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多重环境时间相似理论及其应用 
定 价：198 元 丛书名：混凝土结构耐久性学术丛书
9 7 6 8 3 7 0 0 7 3 6 0 6 读者对象:本书适用于从事土木工程，尤其是混凝土结构耐久性方面的教学、科研和工程应用的教师、科研工作者、研究生、工程技术人员 
本书的主要内容包括混凝土结构耐久性的关键科学问题、相似理论、相对信息理论、结构可靠度理论、结构耐久性的相似问题、多重环境的时间相似理论、多重环境时间相似理论的工程应用、广义多重环境时间的相似理论、RI-METS理论与应用:一般大气环境、冻融环境和海洋氯化物环境、以及在其他领域中的应用等章节。
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目录
前言 第1章 绪论 1 1.1 问题的提出 3 1.1.1 混凝土结构耐久性的严重性 3 1.1.2 提高混凝土结构耐久性的重要性 9 1.2 研究现状 11 1.2.1 相似理论 11 1.2.2 信息科学 12 1.2.3 混凝土结构耐久性试验方法 12 1.2.4 耐久性设计规范 18 1.3 混凝土结构耐久性相似理论与方法的发展 18 参考文献 19 第2章 相似理论 25 2.1 第一相似定理 27 2.2 第二相似定理 28 2.3 第三相似定理 29 2.4 复合相似理论 30 参考文献 31 第3章 相对信息理论基础 33 3.1 Shannon信息理论 35 3.1.1 理论提出 35 3.1.2 理论应用及发展 36 3.2 相对信息理论 36 3.2.1 理论提出 36 3.2.2 理论应用及发展 37 3.3 相对信息的表示 37 3.3.1 Jumarie洛伦兹变换 37 3.3.2 相对信息熵 38 参考文献 39 第4章 结构可靠度基本理论 41 4.1 结构可靠度的一般形式 43 4.1.1 基本概念 43 4.1.2 时变可靠度 46 4.2 可靠度的计算 47 4.2.1 验算点法 47 4.2.2 二次二阶矩法 49 4.2.3 响应面法 51 4.2.4 蒙特卡罗法 52 4.2.5 时变可靠度计算 55 4.3 不确定性的表现形式 57 4.3.1 事物的随机性 57 4.3.2 事物的模糊性 57 4.3.3 事物知识的不完善性 57 4.4 基于相对信息的可靠度计算方法 58 4.4.1 基本概念 58 4.4.2 计算思路 60 参考文献 61 第5章 结构耐久性的相似问题 65 5.1 结构耐久性的基本问题 67 5.1.1 碳化侵蚀 67 5.1.2 冻融破坏 68 5.1.3 氯盐侵蚀 68 5.1.4 硫酸盐侵蚀 69 5.2 耐久性的相对性 70 5.2.1 环境的相似性 70 5.2.2 信息的相对性 70 5.2.3 时间的相似性 71 5.3 常规耐久性问题的求解 71 5.3.1 一般大气环境 71 5.3.2 冻融环境 72 5.3.3 海洋氯化物环境 73 5.4 沿海结构耐久性问题 73 5.4.1 沿海混凝土结构耐久性的特点 73 5.4.2 氯离子在混凝土中的传输机理 74 5.4.3 主要影响因素 77 参考文献 87 第6章 多重环境时间相似理论 93 6.1 一般问题 95 6.1.1 METS 95 6.1.2 METS理论的参数选取 97 6.1.3 基于METS方法的沿海混凝土结构寿命预测 99 6.2 METS试验方法与设计 101 6.2.1 METS试验方法研究 101 6.2.2 沿海混凝土结构耐久性METS试验设计 108 6.3 沿海混凝土结构耐久性METS试验的结果与分析 112 6.3.1 第三方参照物的现场检测试验结果与分析 112 6.3.2 现场暴露试验设计 126 6.3.3 现场暴露试验的耐久性检测结果与分析 131 6.3.4 室内加速试验结果与分析 134 6.4 沿海混凝土结构耐久性METS相关参数的研究 146 6.4.1 METS试验的氯离子扩散系数研究 147 6.4.2 氯离子扩散系数随暴露时间变化规律研究 155 6.4.3 不同环境氯离子表观扩散系数的相似性研究 160 6.4.4 混凝土表层对流区深度的试验研究 163 6.4.5 METS试验混凝土的表面氯离子浓度研究 168 6.4.6 不同环境氯离子对普通混凝土侵蚀的相似性分析 174 参考文献 181 第7章 多重环境时间相似理论的工程应用 185 7.1 METS的应用流程 187 7.2 工程概况 190 7.3 海工混凝土相似系数的修正 193 7.4 跨海大桥耐久性METS方法的寿命预测 196 7.4.1 COMSOL Multiphysics数值分析软件介绍 196 7.4.2 大桥主要结构部位混凝土结构耐久性寿命预测 198 7.4.3 与其他寿命预测结果的比较 208 参考文献 211 第8章 广义多重环境时间相似理论 213 8.1 RI-METS理论 215 8.1.1 理论引入 215 8.1.2 METS路径 216 8.1.3 工程结构系统 221 8.1.4 试验系统 232 8.1.5 相对信息 234 8.2 混凝土结构耐久性设计规范系统 236 8.2.1 设计规范系统 236 8.2.2 指定设计法 237 8.2.3 避免劣化法 250 8.2.4 基于性能和可靠度的设计方法 250 8.3 求解思路 253 参考文献 254 第9章 RI-METS理论与应用：一般大气环境 257 9.1 劣化机理与过程 259 9.2 工程结构系统 259 9.2.1 宏观尺度 259 9.2.2 细观尺度 260 9.2.3 微观尺度 261 9.3 耐久性极限状态 262 9.4 环境试验系统 263 9.5 RI-METS理论 265 9.5.1 METS理论 265 9.5.2 METS路径 266 9.5.3 相对信息熵 266 9.5.4 相对信息 268 9.6 RI-METS理论的应用 268 9.6.1 工程概况 268 9.6.2 工程结构系统 268 9.6.3 试验系统 269 9.6.4 METS路径 269 9.6.5 相对信息熵 271 9.6.6 相对信息 273 9.6.7 控制决策 275 参考文献 276 第10章 RI-METS理论与应用：冻融环境 279 10.1 劣化机理与过程 281 10.2 工程结构系统 281 10.2.1 宏观尺度 281 10.2.2 细观尺度 282 10.2.3 微观尺度 283 10.3 耐久性极限状态 284 10.4 环境试验系统 284 10.5 RI-METS理论 286 10.5.1 METS理论 286 10.5.2 METS路径 287 10.5.3 相对信息熵 288 10.5.4 相对信息 290 10.6 RI-METS理论的应用 290 10.6.1 工程概况 290 10.6.2 工程结构系统 290 10.6.3 试验系统 291 10.6.4 METS路径 291 10.6.5 相对信息熵 294 10.6.6 相对信息 297 10.6.7 控制决策 301 参考文献 302 第11章 RI-METS理论与应用：海洋氯化物环境 303 11.1 劣化机理与过程 305 11.2 工程结构系统 305 11.2.1 宏观尺度 305 11.2.2 细观尺度 306 11.2.3 微观尺度 307 11.3 耐久性极限状态 308 11.4 环境试验系统 308 11.5 RI-METS理论 310 11.5.1 METS理论 310 11.5.2 METS路径 313 11.5.3 相对信息熵 314 11.5.4 相对信息 316 11.6 RI-METS理论的应用 316 11.6.1 工程概况 316 11.6.2 工程结构系统 316 11.6.3 试验系统 317 11.6.4 METS路径 317 11.6.5 相对信息熵 327 11.6.6 相对信息 332 11.6.7 控制决策 335 参考文献 337 第12章 在其他领域中的应用 339 12.1 输电线路覆冰后安全性的METS方法 341 12.2 结构在地震作用下的动力响应的METS方法 341 12.3 卫星发射阶段的动力特性分析的METS方法 342 12.4 桥梁结构的疲劳可靠性分析的METS方法 343 参考文献 344 名词索引 347 CONTENTS Preface Chapter 1 Introduction 1 1.1 Statement of problem 3 1.1.1 The severity of concrete structural durability 3 1.1.2 The importance of improving the durability of concrete structures 9 1.2 Status of research 11 1.2.1 Similarity theory 11 1.2.2 Information science 12 1.2.3 Testing method of concrete structural durability 12 1.2.4 Specification of durability design 18 1.3 Development of similarity theory and method of concrete structural durability 18 References 19 Chapter 2 Theory of Similarity 25 2.1 The first similarity theorem 27 2.2 The second similarity theorem 28 2.3 The third similarity theorem 29 2.4 Compound similarity theory 30 References 31 Chapter 3 The basic of Relative Information Theory 33 3.1 Shannon's information theory 35 3.1.1 Proposal of the theory 35 3.1.2 Application and development of the theory 36 3.2 Relative information theory 36 3.2.1 Proposal of the theory 36 3.2.2 Application and development of the theory 37 3.3 Representation of relative information 37 3.3.1 Jumarie’s Lorentz transformation 37 3.3.2 Relative information entropy 38 References 39 Chapter 4 The basic of Theory of Reliability 41 4.1 General representation of reliability theory 43 4.1.1 Basic concept 43 4.1.2 Time-varying reliability 46 4.2 Calculation of Reliability 47 4.2.1 Checkpoint method(JC’s method) 47 4.2.2 Second-order second-moment method 49 4.2.3 Response surface methodology 51 4.2.4 Monte Carlo method 52 4.2.5 Calculation of time-varying reliability 55 4.3 Representation of uncertainty 57 4.3.1 Randomness of things 57 4.3.2 Fuzziness of things 57 4.3.3 Incompleteness of knowledge of things 57 4.4 Method of reliability’s calculation based on relative information 58 4.4.1 Basic concept 58 4.4.2 Ideas of calculation 60 References 61 Chapter 5 Similarity Problems of Structural Durability 65 5.1 Basic problem of structural durability 67 5.1.1 Carbonization erosion 67 5.1.2 Freezing and thawing damage 68 5.1.3 Chloride erosion 68 5.1.4 Sulfate erosion 69 5.2 Relativity of durability 70 5.2.1 Relativity of environment 70 5.2.2 Relativity of information 70 5.2.3 Relativity of time 71 5.3 Solution of conventional problems of durability 71 5.3.1 General atmospheric environment 71 5.3.2 Freezing-thawing 72 5.3.3 Marine environment 73 5.4 Problems of coastal concrete structural durability 73 5.4.1 Characteristics of durability of coastal concrete structures 73 5.4.2 Transporting mechanism of chloride ion in concrete 74 5.4.3 The main influencing factors 77 References 87 Chapter 6 Multiple Environmental Time Similarity Theory 93 6.1 General problems 95 6.1.1 Multiple environmental time similarity 95 6.1.2 Parameter’s selection of METS method 97 6.1.3 METS method for predicting durability life of coastal concrete structures 99 6.2 Testing method and design in METS theory 101 6.2.1 Study on testing method of METS method 101 6.2.2 Testing design of METS method for coastal concrete structural durability 108 6.3 Results and analysis of test in METS method for coastal concrete structural durability 112 6.3.1 Field test results and analysis of the third-party reference 112 6.3.2 Design of field exposure test 126 6.3.3 Durability testing results and analysis of field exposure test 131 6.3.4 Results and analysis of indoor accelerated test 134 6.4 Study on related parameters of METS method for coastal concrete structural durability 146 6.4.1 Study on chloride ion diffusion coefficient of METS method test 147 6.4.2 Study on the variation of chloride ion diffusion coefficient with exposed time 155 6.4.3 Study on similarity of apparent diffusion coefficient of chloride ion in different environment 160 6.4.4 Experimental study on depth of convective zone of concrete surface 163 6.4.5 Study on external chloride concentration of concrete in METS method test 168 6.4.6 Similarity analysis of common concrete erosion caused by chloride ions in different environments 174 References 181 Chapter 7 Engineering Application of Muitiple Environmental Time Similarity Theory 185 7.1 Application flow of METS method 187 7.2 General situation of engineering 190 7.3 Modification of similarity coefficient of marine concrete in sea-crossing bridge 193 7.4 Durability life prediction of sea-crossing bridge using METS method 196 7.4.1 Introduction to the numerical analysis software COMSOL Multiphysics 196 7.4.2 Durability life prediction of concrete structures in main structural parts of sea-crossing bridge 198 7.4.3 Comparison with other results of life prediction 208 References 211 Chapter 8 General Mutiple Environmental Time Similarity Theory 213 8.1 RI-METS method 215 8.1.1 Introduction of Theorety 215 8.1.2 METS path 216 8.1.3 Engineering structural system 221 8.1.4 Testing system 232 8.1.5 Relative information 234 8.2 Design code system for concrete structural durability 236 8.2.1 Design code system 236 8.2.2 Prescriptive design method 237 8.2.3 Avoiding deterioration method 250 8.2.4 Performance-reliability-based method 250 8.3 Idea of solution 253 References 254 Chapter 9 RI-METS Theory and Application:General Atmospheric Environment 257 9.1 Deterioration mechanism and process 259 9.2 Engineering structural system 259 9.2.1 Macro scale 259 9.2.2 Meso scale 260 9.2.3 Micro scale 261 9.3 Limit state of durability 262 9.4 Environmental testing system 263 9.5 RI-METS theory 265 9.5.1 METS theory 265 9.5.2 METS path 266 9.5.3 Relative information entropy 266 9.5.4 Relative information 268 9.6 Application of RI-METS theory 268 9.6.1 General situation of engineering 268 9.6.2 Engineering structural system 268 9.6.3 Testing system 269 9.6.4 METS path 269 9.6.5 Relative information entropy 271 9.6.6 Relative information 273 9.6.7 Control and decision 275 References 276 Chapter 10 RI-METS theory and Application:Freezing-thawing Environment 279 10.1 Deterioration mechanism and process 281 10.2 Engineering structural system 281 10.2.1 Macro scale 281 10.2.2 Meso scale 282 10.2.3 Micro scale 283 10.3 Limit state of durability 284 10.4 Environmental testing system 284 10.5 RI-METS theory 286 10.5.1 METS theory 286 10.5.2 METS path 287 10.5.3 Relative information entropy 288 10.5.4 Relative information 290 10.6 Application of RI-METS theory 290 10.6.1 General situation of engineering 290 10.6.2 Engineering structural system 290 10.6.3 Testing system 291 10.6.4 METS path 291 10.6.5 Relative information entropy 294 10.6.6 Relative information 297 10.6.7 Control and decision 301 References 302 Chapter 11 RI-METS Theory and Application:Marine Environment 303 11.1 Deterioration mechanism and process 305 11.2 Engineering structural system 305 11.2.1 Macro scale 305 11.2.2 Meso scale 306 11.2.3 Micro scale 307 11.3 Limit state of durability 308 11.4 Environmental testing system 308 11.5 RI-METS theory 310 11.5.1 METS theory 310 11.5.2 METS path 313 11.5.3 Relative information entropy 314 11.5.4 Relative information 316 11.6 Application of RI-METS theory 316 11.6.1 General situation of engineering 316 11.6.2 Engineering structural system 316 11.6.3 Testing system 317 11.6.4 METS path 317 11.6.5 Relative information entropy 327 11.6.6 Relative information 332 11.6.7 Control and decision 335 References 337 Chapter 12 Applications in Other Fields 339 12.1 METS method for safety of transmission lines after icing 341 12.2 METS method for dynamic response of structures under earthquake action 341 12.3 METS method for dynamic characteristics analysis of satellite launch phase 342 12.4 METS method for fatigue reliability analysis of bridge structures 343 References 344 Index 347 表目录 表1-1 我国基础设施建设概况 3 表1-2 我国GDP与建筑业总产值 4 表4-1 可靠指标β与结构的失效概率Pf的对应关系 46 表5-1 海洋环境条件下不同混凝土材料的时间衰减系数n 81 表5-2 DuraCrete中时间衰减系数n的取值 81 表5-3 Val和Stewart建议的表面氯离子浓度取值 82 表5-4 DuraCrete中的拟合系数Ac的取值 83 表5-5 近海大气区混凝土表面的氯离子浓度(日本土木学会标准) 83 表5-6 Life-365近海大气区混凝土表面的氯离子浓度 83 表5-7 用于设计的表面氯离子浓度Cs(混凝土中氯离子与混凝土质量的比值) 83 表5-8 DuraCrete中关于Δx取值的规定 84 表5-9 引起钢筋锈蚀的氯离子阈值 86 表5-10 不同标准或研究者报道的氯离子阈值 87 表5-11 DuraCrete规定的氯离子阈值(%，与胶凝材料质量的比值) 87 表6-1 海水环境混凝土部位划分 110 表6-2 天然大洋海水(全世界77个海水样品)盐含量成分表 113 表6-3 海水水质分析表 113 表6-4 潮位特征值(1985国家高程基准) 113 表6-5 乍浦港气象特征统计表 115 表6-6 乍浦港一期二泊位混凝土配合比 116 表6-7 乍浦港二期一泊位混凝土配合比 116 表6-8 乍浦港二期四泊位混凝土配合比 116 表6-9 乍浦港三期一泊位混凝土配合比 117 表6-10 各高程处海水浸润时间比例 125 表6-11 现场暴露试验站钢格栅及连接件涂装方案 128 表6-12 现场暴露试验混凝土试件数量汇总表 130 表6-13 海工混凝土典型配合比 130 表6-14 普通混凝土试件配合比 130 表6-15 现场暴露试验不同取样部位的暴露时间表 131 表6-16 各环境分区的氯离子侵蚀机理和主要环境因素表 135 表6-17 水下区室内加速模拟试验的控制温度 136 表6-18 室内加速试验潮差区环境参数模拟结果 137 表6-19 室内加速试验浪溅区环境参数模拟结果 138 表6-20 研究对象对应的室内加速试验混凝土试件数量汇表 139 表6-21 现场检测部位对应的室内试验混凝土试件数量统计表 139 表6-22 乍浦港混凝土试件取样时间与加速试验时间对照表 140 表6-23 杭州湾跨海大桥混凝土试件取样时间与加速试验时间表 143 表6-24 第三方参照物现场取样暴露时间对照表 148 表6-25 第三方参照物大气区混凝土的氯离子扩散系数表 148 表6-26 第三方参照物浪溅区混凝土的氯离子扩散系数表 149 表6-27 第三方参照物潮差区混凝土的氯离子扩散系数表 150 表6-28 第三方参照物不同环境分区氯离子扩散系数的平均值 150 表6-29 现场暴露试验不同环境分区氯离子扩散系数表 152 表6-30 乍浦港试件不同环境分区的氯离子扩散系数 153 表6-31 大桥试件不同环境分区的氯离子扩散系数 154 表6-32 室内加速试验得到的不同混凝土材料的时间衰减系数和28天表观扩散系数 157 表6-33 混凝土试件时间衰减系数n的计算结果与拟合结果比较表 159 表6-34 不同环境现场检测氯离子扩散系数的相似率计算表 161 表6-35 不同环境混凝土试件氯离子扩散系数的相似率计算表 161 表6-36 室内加速与现场环境氯离子扩散系数的相似率 162 表6-37 浪溅区混凝土试件的材料组成与编号 165 表6-38 普通混凝土和海工混凝土对流区深度建议值 168 表6-39 不同环境分区现场检测试验表面氯离子浓度的拟合结果(占混凝土质量的百分比) 170 表6-40 不同环境室内加速试验表面氯离子浓度的拟合结果(占混凝土质量的百分比) 171 表6-41 不同环境表面氯离子浓度相似率计算表 173 表6-42 室内加速与现场实际环境表面氯离子浓度的相似率 174 表7-1 混凝土结构构件使用环境分区及其侵蚀作用级别 191 表7-2 海工混凝土的典型配合比 191 表7-3 海工混凝土实测性能 192 表7-4 各国标准规定的最小保护层厚度 192 表7-5 杭州湾跨海大桥混凝土结构各部位钢筋保护层厚度 192 表7-6 室内加速与现场环境普通混凝土氯离子扩散系数的相似率 193 表7-7 室内加速与现场环境海工混凝土氯离子扩散系数的相似率计算 193 表7-8 室内加速与现场实际环境海工混凝土氯离子扩散系数的相似率 195 表7-9 室内加速与现场实际环境海工混凝土表面氯离子浓度的相似率 195 表7-10 现场实际环境中杭州湾跨海大桥海工混凝土表层区深度Δx的取值 198 表7-11 杭州湾跨海大桥主要结构部位耐久性寿命预测结果 207 表7-12 杭州湾跨海大桥海上混凝土构件前两次寿命预测结果 208 表7-13 浙江大学2007年基于M-C方法杭州湾大桥主要结构部位耐久性寿命预测结果 209 表7-14 浙江大学2008年基于M-C方法杭州湾大桥主要结构部位耐久性寿命预测结果 209 表8-1 中国海域海水盐度 223 表8-2 细观尺度下不同工程结构系统的影响因素 224 表8-3 我国标准规定的工程结构设计使用年限 238 表8-4 中、欧、美规范环境类别对照表 240 表8-5 中、欧、美规范不同环境类别混凝土最低强度等级 241 表8-6 中、欧、美规范不同环境类别混凝土最大水胶比 243 表8-7 中、欧规范不同环境类别最小胶凝材料用量 245 表8-8 中、欧、美规范不同环境类别混凝土最小保护层厚度 247 表8-9 中、欧、美规范不同环境类别混凝土中最大氯离子含量 249 表8-10 目标失效概率与目标可靠指标 252 表9-1 一般大气环境工程结构系统宏观影响因素 259 表9-2 一般大气环境工程结构系统细观影响因素 260 表9-3 一般大气环境工程结构系统微观影响因素 262 表9-4 实验室人工模拟一般大气环境试验系统输入参数和输出参数 263 表9-5 加速碳化试验规范 264 表9-6 既有结构系统Ses,1与试验系统Sex,1碳化系数及其相似率统计结果 270 表9-7 既有结构系统Ses,1与试验系统Sex,1碳化系数及其相似率K-S检验 270 表9-8 既有结构系统Ses,1与试验系统Sex,1碳化系数线性回归结果 271 表9-9 试验系统Sex碳化系数统计结果与K-S检验 271 表9-10 METS(Ses,1;)路径的统计参数 272 表9-11 拟建结构系统Sns碳化系数统计结果与K-S检验 273 表9-12 一般大气环境下的拟建结构系统Sns的统计参数 273 表9-13 METS路径与拟建结构系统Sns建成后的钢筋脱钝时间 275 表10-1 冻融环境工程结构系统宏观影响因素 281 表10-2 冻融环境工程结构系统细观影响因素 282 表10-3 冻融环境工程结构系统微观影响因素 283 表10-4 实验室人工模拟冻融环境试验系统输入参数和输出参数 285 表10-5 国内外加速冻融试验规范 286 表10-6 各系统衰变常数及其相似率统计结果 293 表10-7 各系统衰变常数及其相似率K-S检验 293 表10-8 各系统衰变常数线性回归结果 294 表10-9 试验系统Sex衰变常数统计结果与K-S检验 294 表10-10 各路径的统计参数 295 表10-11 拟建结构系统Sns衰变常数统计结果与K-S检验 297 表10-12 冻融环境下的拟建结构系统Sns建成后的统计参数 298 表10-13 各METS路径与拟建结构系统Sns建成后的冻融破坏时间 299 表11-1 海洋氯化物环境工程结构系统宏观影响因素 305 表11-2 海洋氯化物环境工程结构系统细观影响因素 306 表11-3 海洋氯化物环境工程结构系统微观影响因素 307 表11-4 实验室人工模拟海洋氯化物环境试验系统输入参数和输出参数 309 表11-5 国内外加速氯离子输运试验规范 310 表11-6 各系统表面氯离子浓度及其相似率统计结果 323 表11-7 各系统扩散系数及其相似率统计结果 323 表11-8 各系统表面氯离子浓度及其相似率K-S检验 324 表11-9 各系统扩散系数及其相似率K-S检验 324 表11-10 各系统表面氯离子浓度线性回归结果 326 表11-11 各系统扩散系数线性回归结果 326 表11-12 试验系统(Sex, )表面氯离子浓度统计结果与K-S检验 327 表11-13 各试验系统扩散系数统计结果与K-S检验 327 表11-14 各路径的统计参数 328 表11-15 拟建结构系统Sns表面氯离子浓度及扩散系数统计结果 333 表11-16 拟建结构系统Sns表面氯离子浓度及扩散系数K-S检验 333 表11-17 各路径与建成后拟建结构系统Sns的钢筋脱钝时间 334 图目录 图1-1 我国各项基础设施建设指数 4 图1-2 我国钢材、水泥的年产量 5 图1-3 民用建筑混凝土板碳化及钢筋锈蚀 5 图1-4 工业建筑混凝土支撑钢筋锈蚀 5 图1-5 铁路桥梁钢筋锈蚀 6 图1-6 铁路隧道渗漏 6 图1-7 公路桥梁钢筋锈蚀混凝土剥落 6 图1-8 公路桥梁混凝土柱盐结晶腐蚀 6 图1-9 港口码头混凝土桩钢筋锈蚀 6 图1-10 港口码头混凝土柱冻融破坏 6 图1-11 大坝混凝土冻融破坏 7 图1-12 水闸胸墙钢筋锈蚀混凝土保护层脱落 7 图1-13 混凝土结构耐久性破坏的工程实例 8 图1-14 美国Treat Island现场暴露试验站 14 图1-15 青岛海洋腐蚀研究所现场暴露试验站 14 图1-16 杭州湾跨海大桥现场暴露试验站 14 图1-17 浙江大学人工气候模拟实验室 17 图2-1 第三相似定理单值条件示意图 29 图3-1 信息的相对性 36 图3-2 观察者的内部结构 37 图4-1 结构的工作状态 43 图4-2 正态功能函数概率分布密度曲线 45 图4-3 结构抗力和荷载效应随时间变化的过程 46 图4-4 两个正态随机变量的极限状态方程和设计验算点 48 图4-5 响应面示意图 51 图4-6 V空间的复合蒙特卡罗法 54 图4-7 二元模糊集的模糊熵曲面 59 图4-8 语法空间与语义空间 60 图4-9 时间轴上的串联系统 60 图5-1 对流区示意图 74 图5-2 氯离子侵蚀机理示意图 75 图5-3 溶液中化学物质的等浓度面 75 图5-4 RCM设备 79 图5-5 钢筋初锈风险图 87 图6-1 METS理论原理图 95 图6-2 METS在沿海混凝土结构耐久性寿命预测中的应用 99 图6-3 AUTOCLAM自动渗透测试仪 102 图6-4 混凝土中钢筋锈蚀的检测流程 104 图6-5 人工气候加速模拟实验室结构示意图 107 图6-6 现场暴露试验设计流程 109 图6-7 现场碳化深度检测 117 图6-8 RCT检测过程 118 图6-9 大气区氯离子含量分布图 119 图6-10 浪溅区氯离子含量分布图 120 图6-11 潮差区氯离子含量分布图 121 图6-12 干湿交替区域取样点随高程的分布示意图 122 图6-13 干湿交替区域的氯离子侵蚀曲线 124 图6-14 杭州湾跨海大桥现场暴露试验站立面图 127 图6-15 大气区混凝土试件的氯离子侵蚀曲线 132 图6-16 大气区跨海大桥各部位检测的氯离子侵蚀曲线 132 图6-17 干湿交替区域跨海大桥各部位检测的氯离子侵蚀曲线 133 图6-18 现场暴露试验站干湿交替区域检测的氯离子侵蚀曲线 133 图6-19 现场暴露试验水下区试件检测的氯离子侵蚀曲线 134 图6-20 水下区试验 136 图6-21 水下区室内加速试验温度变化图 136 图6-22 潮差区试验 136 图6-23 潮差区室内加速试验温度变化图 136 图6-24 浪溅区试验 137 图6-25 浪溅区室内加速试验温度变化图 137 图6-26 浪溅区室内加速试验相对湿度变化图 138 图6-27 大气区试验 139 图6-28 乍浦港混凝土试件室内加速试验的氯离子侵蚀曲线 142 图6-29 杭州湾混凝土试件室内加速试验的氯离子侵蚀曲线 146 图6-30 S12试件扩散系数与加速试验时间关系图 156 图6-31 码头不同高程普通混凝土表层的氯离子侵蚀曲线 164 图6-32 码头对流区深度随高程的变化曲线(普通混凝土) 164 图6-33 现场浪溅区混凝土表层的氯离子侵蚀曲线 165 图6-34 浪溅区现场暴露试验不同组成混凝土的对流区深度 166 图6-35 现场浪溅区双掺混凝土表层的氯离子侵蚀曲线 167 图6-36 QHLA0-S(x)试件的Boltzmann拟合曲线 170 图6-37 QHLA0-S(x)试件表面氯离子浓度拟合曲线 172 图6-38 水下区ZPSC试件室内加速氯离子侵蚀数值模拟结果 175 图6-39 水下区ZPSC试件对应现场实际环境中氯离子侵蚀数值模拟结果 176 图6-40 潮差区CPCA试件室内加速氯离子侵蚀数值模拟结果 177 图6-41 潮差区CPCA试件对应现场实际环境中氯离子侵蚀数值模拟结果 178 图6-42 浪溅区QPLA-S试件室内加速氯离子侵蚀数值模拟结果 179 图6-43 浪溅区QPLA-S试件对应现场实际环境中氯离子侵蚀数值模拟结果 180 图7-1 宁波港某码头腐蚀现状 190 图7-2 杭州湾跨海大桥实景图 190 图7-3 COMSOL Multiphysics应用模块界面图 196 图7-4 海上桩基氯离子侵蚀数值模拟图 199 图7-5 海上承台氯离子侵蚀数值模拟图 200 图7-6 湿接头氯离子侵蚀数值模拟图 202 图7-7 预制墩身氯离子侵蚀数值模拟图 203 图7-8 现浇墩身氯离子侵蚀数值模拟图 204 图7-9 陆上承台氯离子侵蚀数值模拟图 205 图7-10 箱梁氯离子侵蚀数值模拟图 207 图7-11 杭州湾跨海大桥混凝土结构主要构件各种寿命预测结果比较 210 图8-1 METS理论 215 图8-2 METS(Ses,1;Ea,1)路径 216 图8-3 METS(Ses,i;Ea, j)路径 217 图8-4 METS(Ses,1～i;Ea, j)路径 217 图8-5 METS(Ses,i;Ea,1～j)路径 219 图8-6 METS(Ses,1～i;Ea, 1～j)路径 219 图8-7 METS路径树 220 图8-8 宏观尺度模型 222 图8-9 细观尺度模型 222 图8-10 微观尺度模型 222 图8-11 细观尺度下的房屋建筑结构示意图 225 图8-12 细观尺度下的桥梁结构示意图 226 图8-13 细观尺度下的隧道结构示意图 227 图8-14 细观尺度下的港工结构示意图 228 图8-15 细观尺度下的水工结构示意图 229 图8-16 细观尺度下的水工结构剖面示意图 230 图8-17 微观尺度下的工程结构系统 231 图8-18 试验系统的基本架构 232 图8-19 加速耐久性试验 233 图8-20 效用度函数 236 图8-21 设计规范系统与结构设计系统 237 图8-22 中、欧、美规范不同环境混凝土最低强度等级对比图 242 图8-23 中、欧、美规范不同环境混凝土最大水胶比对比图 244 图8-24 中、欧规范不同环境混凝土最小胶凝材料用量对比图 246 图8-25 中、欧、美规范不同环境混凝土最小保护层厚度对比图 248 图8-26 中、欧、美规范不同环境混凝土最大氯离子含量对比图 249 图8-27 设计使用年限内结构的失效概率 252 图8-28 RI-METS理论原理图 253 图9-1 一般大气环境下观察者观察系统的宏观尺度模型 260 图9-2 一般大气环境下观察者观察系统的细观尺度模型 261 图9-3 一般大气环境下观察者观察系统的微观尺度模型 262 图9-4 实验室人工模拟一般大气环境试验系统基本架构 264 图9-5 一般大气环境METS(Ses,i;)路径 266 图9-6 功能函数隶属函数曲线 268 图9-7 METS(Ses,1;)路径 269 图9-8 既有结构系统Ses,1与试验系统Sex,1碳化系数对比图 270 图9-9 既有结构系统Ses,1与试验系统Sex,1碳化系数的线性回归 271 图9-10 METS(Ses,1;)路径的可靠概率和失效概率 272 图9-11 METS(Ses,1;)路径的相对信息熵 273 图9-12 拟建结构系统的可靠概率和失效概率 274 图9-13 拟建结构系统的相对信息熵 274 图9-14 观察者效应系数与相对信息 275 图9-15 METS(Ses,1;)路径效用度 276 图10-1 冻融环境下观察者观察系统的宏观尺度模型 282 图10-2 冻融环境下观察者观察系统的细观尺度模型 283 图10-3 冻融环境RI-METS理论微观三要素模型 284 图10-4 实验室人工模拟冻融环境试验系统基本架构 285 图10-5 冻融环境METS(Ses,1～i;)路径 288 图10-6 功能函数隶属函数曲线 289 图10-7 METS(Ses,1;)路径 291 图10-8 METS(Ses,2;)路径 291 图10-9 METS(Ses,1～2;)路径 292 图10-10 各系统衰变常数对比图 292 图10-11 各系统衰变常数的线性回归 294 图10-12 各路径可靠概率、失效概率、“可靠”可能性和“失效”可能性 296 图10-13 各路径的语法信息熵和语义信息熵 297 图10-14 Sns的可靠概率、失效概率、“可靠”可能性和“失效”可能性 298 图10-15 Sns的语法信息熵和语义信息熵 298 图10-16 各METS路径与拟建结构系统Sns的闵氏空间距离平方 299 图10-17 各METS路径的观察者效应系数与内部相对信息 300 图10-18 METS1～METS3各路径效用度 301 图10-19 METS4～METS7各路径效用度 302 图11-1 海洋氯化物环境下观察者观察系统的宏观尺度模型 306 图11-2 海洋氯化物环境下观察者观察系统的细观尺度模型 307 图11-3 海洋氯化物环境下观察者观察系统的微观尺度模型 308 图11-4 实验室人工模拟海洋氯化物环境试验系统基本架构 309 图11-5 海洋氯化物环境METS(Ses,1～i;)路径 314 图11-6 功能函数隶属函数曲线 315 图11-7 试验系统(Sex, )温度曲线 317 图11-8 METS(Ses,1;)路径 318 图11-9 METS(Ses,2;)路径 318 图11-10 METS(Ses,1;)路径 318 图11-11 METS(Ses,2;)路径 318 图11-12 METS(Ses,1～2;)路径 319 图11-13 METS(Ses,1～2;)路径 319 图11-14 METS(Ses,1;)路径 320 图11-15 METS(Ses,2;)路径 320 图11-16 METS(Ses,1～2;)路径 320 图11-17 各系统表面氯离子浓度对比图 321 图11-18 各系统扩散系数对比图 322 图11-19 各系统表面氯离子浓度线性回归图 325 图11-20 各系统扩散系数线性回归图 326 图11-21 各METS路径的可靠概率与失效概率 331 图11-22 各METS路径相对信息熵 332 图11-23 拟建结构系统的可靠概率与失效概率 333 图11-24 拟建结构系统的相对信息熵 333 图11-25 各METS路径观察者效应系数与相对信息 335 图11-26 METS1～METS4各路径效用度 336 图11-27 METS5～METS9各路径效用度 336
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