[01312192]基于耐久性失效机理的混凝土结构寿命预测、智能监测及加固技术

混凝土材料以其较强的适应性和低廉的造价而成为土木工程中不可缺少的材料。

钢筋混凝土结构在土木工程中得到了广泛的应用，成为一种主要结构型式。

然而由于不良的使用条件（海洋环境和工业环境）、环境污染（CO2浓度增加和酸雨）、不当使用方法（公路和桥梁路面撒除冰盐）等的影响，造成钢筋锈蚀已成为混凝土结构中的普遍现象，轻则影响结构的使用性和耐久性，重则降低结构承载力，甚至导致结构失效。

因此，钢筋锈蚀引起混凝土结构的过早破坏，已成为世界各国普遍关注的一大灾害，大量混凝土结构由于钢筋锈蚀，不得不维修或拆除，甚至发生倒塌，造成巨大经济损失。

这个局面要求我们尽快大力加强已有建筑物的诊断、维修及加固技术的研究。

对于已经发生钢筋锈蚀的混凝土结构，其损伤程度如何？能否继续正常使用？还能使用多长时间？如何加固维修？是人们所关心的主要问题。

通过研究，形成如下创新点：1、对混凝土在腐蚀过程中相对动弹性模量的变化规律描述采用线性段和抛物线段复合的方式，提出了腐蚀损伤演化方程。2、针对不同的表面氯离子含量时变性规律（边界条件）和氯离子扩散系数的温度效应，提出了修正氯离子扩散理论新模型。

3、系统提出了高抗裂、抗硫酸盐侵蚀、高抗冻混凝土的配合比设计方法。

4、研制了新型实用的钢筋腐蚀光纤传感器。提出了一种新的温度补偿方式，且具有温度、荷载同时补偿的优点。提出了有效的传感器封装方式，保证传感器内钢筋与实际结构钢筋周围环境一致。

5、基于无线射频技术研制了钢筋腐蚀无线传感器，通过在混凝土孔溶液和混凝土环境中，标定传感器信号和钢筋锈蚀率的关系。基于多目标优化技术，提出了钢筋腐蚀传感器优化布置方法。

6、建立了钢筋腐蚀率与疲劳强度、疲劳寿命降低系数两者的定量关系，得到了不同腐蚀率下钢筋混凝土梁S-N曲线。根据试验结果对所选模型参数优化，建立了疲劳荷载下腐蚀钢筋混凝土梁挠度计算模型。

7、通过试验研究和理论分析研究碳纤维布加固腐蚀梁抗弯性能，建立腐蚀钢筋混凝土梁碳纤维布加固后抗弯承载力计算模型。混凝土结构寿命预测、智能监测及加固技术在多项实际工程中得到应用，产生明显的经济效益和重大的社会意义。