[发明专利]一种长大公路隧道衬砌结构碳化寿命预测方法

权利要求书

1.一种长大公路隧道衬砌结构碳化寿命预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于相似理论建立现场自然碳化深度预测模型；

结合所述现场自然碳化深度预测模型、混凝土碳化残量随机模型以及现场衬砌保护层厚度建立衬砌结构碳化的极限状态方程；其中，以衬砌结构内侧钢筋开始锈蚀时间为衬砌结构碳化的极限状态；

根据所述极限状态方程生成衬砌结构的可靠度目标函数；

以衬砌结构碳化寿命失效概率和可靠度标准范围为约束条件，优化所述可靠度目标函数，得到最优可靠度指标；

根据所述最优可靠度指标确定衬砌结构的第一碳化寿命；

将所述第一碳化寿命和第二碳化寿命比较，确定衬砌结构的最终碳化寿命；其中，所述第二碳化寿命为采用混凝土耐久性评定标准法得到的衬砌结构碳化寿命。

2.如权利要求1所述的一种长大公路隧道衬砌结构碳化寿命预测方法，其特征在于，所述现场自然碳化深度预测模型具体为：

其中，X_p为现场隧道衬砌结构碳化深度，C_p为现场隧道衬砌结构表面的CO₂平均浓度，C_m为室内快速碳化试验模型表面的CO₂平均浓度，λ_t为时间比尺，X_m室内快速碳化试验模型快速碳化深度，t_p为现场隧道衬砌结构的碳化时间，单位为年，t_m为室内快速碳化试验模型的碳化时间，单位为天。

3.如权利要求2所述的一种长大公路隧道衬砌结构碳化寿命预测方法，其特征在于，所述混凝土碳化残量随机模型为：

x₀＝4.86·(-RH²+1.5RH-0.45)·(c-5)·(ln f_cuk-2.30)，

其中，x₀为碳化残量，RH为环境湿度，c为现场衬砌保护层厚度，f_cuk为混凝土抗压强度。

4.如权利要求1所述的一种长大公路隧道衬砌结构碳化寿命预测方法，其特征在于，所述极限状态方程为：

Z(t)＝c-x₀-X_p，

其中，Z(t)为极限状态函数。

5.如权利要求4所述的一种长大公路隧道衬砌结构碳化寿命预测方法，其特征在于，所述可靠度目标函数为：

β(t)＝-Φ^-1(P_f(t))，

其中，β(t)为可靠度指标，P_f(t)为衬砌结构超过极限状态的概率，P_f(t)＝P{Z(t)＜0}＝P{c-x₀-X_p＜0}，Φ^-1表示反算运算。

6.如权利要求1-5任一所述的一种长大公路隧道衬砌结构碳化寿命预测方法，其特征在于，确定衬砌结构的最终碳化寿命包括：

当所述第一碳化寿命≥所述第二碳化寿命时，将所述第二碳化寿命作为最终碳化寿命；

当所述第一碳化寿命＜所述第二碳化寿命时，将所述第一碳化寿命作为最终碳化寿命。

7.如权利要求6所述的一种长大公路隧道衬砌结构碳化寿命预测方法，其特征在于，根据所述最优可靠度指标确定衬砌结构的第一碳化寿命包括：

基于Monte-Carlo法计算最优可靠度指标对应的第一碳化寿命。