算方法
• 1.4 随机有限元法及其工程应用
• 1.4.1 随机有限元法的起源及其发展
• 1.4.2 随机有限元法的主要内容及其应用
• 1.5 本文的结构和主要内容
• 第二章 免振捣自密实高性能混凝土的制备及其海洋环境下力学性能的研究
• 2.1 免振捣自密实高性能混凝土
• 2.2 免振捣自密实高性能混凝土的制备
• 2.2.1 免振捣自密实高性能混凝土的实验原材料准备
• 2.2.2 免振捣自密实高性能混凝土的配合比
• 2.3 海洋环境下免振捣自密实混凝土的力学性能研究
• 2.3.1 应用于海洋环境下的高性能混凝土试块的配制
• 2.3.2 人工海水的配制
• 2.3.3 模拟循环实验
• 2.3.4 混凝土力学性能测定实验
• 第三章 随机变分原理及随机有限元法
• 3.1 随机场及相关分析
• 3.2 随机场的离散
• 3.2.1 随机场的中心离散法
• 3.2.2 随机场离散的局部平均法
• 3.3 随机变分原理
• 3.3.1 随机宗量的总势能泛函及其摄动展式
• 3.3.2 随机变分原理
• 3.4 随机有限元方程
• 第四章 海洋环境下混凝土结构的可靠度研究
• 4.1 前言
• 4.2 考虑抗力随时间变化的结构可靠度计算方法
• 4.2.1 结构的极限状态与可靠指标
• 4.2.2 随机过程可靠度模型计算结构可靠度
• 4.2.3 随机有限元法计算结构可靠度
• 4.3 全随机过程可靠度模型计算海洋环境下混凝土结构的可靠度
• 4.3.1 极限状态方程的确定
• 4.3.2 非正态随机变量的当量正态化
• 4.3.3 一次二阶矩法计算结构可靠指标
• 4.3.4 算例分析
• 4.4 随机有限元法计算海洋环境下混凝土结构的可靠度
• 4.4.1 极限状态方程的确定
• 4.4.2 梯度优化法计算结构可靠指标
• 4.4.3 算例分析
• 第五章 海洋混凝土结构中氯离子的扩散分析
• 5.1 一维氯离子扩散的数学模型
• 5.2 随机有限元法的计算推导
• 5.3 算例分析
• 第六章 结论与展望
• 附录I FICK第二定律（一维）解析解
• 附录II FICK第二定律（一维）方差解析解
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文