混凝土碳化是指結(jié)構(gòu)所處環(huán)境中的CO2與混凝土表面接觸并滲透至內(nèi)部，與混凝土中的Ca（OH）2發(fā)生反應(yīng)的過程[1]。

　　【摘要】鐵路線路一般處于各種復(fù)雜的環(huán)境當(dāng)中，軌道結(jié)構(gòu)在承受列車荷載和溫度荷載作用的同時(shí)，也受到環(huán)境的影響。無砟軌道結(jié)構(gòu)暴露在大氣環(huán)境中，其耐久性必然受到大氣環(huán)境的影響。軌道板混凝土碳化會(huì)引起軌道板內(nèi)鋼筋銹蝕，鋼筋銹蝕會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)過早破壞，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。

　　【關(guān)鍵詞】建筑施工論文,無砟軌道,耐久性,碳化,可靠度

　　1.軌道板混凝土碳化分析

　　1.1混凝土碳化機(jī)理[1]

　　碳化降低了混凝土的堿度，導(dǎo)致鋼筋表面的鈍化膜被破壞，使混凝土失去對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，鋼筋在有空氣和水分存在的情況下開始銹蝕，鋼筋的銹蝕使結(jié)構(gòu)承載能力降低，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效破壞�？傊�，碳化對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性的影響主要反映在碳化使混凝土的PH值降低，破壞了混凝土中鋼筋的鈍化膜，降低了混凝土的耐久性。

　　1.2軌道板混凝土碳化深度隨機(jī)模型

　　西安建筑科技大學(xué)牛荻濤等人根據(jù)混凝土碳化的影響因素分析，提出以混凝土質(zhì)量與環(huán)境條件影響為主，并考慮碳化位置，混凝土養(yǎng)護(hù)澆筑面，工作應(yīng)力修正等因素的預(yù)測(cè)混凝土碳化深度的多系數(shù)隨機(jī)模型[3]：

　　2.可靠性分析

　　2.1功能函數(shù)的建立

　　混凝土結(jié)構(gòu)碳化耐久性是以混凝土中鋼筋開始銹蝕為標(biāo)志，因此，以鋼筋發(fā)生銹蝕作為失效的極限狀態(tài)，即碳化深度超過混凝土保護(hù)層厚度，則功能函數(shù)可以建立為：

　　2.2碳化可靠性分析

　　本文主要以京滬高鐵上鋪設(shè)的CRTSⅡ型板式無砟軌道為例，分析CRTSⅡ型軌道板在設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)的耐久性情況。

　　考慮京滬高鐵上CRTSⅡ型軌道板的碳化情況，調(diào)查北京地區(qū)氣象站的氣候資料可以獲得環(huán)境相對(duì)濕度HT和溫度T的分布情況。綜合各種因素的影響后確定碳化深度模型中各系數(shù)如下：

　　考慮無砟軌道60年使用壽命，利用ANSYS軟件中PDL可靠性分析模塊，模擬過程中輸入環(huán)境外部條件（環(huán)境相對(duì)濕度、平均氣溫、CO2濃度等），以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部條件（混凝土強(qiáng)度、保護(hù)層厚度）的分布。按照所建立的功能函數(shù)，運(yùn)用蒙特卡羅方法，選擇超拉丁抽樣法進(jìn)行10000次循環(huán)抽樣，對(duì)軌道板的耐久性極限狀態(tài)進(jìn)行可靠性分析。分析結(jié)果如圖1～5。

　　由可靠性分析結(jié)果圖1～5可以得到如下結(jié)論：

　�。�1）由Z（t）采樣歷史及樣本均值分布圖看出，樣本點(diǎn)分布均勻，且樣本均值趨于收斂，說明樣本采樣點(diǎn)數(shù)目足夠，符合可靠度計(jì)算的要求。

　�。�2）由Z（t）概率分布和累計(jì)分布函數(shù)圖可知Z（t）小于最大值29.617mm的概率接近99.99%，可靠度很高。

　　（3）由靈敏度圖可以看出混凝土保護(hù)層厚度、混凝土強(qiáng)度對(duì)軌道板碳化可靠度有較大影響，其中保護(hù)層厚度的靈敏度系數(shù)為0.784，混凝土強(qiáng)度的靈敏度系數(shù)為0.451。

　　（4）根據(jù)PDS可靠性分析數(shù)據(jù)報(bào)告可知，在置信度為95%的情況下，功能函數(shù)Z（t）小于零的概率為0.0061237，Z（t）均值為12.86mm，標(biāo)準(zhǔn)差為4.685mm，則可靠度為99.94%，可靠指標(biāo)為2.745。

　　3.結(jié)論

　　由以上軌道板混凝土可靠性分析可知，在軌道板設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)，在碳化作用下的軌道板混凝土耐久性失效概率為0.0061237，可靠度為99.94%，可靠指標(biāo)為2.745。滿足軌道板耐久性的要求。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]李浩，施養(yǎng)杭.混凝土碳化深度預(yù)測(cè)模型的比對(duì)與分析[J].華僑大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（4）：192-195.

　　[2]鄒娟.一般大氣環(huán)境下混凝土橋梁耐久性研究和維護(hù)策略優(yōu)化[D].湖南大學(xué)，2009（5）.

　　[3]牛荻濤.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性與壽命預(yù)測(cè)[M].科學(xué)出版社，2003.

　　[4]劉楊.無砟軌道耐久性研究與分析[D].西南交通大學(xué)，2007.

　　[5]何華武.無砟軌道技術(shù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2005.

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