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1、本科毕业论文（设计）题 目_ （封面格式，学院统一为黄色皮纹纸）学 院 专 业 年 级 _学 号 _姓 名 _指 导 教 师 _成 绩 _ 年 月 日 目录摘要错误！未定义书签。Abstract错误！未定义书签。0文献综述错误！未定义书签。1绪论51.1本课题的提出及主要工作51.2方法论52简诉损耗对工程结构的影响52.1引言52.2当前混凝土耐久性的研究背景62.3混凝土的破坏机理72.3.1钢筋腐蚀72.3.2冻融循环82.3.3软水作用82.3.4火灾的影响92.3.5化学侵蚀112.4海水中的混凝土132.5结论143分析用的结构、材料和方法144数据分析174.1结构1的数据分析1
2、74.2结构2的数据分析184.3结构3的数据分析184.4用欧拉方程检验结构1和结构2194.5总结235结论235.1结论235.1.1结构1的内力分析图245.1.2结构2的内力分析图295.1.3结构3的内力分析图346混凝土技术的展望39附录139附录259参考文献错误！未定义书签。致谢错误！未定义书签。西南大学本科毕业论文（设计）混凝土结构的损耗分析周李静西南大学工程技术学院，重庆400716摘要：大多数结构设计者在设计时最关心的通常是材料的强度；但出于多种原因，现在还必须考虑混凝土的耐久性。尽管在大多数自然环境、沿海环境和工业环境下，组成、浇筑和养护都适当的混凝土通常表现出良好的
3、耐久性，但混凝土结构过早劣化的案例仍旧时有发生，这提醒我们要注意控制那些使混凝土耐久性缺乏的因素。对混凝土耐久性不利的因素有钢筋锈蚀、冻融循环、碱集料反应、硫酸盐侵蚀和收缩开裂等。特别注意了海水中的混凝土，因为暴露于海水中的混凝土结构，通常是各种物理和化学因素在同时作用；所以研究海水中混凝土的表现，可以使我们清楚的认识到实际影响混凝土结构耐久性问题的复杂性。本论文采用手算和ANSYS软件分别分析了在损耗发生后，结构刚度不断降低的情况下整体结构的内力是如何变化的，以及是否有足够的能力继续承载。关键词：钢筋腐蚀，冻融循环，软水作用，化学侵蚀，火灾影响，海水中的混凝土，耐久性Durability o
4、f ConcreteZHOU lijingCollege of Engineering and Technology, Southwest University, Chongqing 400716, ChinaAbstract：Engineering Structures main functions are to remain intact during the design service life. However, the performance of engineering structures changes all the time. Generally speaking, de
5、gradation mechanisms lead to decreasing performance. During the design stage, unforeseen maintenance and measures may cause high costs for repair and, in the most severe case, human casualties. Meanwhile, the environmental impact of structure is increased substantially over its whole service life ti
6、me. As a result, it is necessary to be acquainted with the knowledge of the long-term behaviour of materials, building components and structures for avoiding such problems.Key Words：Steel Corrosion in Concrete, Freeze-thaw attack, Soft Water Attack, Chemical attack, Fire damage, Performance of Concr
7、ete in Marine Environment, Durability0文献综述工程结构的主要功能便是在设计使用年限内保持完整。然而，钢筋混凝土结构由于受到各种环境条件的侵蚀，往往在服役寿命期间其结构承载能力一直在改变直至遭到破坏。在设计年限内，许多现有的结构通常在使用不久的情况下便表现出明显的腐蚀，导致需要昂贵的维修费用，在更严重的情况下，还有人员的伤亡。在绝大多数案例中，往往是结构的耐久性不够或是忽略了正常的维护。国际混凝土界得泰斗Mehta教授曾论述到：“一些屹立了2000年之久的无筋混凝土结构，例如用缓慢硬化的火山灰石灰水泥建造的古罗马万神殿和欧洲的几条输水古道仍然完好；同时20世
8、纪用波特兰水泥建造的钢筋混凝土结构则迅速地恶化。当暴露在侵蚀环境，例如除冰盐和海水中，桥面板、停车场、海底隧道和其他海工结构在不到20年的时间里就出现严重的耐久性问题。”正是出于对普遍存在的混凝土结构耐久性的担忧，对混凝土技术可持续发展前景的关注，使我们加大了对混凝土耐久性的研究。事实上，混凝土结构的过早破坏，已成为全世界普遍关注并日益突出的一大灾害。在1991年召开的第二届混凝土耐久性国际学术会议上，Mehta教授在题为混凝土耐久性五十年进展的主旨报告中指出：“当今世界，混凝土破坏的原因，按重要性递降顺序排列是：钢筋腐蚀、寒冷气候下的冻害、侵蚀环境的物理化学作用。”现在总的达成一致意见是：4
9、0年代以来，混凝土建筑工业的迅猛发展，通过对硅酸盐水泥组成成分的变化，在满足强度要求的同时，却不能很好地耐腐蚀、耐冻和保护钢筋。也就是说当今的混凝土结构比50年前更不耐久。而且由于除冰盐应用的日益广泛，水、土壤、大气污染的日益加剧，更加快促进了混凝土结构的破坏。由于各种不同的原因，现在的结构设计者在考虑建筑材料的其他许多方面，如力学性能和一次投入的同时，必须考虑到对结构耐久性的评价。从生态环境上考虑，耐久性的社会经济学意义十分重大。由于材料的失效而进行的结构修复和更新的成本费用日益提高，已占据了建筑总预算的很大一部分。例如，据美国标准局（NBS）1975年得调查表明，美国全年各种腐蚀损失为70
10、0亿美元，其中混凝土中钢筋腐蚀损失占40%（280亿美元）。据估算，在工业发达的国家，建筑业全部资源的大约40%都被用于对现有建筑结构的维修和维护，而用于新建的仅占60%。结构更新成本的上升，加上日益强调使用寿命周期费用而非一次性造价，迫使工程师们越来越重视材料的耐久性问题。总之，无论是在国内还是在国外，由表面磨损、空隙里的盐结晶、冻融循环、混凝土碳化，特别是来自海洋或冷天撒盐化冰雪的氯化物污染引起的钢筋腐蚀破坏，日益成为严重威胁钢筋混凝土上部结构耐久性的最主要原因。由它造成的直接或间接损失远远超出人们的想象。目前我国正处于建设的高峰期，如果不吸取教训，重视提高混凝土的耐久性，延长工程使用寿命
11、，那么若干年后，势必会像现在的美、英等发达国家一样为混凝土结构的维护和维修付出昂贵的代价和承担严重的负担，从而会制约整个社会主义经济的健康、飞跃发展。所以，对混凝土结构耐久性的研究不仅可以延长结构的使用寿命周期和提高维修、维护技术，还可以将整个维修和维护费用降到最低。为了避免出现以上的问题，因此我们有必要熟悉材料的长期性能、构筑物和建筑结构。材料耐久性的好坏，直接影响到土木工程结构或构筑物的使用与安全。在现实生活中有的结构需要在维修之后才能继续使用。然而，现有结构和维护结构之间的相互作用会使对结构耐久性的评估更加复杂。对材料耐久性知识的掌握，使我们能在设计使用年限、环境循环周期和环境周期成本下
12、更好的评估结构。因此，掌握材料的耐久性不管是对结构的维修还是对结构耐久性的评估都是必要的。1绪论1.1本课题的提出及主要工作建筑材料的耐久性对工程结构起着至关重要的作用，通过ANSYS软件分析法和力矩分配法计算进行相关的比较分析，进而总结出材料损耗对结构影响的变化规律。本论文旨在通过分析总结提供比较全面的关于建筑材料耐久性相关方面的知识，以及如何确定设计使用年限和如何对钢筋混凝土结构更好的进行修补与维护。为了进行更详尽的分析，相关规范以及对门式框架结构的分析在本论文中均会有涉及。本论文的主要目标是：1为评估结构的服务年限提供相关方面的技术知识。2为评估结构损耗对结构稳定性的影响提供相关方面的技
13、术知识。3分析结构构件的缺陷对整个结构的影响。1.2方法论为了达到本论文的最终目的，文中给出的三个工程结构的例子分别采用了手算法和运用ANSYS软件的电脑分析法。这三个文中涉及的工程结构的例子分别是：刚性连接的长方形门式框架，长方形摇摆架，两跨度刚性连接的门式框架。首先，采用力矩分配法对结构进行分析。然后，用ANSYS软件在电脑中建模分析。最后，比较两种分析的方法的数据，会发现结果有细微的差别。这是因为运用ANSYS软件的电脑分析考虑了轴力的影响，而力矩分配法计算时我们通常会忽略轴力的影响。2简诉损耗对工程结构的影响2.1引言由于各种不同的原因，现在的结构设计者在考虑建筑材料的其他许多方面，如
14、力学性能和一次投入的同时，必须考虑到对结构耐久性的评价。从生态环境上考虑，耐久性的社会经济学意义十分重大。由于材料的失效而进行的结构修复和更新的成本费用日益提高，已占据了建筑总预算的很大一部分。例如，据美国标准局（NBS）1975年得调查表明，美国全年各种腐蚀损失为700亿美元，其中混凝土中钢筋腐蚀损失占40%（280亿美元）。据估算，在工业发达的国家，建筑业全部资源的大约40%都被用于对现有建筑结构的维修和维护，而用于新建的仅占60%。结构更新成本的上升，加上日益强调使用寿命周期费用而非一次性造价，迫使工程师们越来越重视材料的耐久性问题。2.2当前混凝土耐久性的研究背景钢筋混凝土是一种被广泛应用的建筑材料，在路桥、建筑、平台和地下结构如隧道、钢筋混凝土管道等领域中均有应用。一般来说，钢筋混凝土被认为是一种非常耐久的材料，可以承受各种恶劣环境如海洋、工业和高山气候等条件下的侵蚀。尽管大多数情况下，钢筋混凝土结构表现出良好的长期性与高耐久性，但仍然有许多因早期混凝土劣化而引起的混凝土结构的破坏，例如30年代建造的美国俄勒冈州Alsea海湾上的多拱大桥、美国旧金山海湾上第一座跨海湾的San Mateo-Hayward大桥、Hood航道桥东半部、瑞典的Oland桥、哈尔滨大庆公路、浙江宁波北仑港以及北京、天津的许多立交桥。事实上，
