KR102306943B1 - Method of Predicting Reinforced Concrete Bridge Lifetime Under Seasonal Corrosion and Fatigue Bonding Actions - Google Patents
Method of Predicting Reinforced Concrete Bridge Lifetime Under Seasonal Corrosion and Fatigue Bonding Actions Download PDFInfo
- Publication number
- KR102306943B1 KR102306943B1 KR1020207000323A KR20207000323A KR102306943B1 KR 102306943 B1 KR102306943 B1 KR 102306943B1 KR 1020207000323 A KR1020207000323 A KR 1020207000323A KR 20207000323 A KR20207000323 A KR 20207000323A KR 102306943 B1 KR102306943 B1 KR 102306943B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- corrosion
- crack
- fatigue
- growth
- rebar
- Prior art date
Links
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 411
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 411
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 230000009471 action Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 239000004567 concrete Substances 0.000 claims abstract description 61
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 39
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 38
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 36
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 30
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 22
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 18
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 15
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 claims description 12
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 claims description 12
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 6
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 6
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 claims description 6
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 6
- 101150110330 CRAT gene Proteins 0.000 claims description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 3
- 239000002362 mulch Substances 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 3
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/006—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light of metals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/32—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying repeated or pulsating forces
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/56—Investigating resistance to wear or abrasion
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/383—Concrete or cement
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Algebra (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
본 발명에 공개된 계절성 부식 및 피로 결합 작용 하의 철근 콘크리트 교량 수명 예측 방법은, 철근 콘크리트 교량의 수명을 부식 시작 - 순 피로 크랙 발전 단계와 부식 구멍과 피로 크랙 경쟁 발전 단계 및 구조 파괴 단계 등 3개 단계로 구분하고; 픽(Fick)의 제2 확산 법칙에 따라 콘크리트 부식 팽창 균열 손상의 영향을 고려하여 철근 부식 시작 및 부식 구멍 성장 모델을 구축하며; 실험을 통하여 사계절 환경 영향 하의 철근 크랙 확장 규율을 시뮬레이션하여 피로 크랙 성장 특징 파라미터를 확정하고; 응력 집중 영향을 고려한 응력 강도 인수 모델을 구축하여 사계절 환경에 대응되는 철근 부식 피로 크랙 성장 분석 방법을 제출하며; 구조 파괴 준칙을 명확히 하고 차량 하중 관측 정보를 결합하여 부식 구멍의 성장 및 피로 크랙 성장의 경쟁 결합 관계를 계통적으로 고려함으로써 파괴 모식을 실시간으로 판별하여 교량의 수명 예측을 실현한다. 본 방법은 참신하고 합리적이며, 현재 사용 중인 콘크리트 교량의 안전성 평가에 기술적 지원을 제공할 수 있다.Reinforced concrete bridge life prediction method under seasonal corrosion and fatigue bonding action disclosed in the present invention, the life of the reinforced concrete bridge begins to corrode - three stages, including the net fatigue crack development stage, the corrosion hole and fatigue crack competition development stage, and the structural destruction stage divided into steps; Construct a rebar corrosion initiation and corrosion hole growth model, taking into account the effect of concrete corrosion expansion crack damage according to Fick's second diffusion law; Through the experiment, the fatigue crack growth characteristic parameters are determined by simulating the reinforcement crack expansion discipline under the influence of the four seasons environment; Build a stress intensity factor model considering the stress concentration effect and present a rebar corrosion fatigue crack growth analysis method corresponding to the four seasons environment; By clarifying the structural failure rules and combining vehicle load observation information to systematically consider the competitive coupling relationship between corrosion hole growth and fatigue crack growth, the failure mode can be determined in real time to realize bridge life prediction. This method is novel and reasonable, and can provide technical support for the safety assessment of concrete bridges currently in use.
Description
본 발명은 현재 사용 중인 교량의 안전 평가 분야에 관한 것으로서, 구체적으로는 계절 변화를 고려한 철근 콘크리트 교량 부식 피로 수명 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of safety evaluation of bridges currently in use, and more particularly, to a method for evaluating corrosion fatigue life of reinforced concrete bridges in consideration of seasonal changes.
현재 교통량의 급격한 증가와 환경 조건의 악화로 인하여, 부식 피로는 이미 철근 콘크리트 교량 사용 성능 저하를 조래하는 주요한 원인이 되었다. 철근 콘크리트 교량은 사용 과정 중에 끊임없이 반복되는 차량 하중의 작용을 받게 된다. 이와 동시에, 연해 환경 또는 제빙염 및 제설제를 대량으로 사용하는 환경 하에서의 철근 콘크리트 교량 부식 문제도 날이 갈수록 주목을 받고 있다. 부식은 철근 피로 손상의 누적을 가속화하여 구조의 사용 수명을 현저히 단축시키게 된다. 국부적인 부식은 응력의 집중을 초래하는데, 피로 파괴된 철근에 대한 파열 부위 분석을 통하여 알 수 있는 바, 철근 피로 크랙의 발생 및 성장은 주로 철근의 부식 구멍 근처에서 발생된다. 부식 구멍 성장 및 피로 크랙 성장 사이의 영향 관계는 매우 복잡한데, 철근 부식 구멍과 철근 피로 크랙 사이의 결합 작용을 효과적으로 고려하는 것은 항상 어려운 연구 중점과제였다. 또한, 교량의 사용 환경은 계절에 따라 끊임없이 변화하게 되는데, 각 계절 환경 하에서의 구조 성능의 열화도 일정한 정도의 차이가 나게 된다. 종래의 철근 콘크리트 교량 피로 수명 평가 방법에서는, 계절성 환경 변화 및 피로 결합 작용의 영향을 고려하지 않은 실정이다.Due to the rapid increase in the current traffic volume and the deterioration of environmental conditions, corrosion fatigue has already become a major cause of deterioration in the performance of reinforced concrete bridges. Reinforced concrete bridges are subjected to continuous and repeated vehicle loads during the course of use. At the same time, the problem of corrosion of reinforced concrete bridges in coastal environments or environments in which deicing salts and deicing agents are used in large quantities is also attracting attention day by day. Corrosion accelerates the accumulation of rebar fatigue damage, which significantly shortens the service life of the structure. Local corrosion causes concentration of stress, and as can be seen through analysis of fracture sites for fatigue-fractured rebars, the occurrence and growth of rebar fatigue cracks mainly occurs near corrosion holes in rebars. The influence relationship between corrosion hole growth and fatigue crack growth is very complex, and effective consideration of the coupling action between rebar corrosion holes and rebar fatigue cracks has always been a difficult research focus. In addition, the use environment of the bridge is constantly changing according to the season, and the deterioration of the structural performance under each season environment also has a certain degree of difference. In the conventional method for evaluating the fatigue life of a reinforced concrete bridge, the effect of seasonal environmental changes and fatigue bonding is not considered.
본 발명의 목적은 상기와 같은 기술적 과제를 효과적으로 해결한 계절성 부식 및 피로 결합 작용 하의 철근 콘크리트 교량 수명 예측 방법을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for predicting the lifespan of a reinforced concrete bridge under seasonal corrosion and fatigue bonding action that effectively solves the above technical problems.
상기와 같은 기술적 과제를 효과적으로 해결하기 위하여, 본 발명은 하기와 같은 기술적 방안을 사용한다.In order to effectively solve the above technical problems, the present invention uses the following technical measures.
본 발명에 따른 계절성 부식 및 피로 결합 작용 하의 철근 콘크리트 교량 수명 예측 방법은 하기와 같은 단계를 포함하여 구성된다.Reinforced concrete bridge life prediction method under seasonal corrosion and fatigue bonding action according to the present invention is configured including the following steps.
(1) 픽(Fick) 제2 확산 법칙에 따라 콘크리트 내부 철근의 철근 부식 시작 시간을 취득하고; 동시에 철근 부식이 시작되기 전에 소형 크랙 성장 및 근사 임계 크랙 성장 분석을 통하여 재료의 미시적 결함 및 차량 하중으로 인한 철근 순 피로 크랙 성장 길이를 취득하는 단계;(1) obtain the rebar corrosion start time of the reinforcing bar inside the concrete according to the second diffusion law of Fick; At the same time, before the rebar corrosion starts, obtaining the net fatigue crack growth length of rebar due to microscopic defects in the material and vehicle load through small crack growth and near critical crack growth analysis;
(2) 부식 전류 밀도를 이용하여 철근 부식 속도를 표시하고, 콘크리트 보호층의 균열 시간 및 임계 너비까지 균열되는 시간을 계산하여, 콘크리트 보호층의 부식 팽창 균열 손상 영향을 고려한 철근 부식 속도 모델을 취득하며; 부식 속도 모델에 의하여 철근 부식 구멍의 성장 속도 및 부식 구멍의 깊이를 계산하는 단계;(2) Reinforcement corrosion rate model is obtained considering the corrosion expansion crack damage effect of concrete protective layer by calculating the cracking time and cracking time to the critical width of the concrete protective layer by indicating the corrosion rate of the reinforcement using the corrosion current density and; calculating the growth rate of the rebar corrosion hole and the depth of the corrosion hole by the corrosion rate model;
구체적으로, 철근이 다양한 부식 정도 하에서의 피로 실험 또는 유한 요소 해석을 수행함으로써 다양한 부식 정도 하의 응력 집중 인수를 취득하여 응력 강도 인수 모델에 융합시키고; 각 계절의 환경 특징에 의하여, 봄 환경을 시뮬레이션하여 순수 분무 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하며; 여름 환경을 시뮬레이션하여 순수 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하고; 가을 환경을 시뮬레이션하여 저농도 염화뮬 용액 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하며; 겨울 환경을 시뮬레이션하여 고농도 염화물 용액 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하고; 실험 결과에 의하여 재료가 대응되는 환경 하에서의 피로 크랙 성장 모델의 관련 파라미터를 확정하며; 응력 집중 인수를 포함한 응력 강도 인수 모델 및 각 계절 환경 하의 피로 크랙 성장 모델을 통하여 부식 및 계절 영향 하의 철근 피로 크랙 성장 모델을 취득하고; 차량의 하중 관측 정보를 결합하여 콘크리트 내부의 철근 피로 크랙의 성장 속도 및 성장 길이를 계산해낸다.Specifically, the reinforcing bar acquires stress concentration factors under various corrosion degrees by performing fatigue tests or finite element analysis under various corrosion degrees, and fuses them into the stress intensity factor model; According to the environmental characteristics of each season, the spring environment is simulated to conduct the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the pure spray environment; simulate the summer environment to conduct the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the pure environment; By simulating the fall environment, the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the low-concentration mulch chloride solution environment is performed; Simulation of winter environment to conduct reinforcement fatigue crack expansion experiment under high-concentration chloride solution environment; determine the relevant parameters of the fatigue crack growth model under the environment corresponding to the material according to the experimental results; Acquire a rebar fatigue crack growth model under corrosion and seasonal influences through a stress intensity factor model including a stress concentration factor and a fatigue crack growth model under each seasonal environment; By combining the vehicle load observation information, the growth rate and growth length of reinforcement fatigue cracks inside concrete are calculated.
(3) 상기 계절 환경 특징에 의하여 철근 부식 시작 시간을 시작점으로 하고 일 분기를 시간 간격으로 하여, 철근 크랙 성장 모델에 대하여 순환 교체 계산을 수행함으로써 부식 구멍과 피로 크랙의 성장 속도 및 치수 크기를 비교하고; 철근 피로 크랙과 부식 구멍의 경쟁 과정 중 구조 파괴 모식을 실시간으로 판단하는 단계;(3) Comparing the growth rate and dimensional size of corrosion holes and fatigue cracks by performing cyclic replacement calculations on the rebar crack growth model, using the rebar corrosion start time as the starting point and one quarter as the time interval according to the seasonal environmental characteristics do; Determining the structural failure mode in real time during the competition process of rebar fatigue cracks and corrosion holes;
상기 구조 파괴 모식은 하기와 같은 두가지 경우, 즉 :The structural failure mode is in the following two cases, namely:
첫째 : 부식 구멍 성장으로 인하여 구조의 파괴를 초래하는, 즉 부식 구멍의 성장이 교량의 퇴화 과정 중에서 주요한 작용을 일으켜, 부식 구멍의 성장이 철근 횡단면 면적을 감소시키고 구조의 굴곡 수용력을 인하시킴으로써, 부식 구멍이 일정한 깊이에 도달하였을 때 구조의 굴곡 수용력이 부족하여 구조가 파괴되는 경우; 및,First: Corrosion hole growth leads to the destruction of the structure, that is, the growth of the corrosion hole takes a major action during the degeneration process of the bridge, and the growth of the corrosion hole reduces the rebar cross-sectional area and lowers the bending capacity of the structure, so that corrosion when the structure is destroyed due to insufficient bending capacity of the structure when the hole reaches a certain depth; and,
둘째 : 피로 크랙의 성장으로 인하여 구조의 파괴를 초래하는, 즉 피로 크랙의 성장이 교량의 퇴화 과정 중에서 주요한 작용을 일으켜, 피로 균열의 성장이 임계 크랙 길이에 도달하였을 때 구조가 파괴되는 경우; 를 포함한다.Second: when fatigue crack growth leads to structural failure, that is, fatigue crack growth causes a major action during bridge degeneration, and when fatigue crack growth reaches a critical crack length, the structure is destroyed; includes
특히, 상기 단계 (1)는 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성된다.In particular, the step (1) is configured to further include the following steps.
(1-1) 철근 부식 시작 시간을 확정하는 단계 :(1-1) Steps to determine the start time of corrosion of rebar:
픽(Fick) 제2 확산 법칙에 따르면, 철근 표면의 염소 이온 농도가 임계 염소 이온 농도에 도달하였을 때 철근이 부식되기 시작하는데, 철근 부식 시작 시간은 하기 공식으로 표시되고,According to Fick's second diffusion law, when the chlorine ion concentration on the surface of the rebar reaches the critical chlorine ion concentration, the rebar begins to corrode, and the rebar corrosion start time is expressed by the following formula,
상기 공식 중, T i는 철근 부식 시작 시간이고; D c 는 확산 계수이며; C 0 은 콘크리트 표면 염소 이온 농도이고; erf()는 오차 함수이며; C는 보호층 두께이고; C cr 는 임계 염소 이온 농도이며;In the above formula, T i is the rebar corrosion start time; D c is the diffusion coefficient; C 0 is the concrete surface chlorine ion concentration; erf() is an error function; C is the protective layer thickness; C cr is the critical chlorine ion concentration;
(1-2) 철근이 부식되기 전의 순 피로 크랙 성장 :(1-2) Net fatigue crack growth before rebar corrosion:
우선, 철근의 초기 크랙 길이를 확정한다. 등가 초기 크랙 길이는 진정한 크랙이 아니라, 피로 수명 예측을 가속화하기 위하여 사용하는 등가 길이 크랙 성장 분석으로서, 등가 초기 크랙 치수는 하기 공식으로 표시되고,First, the initial crack length of the reinforcing bar is determined. The equivalent initial crack length is not a true crack, but an equivalent length crack growth analysis used to accelerate fatigue life prediction. The equivalent initial crack dimension is expressed by the following formula,
상기 공식 중, a i 는 등가 초기 크랙 길이이고; ΔK th,p 는 임계 응력 강도 인수이며; Δσ f 는 피로 극한이고; Y는 기하 수정 인수이며;In the above formula, a i is the equivalent initial crack length; Δ K th, p is the critical stress intensity factor; Δ σ f is the fatigue limit; Y is the geometric correction factor;
이어서, 철근이 부식되기 전의 크랙 성장 속도를 확정한다. 철근의 피로 크랙 성장 속도는 하기 공식으로 표시되고,Then, the crack growth rate before the reinforcing bar is corroded is determined. The fatigue crack growth rate of rebar is expressed by the following formula,
상기 공식 중, da/dN는 피로 크랙 성장 속도이고; a는 크랙 길이이며; N은 피로 순환 횟수이고; ΔK는 응력 강도 인수 폭값이며; C p , m p 는 무차원 파라미터이고; 공기 환경 하에서의 철근 재료 피로 크랙 확장 실험을 수행하여 크랙 성장 속도 da/dN과 응력 강도 인수 폭값 ΔK의 관계 곡선(즉 da/dN~ΔK곡선)을 취득한 다음, 상기 곡선을 맞춤하여 C p , m p , ΔK th,p 를 취득하며;In the above formula, da/dN is the fatigue crack growth rate; a is the crack length; N is the number of fatigue cycles; Δ K is the stress intensity factor and pokgap; C p , m p are dimensionless parameters; By performing a reinforcement material fatigue crack extension test under air environment acquires the crack growth rate da / dN and the stress intensity factor related curves (i.e. da / dN ~ Δ K curve) of pokgap Δ K, and then, by alignment with the curve C p, acquiring m p, Δ K th, and p;
철근이 부식되기 전에는 부식 구멍의 영향을 받지 않기 때문에, 응력 강도 인수 폭값은 하기 공식으로 표시되고,Since the rebar is not affected by corrosion holes before corrosion, the stress strength factor width value is expressed by the following formula,
상기 공식 중, Δσ는 응력 폭값이고, Δσ=σ max -σ min 이며, 철근의 응력 크기는 유한 요소 시뮬레이션 또는 “콘크리트 구조 설계 규범 Gb50010-2010”을 통하여 계산 취득할 수 있으며;In the above formula, Δ σ is the stress width value, Δ σ = σ max - σ min , and the stress magnitude of the reinforcing bar can be calculated and obtained through finite element simulation or “Concrete Structure Design Code Gb50010-2010”;
마지막으로, 교량의 건축 완성으로부터 철근 부식이 시작되는 기간 내에, 철근 순 피로 크랙 성장 길이는 하기 공식을 통하여 계산 취득되고,Finally, within the period from the construction completion of the bridge to the beginning of rebar corrosion, the rebar net fatigue crack growth length is calculated and obtained through the following formula,
상기 공식 중, f는 차량 하중 빈도이고; N ini 는 부식 시작 시간 내의 하중 순환 횟수 즉 N ini =f·T i 이며; a ini 는 부식 시작 시간 내의 철근 순 피로 크랙 길이이고;In the above formula, f is the vehicle load frequency; N ini is the number of load cycles within the corrosion initiation time, ie N ini = f T i ; a ini is the rebar net fatigue crack length within the corrosion onset time;
상기 공식 (5)를 통하여 얻어낼 수 있는 바, 철근 순 피로 크랙 성장 길이 a ini 는,As can be obtained through the above formula (5), the net fatigue crack growth length a ini is,
상기 공식 중, F p ()는 순 피로 크랙 성장 모델, 즉 공식 (5)의 적분 함수이다.Among the above formulas, F p ( ) is the integral function of the net fatigue crack growth model, that is, formula (5).
특히, 상기 단계 (2)은 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성된다.In particular, the step (2) is configured to further include the following steps.
철근 부식이 시작된 후의 철근 부식 구멍 성장 및 철근 피로 크랙 성장 :Rebar corrosion hole growth and rebar fatigue crack growth after rebar corrosion starts:
(2-1) 철근 부식이 시작된 후, 철근 부식 구멍 성장 모델을 확정하되, t년이 지난 후 콘크리트 내부의 철근 표면의 국부 부식 구멍 깊이는,(2-1) After rebar corrosion starts, confirm the rebar corrosion hole growth model, but after t years, the local corrosion hole depth of the rebar surface inside the concrete is,
상기 공식 중, p(t)는 부식 구멍 깊이이고; R는 부식 비균일 계수이며; i corr (t)는 전류 밀도이고; t는 시간이며;In the above formula, p(t) is the corrosion hole depth; R is the corrosion non-uniformity coefficient; i corr (t) is the current density; t is time;
철근 표면에 부착된 부식 산물을 철근과 외부 사이의 공기, 물 등 매개물의 전송을 방해하여 부식 시간의 증가에 따라 부식 전류 밀도가 작아지는 현상을 초래한다. 부식 전류 밀도는,Corrosion products adhering to the surface of the reinforcing bar interfere with the transmission of media such as air and water between the rebar and the outside, leading to a phenomenon in which the corrosion current density decreases as the corrosion time increases. The corrosion current density is
상기 공식 중, w/c는 물 시멘트 비이고;In the above formula, w/c is the water-cement ratio;
철근 표면의 부식 산물은 시간에 따라 증가하여 점차적으로 누적 및 팽창하게 되며, 부식 산물이 일정한 정도로 누적되었을 때 콘크리트 보호층의 균열을 초래한다. 콘크리트 보호층이 임계 크랙 너비까지 균열, 즉 부식 팽창 균열 손상되었을 때, 철근과 외부 사이의 공기 및 물 등 매개물의 전송에 더욱 편리한 조건을 제공하여 부식 과정이 가속화되는데; 가속 계수 k ac 를 도입함으로써 콘크리트 부식 팽창 균열 손상이 부식 전류 밀도에 대한 영향을 고려하고,Corrosion products on the surface of reinforcing bars increase with time and gradually accumulate and expand, and when corrosion products accumulate to a certain extent, cracks in the concrete protective layer occur. When the concrete protective layer is cracked to the critical crack width, that is, corrosion expansion cracks are damaged, the corrosion process is accelerated by providing more convenient conditions for the transmission of media such as air and water between the rebar and the outside; Taking into account the effect of concrete corrosion expansion crack damage on corrosion current density by introducing an acceleration factor k ac ,
상기 부식 속도 모델의 특징에 의하여, 콘크리트 보호층의 부식 팽창 균열 손상의 영향을 고려한 후, 철근 부식 구멍 깊이 모델은 하기 공식으로 표시되며,According to the characteristics of the corrosion rate model, after considering the effect of corrosion expansion crack damage of the concrete protective layer, the rebar corrosion hole depth model is represented by the following formula,
상기 공식 중, T sp,lim 는 부식 팽창 균열 손상 시간이고, T sp,lim =T i +T cr +T cp 이며; T cr 는 부식 시작으로부터 콘크리트 부식 팽창 균열까지의 시간이고; T cp 는 균열이 임계 크랙 너비까지 발전하는 시간이며; 그 중,In the above formula, T sp,lim is the corrosion expansion crack damage time, T sp,lim = T i + T cr + T cp ; T cr is the time from the onset of corrosion to the concrete corrosion expansion crack; T cp is the time the crack develops to the critical crack width; among them,
상기 공식 중, D는 철근 직경이고; d 0 은 철근 주위 공극 두께이며; 
상기 공식 중, w lim 은 임계 크랙 너비이고;In the above formula, w lim is the critical crack width;
부식 구멍 깊이 p(t)에 대하여 미분할 때 얻어지는 철근 부식 구멍 깊이의 성장 속도는,The growth rate of the corrosion hole depth of reinforcement obtained when differentiating with respect to the corrosion hole depth p(t) is,
철근 부식 구멍은 철근 횡단면 면적을 작아지게 하는데, 철근의 잔여 단면 면적은 하기 공식으로 표시되고,The rebar corrosion hole makes the cross-sectional area of the reinforcing bar smaller, and the residual cross-sectional area of the rebar is expressed by the following formula,
상기 식 중에서, 
(2) 부식 철근 피로 실험 또는 유한 요수 해석 수행 :(2) Perform corrosion rebar fatigue test or finite number analysis:
철근의 부식이 시작된 후, 철근 표면에는 부식 구멍이 형성된다. 부식 구멍은 철근 표면의 응력 집중을 초래하고; 부식된 철근의 피로 실험 또는 유한 요소 해석을 수행함으로써 다양한 부식 정도 하의 응력 집중 인수를 취득하여 응력 강도 인수 모델에 융합시키며; 부식 구멍으로 인한 응력 집중 영향을 계량화하되, 하기 공식을 이용하여 부식 구멍 근부 응력 강도 인수를 계산하고, 그 중, K t 는 응력 입중 인수이며;After corrosion of the rebar begins, corrosion holes are formed on the rebar surface. Corrosion holes result in stress concentration on the rebar surface; Acquire stress concentration factors under various degrees of corrosion by performing fatigue tests or finite element analysis of corroded rebar and fuse them into the stress intensity factor model; Quantify the stress concentration effect due to the corrosion hole, and calculate the stress intensity factor near the corrosion hole using the following formula, where K t is the stress load factor;
응력 집증 인수는 다양한 부식 정도 철근의 피로 시험을 통하여 취득하거나, 또는 유한 요소법을 이용하여 실제 부식 구멍 치수에 따라 모델링하여 계산하거나, 또는 하기 공식에 따라 계산하며;The stress concentration factor is obtained through fatigue testing of reinforcing bars with various degrees of corrosion, or calculated by modeling according to the actual corrosion hole dimensions using the finite element method, or calculated according to the following formula;
(2-3) 각 계절 환경 하에서의 철근 피로 크랙 확장 규율 시뮬레이션 실험:(2-3) Rebar fatigue crack expansion discipline simulation experiment under each seasonal environment:
일년을 봄, 여름, 가을 및 겨울 4개 단계로 구분하되, 수치 상 연도수의 소수 자리가 [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75) 및 [0.75,1) 등 네개 구간에 포함될 때 각각 봄, 여름, 가을 겨울 등 네개 계절에 대응되도록 하고; 각 계절의 환경 특징에 따라 각 계절의 환경을 시뮬레이션하여 대응되는 환경 하에서의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하고, 실험 결과에 의하여 대응되는 환경 하에서의 피로 크랙 성장 분석 모델 파라미터를 확정하며;The year is divided into four stages, spring, summer, autumn, and winter, but numerically, the decimal places of the year are [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75), and [0.75,1). to correspond to the four seasons of spring, summer, autumn and winter, respectively; Conducting a reinforcement fatigue crack expansion experiment under a corresponding environment by simulating the environment of each season according to the environmental characteristics of each season, and determining the fatigue crack growth analysis model parameters under the corresponding environment according to the experimental results;
응력 집중 인수를 포함한 응력 강도 인수 모델 및 각 계절의 피로 크랙 성장 모델을 통하여 계절 환경 영항 하에서의 철근 피로 크랙 성장 모델을 취득하고; 관측된 차량 하중 빈도를 결합하여 피로 크랙 성장 속도 모델을 시간 t의 함수로 변환하되, 구체적으로는 하기와 같으며;Acquire a rebar fatigue crack growth model under seasonal environmental influence through a stress intensity factor model including a stress concentration factor and a fatigue crack growth model for each season; Transform the fatigue crack growth rate model as a function of time t by combining the observed vehicle load frequencies, specifically as follows;
상기 식 중에서, C a , C b , C c , C d , m a , m b , m c , m d , ΔK th,a , ΔK th,b , ΔK th,c , ΔK th,d 는 재료 관련 파라미터로서, 각각 상기에서 수행한 대응 환경 하에서의 철근 피로 크랙 확장 실험을 통하여 취득하고;Of the above formula, C a, C b, C c, C d, m a, m b, m c, m d, Δ K th, a, Δ K th, b, Δ K th, c, Δ K th, d is a material-related parameter, each obtained through the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the corresponding environment performed above;
한 분기 시간 내에서, 철근 피로 크랙 성장 길이는 하기 공식을 통하여 구해낼 수 있으며,Within one quarter time, the length of rebar fatigue crack growth can be obtained through the following formula,
상기 식 중에서, N quarter 는 한 분기 시간 내의 피로 하중 순환 횟수, 즉 N ini =f·0.25이고; a start 및 a end 는 각각 한 분기가 시작 및 종료될 때의 대응되는 크랙 길이이다. 가을로부터 시작하여 크랙의 성장 길이를 계산하고자 하는 경우, 가을이 시작될 때의 크랙 치수 a start 는 등가 초기 크랙 치수 a i 와 동일하고; 또한, 어느 분기가 종료될 때의 크랙 길이는 바로 다음 분기가 시작될 때의 크랙 길이이며, 적분값, 적분 함수, 적분 하한을 이미 알고 있으면 적분 상한을 구해낼 수 있고;In the above formula, N quarter is the number of fatigue load cycles within one quarter time, that is, N ini = f·0.25 ; a start and a end are the corresponding crack lengths at the beginning and end of a branch, respectively. If the growth length of the crack is to be calculated starting from the fall, the crack dimension a start at the onset of the fall is equal to the equivalent initial crack dimension a i ; In addition, the crack length at the end of one branch is the crack length at the start of the next branch, and if the integral value, the integral function, and the integral lower limit are already known, the integral upper limit can be obtained;
공식 (17)을 통하여 가능한 분기가 종료될 때의 크랙 길이 a end 를 계산해낼 수 있는 바,It is possible to calculate the crack length a end at the end of a possible branch through formula (17),
상기 공식 중, Fa(), Fb(), Fc(), Fd()는 각각 봄, 여름, 가을, 겨울 등 네가지 환경 하에서의 피로 크랙 성장 모델 함수이다.Among the formulas, Fa (), Fb (), Fc (), and Fd() are fatigue crack growth model functions under four environments, such as spring, summer, autumn, and winter, respectively.
특히, 상기 단계 (3)은 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성된다.In particular, the step (3) is configured to further include the following steps.
철근 부식 구멍 성장 및 피로 크랙 성장을 비교하여 구조 파괴 모식 판정;Determination of structural failure mode by comparing rebar corrosion hole growth and fatigue crack growth;
상기 철근 부식 구멍 성장 규율 및 철근 피로 크랙 성장 모델의 특징에 의하여, 부식 구멍 성장 및 피로 크랙 성장의 경쟁 상황을 아래와 같은 두가지 유형으로 구분하고 :According to the characteristics of the rebar corrosion hole growth discipline and the rebar fatigue crack growth model, the competitive situation of corrosion hole growth and fatigue crack growth is divided into the following two types:
상황 1, 부식이 시작될 때의 순 피로 크랙 길이가 부식 구멍 깊이보다 작아서 부식 구멍이 순 피로 크랙을 용해한 상태에서, 크랙의 성장 속도가 점점 더 빨라지기 때문에 피로 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 상황;
상황 1.1, 그랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하고 부식 구멍 깊이의 성장이 구조의 파괴를 초래하지 않을 경우로서, 이때, 적어도 어느 한 시점에서 피로 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하게 되는데, 이런 경우는 더 나아가서 아래와 같은 두가지 상황으로 구분되며;Situation 1.1, when the crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate and the growth of the corrosion hole depth does not result in destruction of the structure, wherein the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at at least one point in time. , this case is further divided into the following two situations;
상황 1.1.1, 단지 하나의 시점에서 피로 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하는 경우로서, 이는 상기 시점으로부터 부식 구멍 깊이의 성장량이 피로 크랙 성장량을 더이상 용해시킬 수 있음을 의미하고, 상기 시점은 피로 크랫 성장과 부식 구멍 성장의 경쟁 종료 시점이 되며;Situation 1.1.1, when the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at only one time point, which means that the growth amount of the corrosion hole depth from the time point can no longer dissolve the fatigue crack growth amount, the time point is the end point of competition between fatigue crat growth and corrosion hole growth;
상황 1.1.2, 두개 시점에서 피로 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하는 경우로서, 이러한 경우에는 피로 크랙 성장 속도가 콘크리트 부식 팽창 균열 손상 전의 제1 시점에서 부식 구멍 성장 속도를 초과하고, 콘크리트가 부식 팽창 균열 손상된 후 부식 구멍 성장 속도의 급격한 증가로 인하여 크랙 성장 속도를 초과한 다음 크랙 성장 속도가 콘크리트 부식 팽창 균열 손상 후의 제2 시점에서 또다시 부식 구멍 성장 속도를 초과하며, 이러한 경우에는 반드시 피로 크랙 및 부식 구멍의 성장 속도, 성장 치수를 동시에 고려하여 피로 크랙 성장 및 부식 구멍 성장의 경쟁 종료 시점을 판정하여야 하는데; 제1 시점으로부터 제2 시점까지의 기간 내에, 부식 구멍 깊이 성장량이 피로 크랙 성장량보다 크면 부식 구멍이 부식 팽창 균열 손상 후 피로 크랙을 쫓아가고 결국 피로 크랙을 따라잡아 피로 크랙을 용해시킬 수 있음을 의미하여, 제2 시점에서 크랙 성장 속도가 또다시 부식 구멍 성장 속도를 초과하기 때문에 경쟁 종료 시간은 제2 시점이 되며, 이와 반대로 부식 구멍 깊이 성장량이 피로 크랙 성장량보다 작으면 부식 구멍이 부식 팽창 균열 손상 후 피로 크랙을 쫓아가지만 결국 피로 크랙을 따라잡을 수 없음을 의미하기 때문에 경쟁 종료 시간은 제1 시점이 된다.Situation 1.1.2, when the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at two time points, in this case, the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at the first time point before the concrete corrosion expansion crack damage, and the concrete After the corrosion expansion crack damage, the crack growth rate exceeds the crack growth rate due to a sharp increase in the corrosion hole growth rate, and then the crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate again at the second time point after the corrosion expansion crack damage in concrete, in this case it must be The growth rate and growth dimension of fatigue cracks and corrosion holes should be considered at the same time to determine the end point of competition between fatigue crack growth and corrosion hole growth; In the period from the first time point to the second time point, if the corrosion hole depth growth amount is greater than the fatigue crack growth amount, it means that the corrosion hole can chase the fatigue crack after corrosion expansion crack damage, and eventually catch up with the fatigue crack and dissolve the fatigue crack Thus, at the second time point, the crack growth rate again exceeds the corrosion hole growth rate, so the competition end time becomes the second time point. The end time of the competition is the first time point, because it means that it will chase after fatigue cracks but in the end it will not be able to catch up with fatigue cracks.
상황 1.1의 경쟁 단계 시간의 구체적인 계산 과정은 부식 시작 시간을 시작점으로 하고, 우선 시작점이 어느 계절에 속하는지를 판단한 다음 한 분기를 시간 간격으로 하여 계절에 따라 순서를 교체하면서 순환 교체 계산법으로 계산을 수행하되, 계산식은 하기와 같고,The specific calculation process of the competition phase time in Situation 1.1 is to take the corrosion start time as the starting point, first determine which season the starting point belongs to, and then use a quarter as a time interval to change the order according to the seasons, and perform the calculation by the cyclic replacement calculation method. However, the calculation formula is as follows,
상기 공식 중, T com 은 피로 크랙 성장 및 부식 구멍 성장의 경쟁 시간이고; n은 계산 과정에서 n번째 순환에서 경쟁 종료 시점에 도달하였음을 의미하며;In the above formula, T com is the competition time of fatigue crack growth and corrosion hole growth; n means that the contention end point has been reached in the nth cycle in the calculation process;
상황 1.2, 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하기 전에 이미 부식 구멍 깊이 성장으로 인하여 구조 파괴를 초래하였을 경우, 부식 구멍 성장 및 크랙 성장의 경쟁 시간은 0이 되고, 부식 구멍 성장으로 인하여 구조 굴곡 수용력이 차량 하중 및 구조 자체 중량으로 인한 벤딩 모멘트보다 작게 되는 과정이 바로 구조 파괴 단계가 되며, 최종적으로 구조 파괴를 초래하고;Situation 1.2, when the crack growth rate has already caused structural failure due to corrosion hole depth growth before the crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate, the competition time of corrosion hole growth and crack growth becomes zero, and the structure bends due to corrosion hole growth The process in which the carrying capacity becomes smaller than the bending moment due to the vehicle load and the weight of the structure itself becomes the structural failure stage, and finally causes the structural failure;
상황 2, 부식이 시작될 때의 순 피로 크랙 길이가 부식 구멍 깊이보다 커서 부식 구멍이 순 피로 크랙을 용해하지 못하는 상황;
상황 2.1, 부식이 시작될 때의 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도보다 큰 경우, 부식 구멍이 피로 크랙을 따라잡을 가능성이 없으므로 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하여 구조 파괴를 초래하는 상황;Situation 2.1, when the crack growth rate at the onset of corrosion is greater than the corrosion hole growth rate, the corrosion hole is unlikely to catch up with the fatigue crack, and the fatigue crack grows to the critical crack length, resulting in structural failure;
상황 2.2, 부식이 시작될 때의 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도보다 작은 경우, 부식 구멍이 피로 크랙을 쫓아가게 되는데, 이러한 상황은 더 나아가서 하기와 같은 두개 상황을 구분되고;Situation 2.2, when the crack growth rate at the start of corrosion is less than the corrosion hole growth rate, the corrosion hole follows the fatigue crack. This situation is further divided into the following two situations;
상황 2.2.1, 부식 구멍이 피로 크랙을 따라잡는 경우로서, 크랙 성장 및 부식 구멍 성장 규율에 따르면 피로 크랙이 또다시 부식 구멍을 쫓아가게 되는데, 이 때의 전반적인 경쟁 과정은, 부식 구멍이 크랙을 쫓아가 최종적으로 크랙을 따라잡은 후 크랙이 다시 부식 구멍을 쫓아가며;Situation 2.2.1, where the corrosion hole catches up with the fatigue crack, according to the crack growth and corrosion hole growth discipline, the fatigue crack chases the corrosion hole again. chase and finally catch up with the crack, and then the crack will chase the erosion hole again;
상황 2.2.2, 부식 구멍이 피로 크랙을 따라잡지 못하는 경우로서, 상황 2.2.2의 계산 과정은 상황 2.1과 동일하다.Situation 2.2.2, where the corrosion hole does not catch up with the fatigue crack, the calculation process in Situation 2.2.2 is the same as in Situation 2.1.
상황 2.2.1에 있어서, 경쟁 단계 시간의 구체적인 계산 과정은 두개 단계 즉 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 단계 및 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계로 구분되고, 마찬가지로, 부식 시작 시간을 시작점으로 하고 0.25년을 시간 간격으로 하여 계절에 따라 순서를 교체하면서 순환 교체 계산법으로 계산을 수행하되, 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 시간은,In Situation 2.2.1, the specific calculation process of the competition phase time is divided into two phases, namely, the phase in which the corrosion hole chases the crack and the phase in which the crack chases the corrosion hole; Calculation is performed by the cyclic replacement calculation method while changing the order according to the season with a time interval of
상기 공식 중, T ptc 는 상황 2.2.1 중 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 단계의 시간이고, n1은 계산 과정에서 시간 시작점 0으로부터 n1번째 순환에서 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 단계의 종료 시점에 도달하였음을 의미한다. 이어서 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계에서, 게산은 공식 (19)와 마찬가지로 하기와 같이 표시되고,In the above formula, T ptc is the time of the corrosion hole chasing crack stage in situation 2.2.1, n1 is the end point of the corrosion hole chasing crack phase in the n1th cycle from the
상기 공식 중, T ctp 는 상황 2.2.1 중 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계의 시간이고, n2는 계산 과정에서 n2번째 순환에서 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계의 종료 시점에 도달하였음을 의미한다. 따라서, 상황 2.2.1의 경쟁 총 시간은 다음과 같다.In the above formula, T ctp is the time of the crack chase the corrosion hole in situation 2.2.1, and n2 means that the end point of the crack chase the corrosion hole step in the n2th cycle in the calculation process has been reached . Thus, the total contention time for situation 2.2.1 is
상황 2.1과 상황 2.2.2에 있어서, 부식 구멍은 피로 크랙을 따라잡지 못하기 때문에, 부식 구멍 성장과 크랙 성장의 경쟁 시간은 0이 되고, 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하는 과정이 바로 교량 구조의 파괴 단계가 되며, 최종적으로 구조 파괴를 초래하고;In Situation 2.1 and Situation 2.2.2, since the corrosion hole does not catch up with the fatigue crack, the competition time between corrosion hole growth and crack growth becomes zero, and the process in which the fatigue crack grows to the critical crack length is the bridge structure. is a phase of destruction of
상기 각 경쟁 단계의 계산 과정 중에서, 0.25년을 간격으로 하여 부식 구멍 성장이 구조 파괴를 초래하는 상황을 판단하되, 부식 구멍이 구조 파괴를 초래하는 극한 상태 방정식은 다음과 같고,In the calculation process of each competition step, the situation in which corrosion hole growth causes structural failure is determined at an interval of 0.25 years, but the ultimate state equation in which corrosion hole causes structural failure is as follows,
상기 공식 중, F(A S (t),X) Z 는 부식 구멍이 구조 파괴를 초래하는 극한 상태 방정식이고, M(A S (t),X) R 는 구조 굴곡 수용력 방정식이며, As(t)는 S (t)는 철근 잔여 단면 면적이고, X는 구조 구성 파라미터, 건축 재료 성능을 포함하는 랜덤 변수이며, M(X) S 는 차량 하중 및 구조 자체 중량으로 인한 벤딩 모멘트이고, 공식 (23)을 통해 알 수 있는 바, 특정된 시점 t에서 부식 구멍 깊이로 인하여 구조 굴곡 수용력이 차량 하중 및 구조 자체 중량으로 인한 벤딩 모멘트보다 작아지게 된다.In the above formula, F(A S (t),X) Z is the ultimate state equation in which corrosion holes cause structural failure, M(A S (t),X) R is the structural bending capacity equation, and As(t ) is S (t) is the rebar residual cross-sectional area, X is a random variable including structural construction parameters, building material performance, M(X) S is the bending moment due to vehicle load and structure self-weight, formula (23) ), the structural bending capacity becomes smaller than the bending moment due to the vehicle load and the structure's own weight due to the corrosion hole depth at a specified time point t.
경쟁 단계가 종료되어 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하는 단계가 구조 파괴 단계로서, 우선 경쟁 단계의 종료 시간이 어느 계절에 속하는지 판단하고, 이어서 0.25년을 시간 간격으로 하여 계절에 따라 순서를 교체하면서 순환 교체 계산법으로 크랙 확장 시간을 계산한다. 경쟁 단계의 종료 시간이 여름일 경우, 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하는 시간은 하기와 같이 표시되되,The stage where the competition stage ends and the fatigue crack grows to the critical crack length is the structural failure stage. First, it is determined in which season the end time of the competition stage belongs, and then the order is changed according to the season with an interval of 0.25 years while calculating the crack extension time using the cyclic replacement calculation method. If the end time of the competition phase is summer, the time for the fatigue crack to grow to the critical crack length is expressed as:
상기 공식 중, T failure 는 파괴 계단 시간이고, a 1 , a 2 , a 3 , a 4 는 각각 여름, 가을, 겨울, 봄 등 네개 단계가 종료될 때의 크랙 길이이며, a c 는 임계 크랙 길이로서 재료의 파괴 인성 및 작용 하중으로부터 취득할 수 있고, C a,b,c,d 는 C a , C b , C c , C d 로부터 값을 취함을 의미하며, m a,b,c,d 는 m a , m b , m c , m d 로부터 값을 취함을 의미하고, Δkth,a,b,c,d는K th,a,b,c,d 는 ΔK th,a , ΔK th,b , ΔK th,c , ΔK th,d 로부터 값을 취함을 의미하며,In the above formula, T failure is the failure step time, a 1 , a 2 , a 3 , and a 4 are the crack lengths at the end of four stages, respectively summer, autumn, winter, and spring, respectively, and a c is the critical crack length. and as can be obtained from the fracture toughness and the applied load of the material, C a, b, c, d refers to taking the value from C a, C b, C c, C d and, m a, b, c, d is m a, m b, m c , means takes a value from the m d, and Δkth, a, b, c, d is a K th, a, b, c , d are Δ K th, a, Δ K th , b, taking the mean value from the K th Δ, c, Δ K th, d, and
상기 내용을 종합하면, 철근 콘크리트 교량의 총 수명은,Summarizing the above, the total lifespan of reinforced concrete bridges is,
상기 공식 중, T life 는 철근 콘크리트 교량의 총 수명이다.In the above formula, T life is the total life of the reinforced concrete bridge.
특히, 상기 방법은 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성된다.In particular, the method further comprises the following steps.
봄, 여름, 가을, 겨울의 환경 특징을 대상으로 각각 순수 분무 환경, 순수 환경, 저농도 염화물 용액 환경 및 고농도 염화물 용액 환경의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행함으로써, 다양한 지리적 환경의 각 계절 환경에 대하여 더욱 세밀하고 깊은 시뮬레이션을 수행하는 단계.By performing rebar fatigue crack expansion experiments in a pure spray environment, a pure environment, a low concentration chloride solution environment, and a high concentration chloride solution environment for the environmental characteristics of spring, summer, autumn, and winter, respectively, it is better for each seasonal environment in various geographical environments. Steps to perform detailed and deep simulations.
특히, 상기 방법은 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성된다.In particular, the method further comprises the following steps.
수치 상 연도수의 소수 자리가 [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75) 및 [0.75,1) 등 네개 구간에 포함될 때 각각 봄, 여름, 가을 겨울 등 네개 계절에 대응되도록 하여 다양한 지리적 환경에 대한 분석을 수행하되, 사계절의 시간 상에서의 구분은 대응되는 조절이 가능하다.When the decimal place of the numerical year is included in the four intervals: [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75), and [0.75,1), Thus, analysis of various geographical environments is performed, but the division in time of the four seasons can be adjusted accordingly.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다. 본 발명이 제공하는 계절성 부식 및 피로 결합 작용 하의 철근 콘크리트 교량 수명 예측 방법은, 픽(Fick) 제2 확산 법칙에 따라 콘크리트 내부 철근의 철근 부식 시작 시간을 취득하고; 소형 크랙 성장 및 근사 임계 크랙 성장 분석을 통하여 철근이 부식되기 전의 순 피로 크랙 성장을 취득하며; 부식 속도 모델에서 콘크리트 부식 팽창 균열의 영향을 고려하여 철근 부식 구멍 성장 모델을 구축하고; 각 계절 환경을 시뮬레이션하여 철근 크랙 확장 실험을 수행함으로써 대응 환경 하에서의 크랙 성장 파라미터를 확정하고, 부식 철근 피로 실험을 수행함으로써 다양한 부식 정도 하의 응력 집중 인수를 취득하여 응력 강도 인수 모델에 융합시켜 계절 및 부식 구멍 영향 하의 철근 크랙 성장 모델을 취득하며; 차량 하중 관측 정보를 결합하여 부식 구멍 및 피로 크랙의 치수 및 성장 속도를 비교함으로써 구조 파괴 모식을 실시간으로 판별하여 교량 부식 피로 수명 평가를 실현하기 때문에; 본 발명에 따른 예측 방법은 참신하고 합리적이며, 현재 사용 중인 콘크리트 교량의 수명 평가에 기술적 지원을 제공할 수 있다.The beneficial effects of the present invention are as follows. Reinforced concrete bridge life prediction method under the seasonal corrosion and fatigue bonding action provided by the present invention, according to the second diffusion law of Pick (Fick) to acquire the reinforcing bar corrosion start time of the reinforcing bar inside the concrete; Obtain net fatigue crack growth before rebar corrosion through small crack growth and near critical crack growth analysis; Consider the effect of concrete corrosion expansion cracks in the corrosion rate model to build a rebar corrosion hole growth model; By simulating each seasonal environment and conducting a rebar crack expansion experiment, the crack growth parameters under the corresponding environment are confirmed, and by performing a corrosion rebar fatigue experiment, the stress concentration factor under various corrosion degrees is obtained and fused to the stress intensity factor model to determine the seasonal and corrosion factors. Acquire a rebar crack growth model under hole influence; By combining vehicle load observation information and comparing the dimensions and growth rates of corrosion holes and fatigue cracks, the structural failure mode can be determined in real time to realize bridge corrosion fatigue life evaluation; The prediction method according to the present invention is novel and reasonable, and can provide technical support for life evaluation of concrete bridges currently in use.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 흐름 예시도이다.
도 2는 염화나트륨 용액 환경 하에서의 da/dN~ΔK 곡선도이다.
도 3은 부식 구멍 성장 및 피로 크랙 성장의 경쟁 상황 곡선도이다.
도 4는 전반 모식 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method according to the present invention.
2 is a da/dN-ΔK curve diagram under a sodium chloride solution environment.
3 is a competitive situation curve diagram of corrosion hole growth and fatigue crack growth.
4 is a schematic flowchart of the first half.
실시예 1 :Example 1:
도 1~4에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 계절성 부식 및 피로 결합 작용 하의 철근 콘크리트 교량 수명 예측 방법을 공개한 것으로서, 상기 계산 방법은 상세한 단계는 다음과 같다.As shown in Figs. 1 to 4, this embodiment discloses a method for predicting the lifespan of a reinforced concrete bridge under seasonal corrosion and fatigue bonding, and the detailed steps of the calculation method are as follows.
(1) 픽(Fick) 제2 확산 법칙에 따라 콘크리트 내부 철근의 철근 부식 시작 시간을 취득하고; 동시에 철근 부식이 시작되기 전에 소형 크랙 성장 및 근사 임계 크랙 성장 분석을 통하여 재료의 미시적 결함 및 차량 하중으로 인한 철근 순 피로 크랙 성장 길이를 취득하는 단계;(1) obtain the rebar corrosion start time of the reinforcing bar inside the concrete according to the second diffusion law of Fick; At the same time, before the rebar corrosion starts, obtaining the net fatigue crack growth length of rebar due to microscopic defects in the material and vehicle load through small crack growth and near critical crack growth analysis;
(2) 부식 전류 밀도를 이용하여 철근 부식 속도를 표시하고, 콘크리트 보호층의 균열 시간 및 임계 너비까지 균열되는 시간을 계산하여, 콘크리트 보호층의 부식 팽창 균열 손상 영향을 고려한 철근 부식 속도 모델을 취득하며; 부식 속도 모델에 의하여 철근 부식 구멍의 성장 속도 및 부식 구멍의 깊이를 계산하는 단계;(2) Reinforcement corrosion rate model is obtained considering the corrosion expansion crack damage effect of concrete protective layer by calculating the cracking time and cracking time to the critical width of the concrete protective layer by indicating the corrosion rate of the reinforcement using the corrosion current density and; calculating the growth rate of the rebar corrosion hole and the depth of the corrosion hole by the corrosion rate model;
구체적으로, 철근이 다양한 부식 정도 하에서의 피로 실험 또는 유한 요소 해석을 수행함으로써 다양한 부식 정도 하의 응력 집중 인수를 취득하여 응력 강도 인수 모델에 융합시키고; 각 계절의 환경 특징에 의하여, 봄 환경을 시뮬레이션하여 순수 분무 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하며; 여름 환경을 시뮬레이션하여 순수 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하고; 가을 환경을 시뮬레이션하여 저농도 염화뮬 용액 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하며; 겨울 환경을 시뮬레이션하여 고농도 염화물 용액 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하고; 실험 결과에 의하여 재료가 대응되는 환경 하에서의 피로 크랙 성장 모델의 관련 파라미터를 확정하며; 응력 집중 인수를 포함한 응력 강도 인수 모델 및 각 계절 환경 하의 피로 크랙 성장 모델을 통하여 부식 및 계절 영향 하의 철근 피로 크랙 성장 모델을 취득하고; 차량의 하중 관측 정보를 결합하여 콘크리트 내부의 철근 피로 크랙의 성장 속도 및 성장 길이를 계산해낸다.Specifically, the reinforcing bar acquires stress concentration factors under various corrosion degrees by performing fatigue tests or finite element analysis under various corrosion degrees, and fuses them into the stress intensity factor model; According to the environmental characteristics of each season, the spring environment is simulated to conduct the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the pure spray environment; simulate the summer environment to conduct the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the pure environment; By simulating the fall environment, the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the low-concentration mulch chloride solution environment is performed; Simulation of winter environment to conduct reinforcement fatigue crack expansion experiment under high-concentration chloride solution environment; determine the relevant parameters of the fatigue crack growth model under the environment corresponding to the material according to the experimental results; Acquire a rebar fatigue crack growth model under corrosion and seasonal influences through a stress intensity factor model including a stress concentration factor and a fatigue crack growth model under each seasonal environment; By combining the vehicle load observation information, the growth rate and growth length of reinforcement fatigue cracks inside concrete are calculated.
(3) 상기 계절 환경 특징에 의하여 철근 부식 시작 시간을 시작점으로 하고 일 분기를 시간 간격으로 하여, 철근 크랙 성장 모델에 대하여 순환 교체 계산을 수행함으로써 부식 구멍과 피로 크랙의 성장 속도 및 치수 크기를 비교하고; 철근 피로 크랙과 부식 구멍의 경쟁 과정 중 구조 파괴 모식을 실시간으로 판단하는 단계;(3) Comparing the growth rate and dimensional size of corrosion holes and fatigue cracks by performing cyclic replacement calculations on the rebar crack growth model, using the rebar corrosion start time as the starting point and one quarter as the time interval according to the seasonal environmental characteristics do; Determining the structural failure mode in real time during the competition process of rebar fatigue cracks and corrosion holes;
상기 구조 파괴 모식은 하기와 같은 두가지 경우, 즉 :The structural failure mode is in the following two cases, namely:
첫째 : 부식 구멍 성장으로 인하여 구조의 파괴를 초래하는, 즉 부식 구멍의 성장이 교량의 퇴화 과정 중에서 주요한 작용을 일으켜, 부식 구멍의 성장이 철근 횡단면 면적을 감소시키고 구조의 굴곡 수용력을 인하시킴으로써, 부식 구멍이 일정한 깊이에 도달하였을 때 구조의 굴곡 수용력이 부족하여 구조가 파괴되는 경우; 및,First: Corrosion hole growth leads to the destruction of the structure, that is, the growth of the corrosion hole takes a major action during the degeneration process of the bridge, and the growth of the corrosion hole reduces the rebar cross-sectional area and lowers the bending capacity of the structure, so that corrosion when the structure is destroyed due to insufficient bending capacity of the structure when the hole reaches a certain depth; and,
둘째 : 피로 크랙의 성장으로 인하여 구조의 파괴를 초래하는, 즉 피로 크랙의 성장이 교량의 퇴화 과정 중에서 주요한 작용을 일으켜, 피로 균열의 성장이 임계 크랙 길이에 도달하였을 때 구조가 파괴되는 경우; 를 포함한다.Second: when fatigue crack growth leads to structural failure, that is, fatigue crack growth causes a major action during bridge degeneration, and when fatigue crack growth reaches a critical crack length, the structure is destroyed; includes
특별히 설명하여야 할 것은, 소속 기술분야의 기술자들은 상기 실시예를 기초로 상기 실시예 중의 일부분 단계를 본 발명의 상세할 설명 부분의 기술적 방안과 재조합하여 새로운 방법을 생성할 수 있는데, 이러한 방법 또한 본 발명의 기재 범위에 포함되며, 본 출원에서는 명세서의 간단 명료를 위하여 상기 단계의 기타 실시방법은 생략하도록 한다.It should be specifically described, those skilled in the art can create a new method by recombination of some steps of the above embodiment with the technical method of the detailed description of the present invention based on the above embodiment, and this method is also Included in the scope of the invention, in the present application, other implementation methods of the above steps will be omitted for the sake of brevity and clarity of the specification.
본 실시예의 구체적인 실시 방법은 다음과 같다.A specific implementation method of this embodiment is as follows.
상기 단계 (1)은 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성된다.The step (1) is configured to further include the following steps.
(1-1) 철근 부식 시작 시간을 확정하는 단계 :(1-1) Steps to determine the start time of corrosion of rebar:
픽(Fick) 제2 확산 법칙에 따르면, 철근 표면의 염소 이온 농도가 임계 염소 이온 농도에 도달하였을 때 철근이 부식되기 시작하는데, 부식 시작 시간은 하기 공식으로 표시되고,According to Fick's second diffusion law, when the chlorine ion concentration on the surface of the rebar reaches the critical chlorine ion concentration, the rebar begins to corrode, and the corrosion start time is expressed by the following formula,
상기 공식 중, T i는 철근 부식 시작 시간이고; D c 는 확산 계수이며; C 0 은 콘크리트 표면 염소 이온 농도이고; erf()는 오차 함수이며; C는 보호층 두께이고; C cr 는 임계 염소 이온 농도이며;In the above formula, T i is the rebar corrosion start time; D c is the diffusion coefficient; C 0 is the concrete surface chlorine ion concentration; erf() is an error function; C is the protective layer thickness; C cr is the critical chlorine ion concentration;
(1-2) 철근이 부식되기 전의 순 피로 크랙 성장 :(1-2) Net fatigue crack growth before rebar corrosion:
우선, 철근의 초기 크랙 길이를 확정한다. 등가 초기 크랙 길이는 진정한 크랙이 아니라, 피로 수명 예측을 가속화하기 위하여 사용하는 등가 길이 크랙 성장 분석으로서, 등가 초기 크랙 치수는 하기 공식으로 표시되고,First, the initial crack length of the reinforcing bar is determined. The equivalent initial crack length is not a true crack, but an equivalent length crack growth analysis used to accelerate fatigue life prediction. The equivalent initial crack dimension is expressed by the following formula,
상기 공식 중, a i 는 등가 초기 크랙 길이이고; ΔK th,p 는 임계 응력 강도 인수이며; Δσ f 는 피로 극한이고; Y는 기하 수정 인수이며;In the above formula, a i is the equivalent initial crack length; Δ K th, p is the critical stress intensity factor; Δ σ f is the fatigue limit; Y is the geometric correction factor;
이어서, 철근이 부식되기 전의 크랙 성장 속도를 확정한다. 철근의 피로 크랙 성장 속도는 하기 공식으로 표시되고,Then, the crack growth rate before the reinforcing bar is corroded is determined. The fatigue crack growth rate of rebar is expressed by the following formula,
상기 공식 중, da/dN는 피로 크랙 성장 속도이고; a는 크랙 길이이며; N은 피로 순환 횟수이고; ΔK는 응력 강도 인수 폭값이며; C p , m p 는 무차원 파라미터이고; 공기 환경 하에서의 철근 재료 피로 크랙 확장 실험을 수행하여 크랙 성장 속도 da/dN과 응력 강도 인수 폭값 ΔK의 관계 곡선(즉 da/dN~ΔK곡선)을 취득한 다음, 상기 곡선을 맞춤하여 C p , m p , ΔK th,p 를 취득하며;In the above formula, da/dN is the fatigue crack growth rate; a is the crack length; N is the number of fatigue cycles; Δ K is the stress intensity factor and pokgap; C p , m p are dimensionless parameters; By performing a reinforcement material fatigue crack extension test under air environment acquires the crack growth rate da / dN and the stress intensity factor related curves (i.e. da / dN ~ Δ K curve) of pokgap Δ K, and then, by alignment with the curve C p, acquiring m p, Δ K th, and p;
철근이 부식되기 전에는 부식 구멍의 영향을 받지 않기 때문에, 응력 강도 인수 폭값은 하기 공식으로 표시되고,Since the rebar is not affected by corrosion holes before corrosion, the stress strength factor width value is expressed by the following formula,
상기 공식 중, Δσ는 응력 폭값이고, Δσ=σ max -σ min 이며, 철근의 응력 크기는 유한 요소 시뮬레이션 또는 “콘크리트 구조 설계 규범 Gb50010-2010”을 통하여 계산 취득할 수 있으며;In the above formula, Δ σ is the stress width value, Δ σ = σ max - σ min , and the stress magnitude of the reinforcing bar can be calculated and obtained through finite element simulation or “Concrete Structure Design Code Gb50010-2010”;
마지막으로, 교량의 건축 완성으로부터 철근 부식이 시작되는 기간 내에, 철근 순 피로 크랙 성장 길이는 하기 공식을 통하여 계산 취득되고,Finally, within the period from the construction completion of the bridge to the beginning of rebar corrosion, the rebar net fatigue crack growth length is calculated and obtained through the following formula,
상기 공식 중, f는 차량 하중 빈도이고; N ini 는 부식 시작 시간 내의 하중 순환 횟수 즉 N ini =f·T i 이며; a ini 는 부식 시작 시간 내의 철근 순 피로 크랙 길이이고;In the above formula, f is the vehicle load frequency; N ini is the number of load cycles within the corrosion initiation time, ie N ini = f T i ; a ini is the rebar net fatigue crack length within the corrosion onset time;
상기 공식 (5)를 통하여 얻어낼 수 있는 바, 철근 순 피로 크랙 성장 길이 a ini 는,As can be obtained through the above formula (5), the net fatigue crack growth length a ini is,
상기 공식 중, F p ()는 순 피로 크랙 성장 모델, 즉 공식 (5)의 적분 함수이다.Among the above formulas, F p ( ) is the integral function of the net fatigue crack growth model, that is, formula (5).
상기 단계 (2)는 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성된다.The step (2) is configured to further include the following steps.
철근 부식이 시작된 후의 철근 부식 구멍 성장 및 철근 피로 크랙 성장 :Rebar corrosion hole growth and rebar fatigue crack growth after rebar corrosion starts:
(2-1) 철근 부식이 시작된 후, 철근 부식 구멍 성장 모델을 확정하되, t년이 지난 후 콘크리트 내부의 철근 표면의 국부 부식 구멍 깊이는,(2-1) After rebar corrosion starts, confirm the rebar corrosion hole growth model, but after t years, the local corrosion hole depth of the rebar surface inside the concrete is,
상기 공식 중, p(t)는 부식 구멍 깊이이고; R는 부식 비균일 계수이며; i corr (t)는 전류 밀도이고; t는 시간이며;In the above formula, p(t) is the corrosion hole depth; R is the corrosion non-uniformity coefficient; i corr (t) is the current density; t is time;
철근 표면에 부착된 부식 산물을 철근과 외부 사이의 공기, 물 등 매개물의 전송을 방해하여 부식 시간의 증가에 따라 부식 전류 밀도가 작아지는 현상을 초래한다. 부식 전류 밀도는,Corrosion products adhering to the surface of the reinforcing bar interfere with the transmission of media such as air and water between the rebar and the outside, leading to a phenomenon in which the corrosion current density decreases as the corrosion time increases. The corrosion current density is
상기 공식 중, w/c는 물 시멘트 비이고;In the above formula, w/c is the water-cement ratio;
철근 표면의 부식 산물은 시간에 따라 증가하여 점차적으로 누적 및 팽창하게 되며, 부식 산물이 일정한 정도로 누적되었을 때 콘크리트 보호층의 균열을 초래한다. 콘크리트 보호층이 임계 크랙 너비까지 균열, 즉 부식 팽창 균열 손상되었을 때, 철근과 외부 사이의 공기 및 물 등 매개물의 전송에 더욱 편리한 조건을 제공하여 부식 과정이 가속화되는데; 가속 계수 k ac 를 도입함으로써 콘크리트 부식 팽창 균열 손상이 부식 전류 밀도에 대한 영향을 고려하고,Corrosion products on the surface of reinforcing bars increase with time and gradually accumulate and expand, and when corrosion products accumulate to a certain extent, cracks in the concrete protective layer occur. When the concrete protective layer is cracked to the critical crack width, that is, corrosion expansion cracks are damaged, the corrosion process is accelerated by providing more convenient conditions for the transmission of media such as air and water between the rebar and the outside; Taking into account the effect of concrete corrosion expansion crack damage on corrosion current density by introducing an acceleration factor k ac ,
상기 부식 속도 모델의 특징에 의하여, 콘크리트 보호층의 부식 팽창 균열 손상의 영향을 고려한 후, 철근 부식 구멍 깊이 모델은 하기 공식으로 표시되며,According to the characteristics of the corrosion rate model, after considering the effect of corrosion expansion crack damage of the concrete protective layer, the rebar corrosion hole depth model is represented by the following formula,
상기 공식 중, T sp,lim 는 부식 팽창 균열 손상 시간이고, T sp,lim =T i +T cr +T cp 이며; T cr 는 부식 시작으로부터 콘크리트 부식 팽창 균열까지의 시간이고; T cp 는 균열이 임계 크랙 너비까지 발전하는 시간이며; 그 중,In the above formula, T sp,lim is the corrosion expansion crack damage time, T sp,lim = T i + T cr + T cp ; T cr is the time from the onset of corrosion to the concrete corrosion expansion crack; T cp is the time the crack develops to the critical crack width; among them,
상기 공식 중, D는 철근 직경이고; d 0 은 철근 주위 공극 두께이며; 
상기 공식 중, w lim 은 임계 크랙 너비이고;In the above formula, w lim is the critical crack width;
부식 구멍 깊이 p(t)에 대하여 미분할 때 얻어지는 철근 부식 구멍 깊이의 성장 속도는,The growth rate of the corrosion hole depth of reinforcement obtained when differentiating with respect to the corrosion hole depth p(t) is,
철근 부식 구멍은 철근 횡단면 면적을 작아지게 하는데, 철근의 잔여 단면 면적은 하기 공식으로 표시되고,The rebar corrosion hole makes the cross-sectional area of the reinforcing bar smaller, and the residual cross-sectional area of the rebar is expressed by the following formula,
상기 식 중에서, 
(2) 부식 철근 피로 실험 또는 유한 요수 해석 수행 :(2) Perform corrosion rebar fatigue test or finite number analysis:
철근의 부식이 시작된 후, 철근 표면에는 부식 구멍이 형성된다. 부식 구멍은 철근 표면의 응력 집중을 초래하고; 부식된 철근의 피로 실험 또는 유한 요소 해석을 수행함으로써 다양한 부식 정도 하의 응력 집중 인수를 취득하여 응력 강도 인수 모델에 융합시키며; 부식 구멍으로 인한 응력 집중 영향을 계량화하되, 하기 공식을 이용하여 부식 구멍 근부 응력 강도 인수를 계산하고, 그 중, K t 는 응력 입중 인수이며;After corrosion of the rebar begins, corrosion holes are formed on the rebar surface. Corrosion holes result in stress concentration on the rebar surface; Acquire stress concentration factors under various degrees of corrosion by performing fatigue tests or finite element analysis of corroded rebar and fuse them into the stress intensity factor model; Quantify the stress concentration effect due to the corrosion hole, and calculate the stress intensity factor near the corrosion hole using the following formula, where K t is the stress load factor;
응력 집증 인수는 다양한 부식 정도 철근의 피로 시험을 통하여 취득하거나, 또는 유한 요소법을 이용하여 실제 부식 구멍 치수에 따라 모델링하여 계산하거나, 또는 하기 공식에 따라 계산하며;The stress concentration factor is obtained through fatigue testing of reinforcing bars with various degrees of corrosion, or calculated by modeling according to the actual corrosion hole dimensions using the finite element method, or calculated according to the following formula;
(2-3) 각 계절 환경 하에서의 철근 피로 크랙 확장 규율 시뮬레이션 실험:(2-3) Rebar fatigue crack expansion discipline simulation experiment under each seasonal environment:
일년을 봄, 여름, 가을 및 겨울 4개 단계로 구분하되, 수치 상 연도수의 소수 자리가 [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75) 및 [0.75,1) 등 네개 구간에 포함될 때 각각 봄, 여름, 가을 겨울 등 네개 계절에 대응되도록 하고; 각 계절의 환경 특징에 따라 각 계절의 환경을 시뮬레이션하여 대응되는 환경 하에서의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하고, 실험 결과에 의하여 대응되는 환경 하에서의 피로 크랙 성장 분석 모델 파라미터를 확정하며;The year is divided into four stages, spring, summer, autumn, and winter, but numerically, the decimal places of the year are [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75), and [0.75,1). to correspond to the four seasons of spring, summer, autumn and winter, respectively; Conducting a reinforcement fatigue crack expansion experiment under a corresponding environment by simulating the environment of each season according to the environmental characteristics of each season, and determining the fatigue crack growth analysis model parameters under the corresponding environment according to the experimental results;
응력 집중 인수를 포함한 응력 강도 인수 모델 및 각 계절의 피로 크랙 성장 모델을 통하여 계절 환경 영항 하에서의 철근 피로 크랙 성장 모델을 취득하고; 관측된 차량 하중 빈도를 결합하여 피로 크랙 성장 속도 모델을 시간 t의 함수로 변환하되, 구체적으로는 하기와 같으며;Acquire a rebar fatigue crack growth model under seasonal environmental influence through a stress intensity factor model including a stress concentration factor and a fatigue crack growth model for each season; Transform the fatigue crack growth rate model as a function of time t by combining the observed vehicle load frequencies, specifically as follows;
상기 식 중에서, C a , C b , C c , C d , m a , m b , m c , m d , ΔK th,a , ΔK th,b , ΔK th,c , ΔK th,d 는 재료 관련 파라미터로서, 각각 상기에서 수행한 대응 환경 하에서의 철근 피로 크랙 확장 실험을 통하여 취득하고;Of the above formula, C a, C b, C c, C d, m a, m b, m c, m d, Δ K th, a, Δ K th, b, Δ K th, c, Δ K th, d is a material-related parameter, each obtained through the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the corresponding environment performed above;
한 분기 시간 내에서, 철근 피로 크랙 성장 길이는 하기 공식을 통하여 구해낼 수 있으며,Within one quarter time, the length of rebar fatigue crack growth can be obtained through the following formula,
상기 식 중에서, N quarter 는 한 분기 시간 내의 피로 하중 순환 횟수, 즉 N ini =f·0.25이고; a start 및 a end 는 각각 한 분기가 시작 및 종료될 때의 대응되는 크랙 길이이다. 가을로부터 시작하여 크랙의 성장 길이를 계산하고자 하는 경우, 가을이 시작될 때의 크랙 치수 a start 는 등가 초기 크랙 치수 a i 와 동일하고; 또한, 어느 분기가 종료될 때의 크랙 길이는 바로 다음 분기가 시작될 때의 크랙 길이이며, 적분값, 적분 함수, 적분 하한을 이미 알고 있으면 적분 상한을 구해낼 수 있고;In the above formula, N quarter is the number of fatigue load cycles within one quarter time, that is, N ini = f·0.25 ; a start and a end are the corresponding crack lengths at the beginning and end of a branch, respectively. If the growth length of the crack is to be calculated starting from the fall, the crack dimension a start at the onset of the fall is equal to the equivalent initial crack dimension a i ; In addition, the crack length at the end of one branch is the crack length at the start of the next branch, and if the integral value, the integral function, and the integral lower limit are already known, the integral upper limit can be obtained;
공식 (17)을 통하여 가능한 분기가 종료될 때의 크랙 길이 a end 를 계산해낼 수 있는 바,It is possible to calculate the crack length a end at the end of a possible branch through formula (17),
상기 공식 중, Fa(), Fb(), Fc(), Fd()는 각각 봄, 여름, 가을, 겨울 등 네가지 환경 하에서의 피로 크랙 성장 모델 함수이다.Among the formulas, Fa (), Fb (), Fc (), and Fd() are fatigue crack growth model functions under four environments, such as spring, summer, autumn, and winter, respectively.
상기 단계 (3)은 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성된다.The step (3) is configured to further include the following steps.
철근 부식 구멍 성장 및 피로 크랙 성장을 비교하여 구조 파괴 모식 판정;Determination of structural failure mode by comparing rebar corrosion hole growth and fatigue crack growth;
상기 철근 부식 구멍 성장 규율 및 철근 피로 크랙 성장 모델의 특징에 의하여, 부식 구멍 성장 및 피로 크랙 성장의 경쟁 상황을 아래와 같은 두가지 유형으로 구분하고 :According to the characteristics of the rebar corrosion hole growth discipline and the rebar fatigue crack growth model, the competitive situation of corrosion hole growth and fatigue crack growth is divided into the following two types:
상황 1, 부식이 시작될 때의 순 피로 크랙 길이가 부식 구멍 깊이보다 작아서 부식 구멍이 순 피로 크랙을 용해한 상태에서, 크랙의 성장 속도가 점점 더 빨라지기 때문에 피로 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 상황;
상황 1.1, 그랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하고 부식 구멍 깊이의 성장이 구조의 파괴를 초래하지 않을 경우로서, 이때, 적어도 어느 한 시점에서 피로 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하게 되는데, 이런 경우는 더 나아가서 아래와 같은 두가지 상황으로 구분되며;Situation 1.1, when the crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate and the growth of the corrosion hole depth does not result in destruction of the structure, wherein the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at at least one point in time. , this case is further divided into the following two situations;
상황 1.1.1, 단지 하나의 시점에서 피로 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하는 경우로서, 이는 상기 시점으로부터 부식 구멍 깊이의 성장량이 피로 크랙 성장량을 더이상 용해시킬 수 있음을 의미하고, 상기 시점은 피로 크랫 성장과 부식 구멍 성장의 경쟁 종료 시점이 되며;Situation 1.1.1, when the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at only one time point, which means that the growth amount of the corrosion hole depth from the time point can no longer dissolve the fatigue crack growth amount, the time point is the end point of competition between fatigue crat growth and corrosion hole growth;
상황 1.1.2, 두개 시점에서 피로 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하는 경우로서, 이러한 경우에는 피로 크랙 성장 속도가 콘크리트 부식 팽창 균열 손상 전의 제1 시점에서 부식 구멍 성장 속도를 초과하고, 콘크리트가 부식 팽창 균열 손상된 후 부식 구멍 성장 속도의 급격한 증가로 인하여 크랙 성장 속도를 초과한 다음 크랙 성장 속도가 콘크리트 부식 팽창 균열 손상 후의 제2 시점에서 또다시 부식 구멍 성장 속도를 초과하며, 이러한 경우에는 반드시 피로 크랙 및 부식 구멍의 성장 속도, 성장 치수를 동시에 고려하여 피로 크랙 성장 및 부식 구멍 성장의 경쟁 종료 시점을 판정하여야 하는데; 제1 시점으로부터 제2 시점까지의 기간 내에, 부식 구멍 깊이 성장량이 피로 크랙 성장량보다 크면 부식 구멍이 부식 팽창 균열 손상 후 피로 크랙을 쫓아가고 결국 피로 크랙을 따라잡아 피로 크랙을 용해시킬 수 있음을 의미하여, 제2 시점에서 크랙 성장 속도가 또다시 부식 구멍 성장 속도를 초과하기 때문에 경쟁 종료 시간은 제2 시점이 되며, 이와 반대로 부식 구멍 깊이 성장량이 피로 크랙 성장량보다 작으면 부식 구멍이 부식 팽창 균열 손상 후 피로 크랙을 쫓아가지만 결국 피로 크랙을 따라잡을 수 없음을 의미하기 때문에 경쟁 종료 시간은 제1 시점이 된다.Situation 1.1.2, when the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at two time points, in this case, the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at the first time point before the concrete corrosion expansion crack damage, and the concrete After the corrosion expansion crack damage, the crack growth rate exceeds the crack growth rate due to a sharp increase in the corrosion hole growth rate, and then the crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate again at the second time point after the corrosion expansion crack damage in concrete, in this case it must be The growth rate and growth dimension of fatigue cracks and corrosion holes should be considered at the same time to determine the end point of competition between fatigue crack growth and corrosion hole growth; In the period from the first time point to the second time point, if the corrosion hole depth growth amount is greater than the fatigue crack growth amount, it means that the corrosion hole can chase the fatigue crack after corrosion expansion crack damage, and eventually catch up with the fatigue crack and dissolve the fatigue crack Thus, at the second time point, the crack growth rate again exceeds the corrosion hole growth rate, so the competition end time becomes the second time point. The end time of the competition is the first time point, because it means that it will chase after fatigue cracks but in the end it will not be able to catch up with fatigue cracks.
상황 1.1의 경쟁 단계 시간의 구체적인 계산 과정은 부식 시작 시간을 시작점으로 하고, 우선 시작점이 어느 계절에 속하는지를 판단한 다음 한 분기를 시간 간격으로 하여 계절에 따라 순서를 교체하면서 순환 교체 계산법으로 계산을 수행하되, 계산식은 하기와 같고,The specific calculation process of the competition phase time in Situation 1.1 is to take the corrosion start time as the starting point, first determine which season the starting point belongs to, and then use a quarter as a time interval to change the order according to the seasons, and perform the calculation by the cyclic replacement calculation method. However, the calculation formula is as follows,
상기 공식 중, T com 은 피로 크랙 성장 및 부식 구멍 성장의 경쟁 시간이고; n은 계산 과정에서 n번째 순환에서 경쟁 종료 시점에 도달하였음을 의미하며;In the above formula, T com is the competition time of fatigue crack growth and corrosion hole growth; n means that the contention end point has been reached in the nth cycle in the calculation process;
상황 1.2, 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하기 전에 이미 부식 구멍 깊이 성장으로 인하여 구조 파괴를 초래하였을 경우, 부식 구멍 성장 및 크랙 성장의 경쟁 시간은 0이 되고, 부식 구멍 성장으로 인하여 구조 굴곡 수용력이 차량 하중 및 구조 자체 중량으로 인한 벤딩 모멘트보다 작게 되는 과정이 바로 구조 파괴 단계가 되며, 최종적으로 구조 파괴를 초래하고;Situation 1.2, when the crack growth rate has already caused structural failure due to corrosion hole depth growth before the crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate, the competition time of corrosion hole growth and crack growth becomes zero, and the structure bends due to corrosion hole growth The process in which the carrying capacity becomes smaller than the bending moment due to the vehicle load and the weight of the structure itself becomes the structural failure stage, and finally causes the structural failure;
상황 2, 부식이 시작될 때의 순 피로 크랙 길이가 부식 구멍 깊이보다 커서 부식 구멍이 순 피로 크랙을 용해하지 못하는 상황;
상황 2.1, 부식이 시작될 때의 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도보다 큰 경우, 부식 구멍이 피로 크랙을 따라잡을 가능성이 없으므로 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하여 구조 파괴를 초래하는 상황;Situation 2.1, when the crack growth rate at the onset of corrosion is greater than the corrosion hole growth rate, the corrosion hole is unlikely to catch up with the fatigue crack, and the fatigue crack grows to the critical crack length, resulting in structural failure;
상황 2.2, 부식이 시작될 때의 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도보다 작은 경우, 부식 구멍이 피로 크랙을 쫓아가게 되는데, 이러한 상황은 더 나아가서 하기와 같은 두개 상황을 구분되고;Situation 2.2, when the crack growth rate at the start of corrosion is less than the corrosion hole growth rate, the corrosion hole follows the fatigue crack. This situation is further divided into the following two situations;
상황 2.2.1, 부식 구멍이 피로 크랙을 따라잡는 경우로서, 크랙 성장 및 부식 구멍 성장 규율에 따르면 피로 크랙이 또다시 부식 구멍을 쫓아가게 되는데, 이 때의 전반적인 경쟁 과정은, 부식 구멍이 크랙을 쫓아가 최종적으로 크랙을 따라잡은 후 크랙이 다시 부식 구멍을 쫓아가며;Situation 2.2.1, where the corrosion hole catches up with the fatigue crack, according to the crack growth and corrosion hole growth discipline, the fatigue crack chases the corrosion hole again. chase and finally catch up with the crack, and then the crack will chase the erosion hole again;
상황 2.2.2, 부식 구멍이 피로 크랙을 따라잡지 못하는 경우로서, 상황 2.2.2의 계산 과정은 상황 2.1과 동일하다.Situation 2.2.2, where the corrosion hole does not catch up with the fatigue crack, the calculation process in Situation 2.2.2 is the same as in Situation 2.1.
상황 2.2.1에 있어서, 경쟁 단계 시간의 구체적인 계산 과정은 두개 단계 즉 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 단계 및 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계로 구분되고, 마찬가지로, 부식 시작 시간을 시작점으로 하고 0.25년을 시간 간격으로 하여 계절에 따라 순서를 교체하면서 순환 교체 계산법으로 계산을 수행하되, 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 시간은,In Situation 2.2.1, the specific calculation process of the competition phase time is divided into two phases, namely, the phase in which the corrosion hole chases the crack and the phase in which the crack chases the corrosion hole; Calculation is performed by the cyclic replacement calculation method while changing the order according to the season with a time interval of
상기 공식 중, T ptc 는 상황 2.2.1 중 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 단계의 시간이고, n1은 계산 과정에서 시간 시작점 0으로부터 n1번째 순환에서 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 단계의 종료 시점에 도달하였음을 의미한다. 이어서 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계에서, 게산은 공식 (19)와 마찬가지로 하기와 같이 표시되고,In the above formula, T ptc is the time of the corrosion hole chasing crack stage in situation 2.2.1, n1 is the end point of the corrosion hole chasing crack phase in the n1th cycle from the
상기 공식 중, T ctp 는 상황 2.2.1 중 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계의 시간이고, n2는 계산 과정에서 n2번째 순환에서 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계의 종료 시점에 도달하였음을 의미한다. 따라서, 상황 2.2.1의 경쟁 총 시간은 다음과 같다.In the above formula, T ctp is the time of the crack chase the corrosion hole in situation 2.2.1, and n2 means that the end point of the crack chase the corrosion hole step in the n2th cycle in the calculation process has been reached . Thus, the total contention time for situation 2.2.1 is
상황 2.1과 상황 2.2.2에 있어서, 부식 구멍은 피로 크랙을 따라잡지 못하기 때문에, 부식 구멍 성장과 크랙 성장의 경쟁 시간은 0이 되고, 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하는 과정이 바로 교량 구조의 파괴 단계가 되며, 최종적으로 구조 파괴를 초래하고;In Situation 2.1 and Situation 2.2.2, since the corrosion hole does not catch up with the fatigue crack, the competition time between corrosion hole growth and crack growth becomes zero, and the process in which the fatigue crack grows to the critical crack length is the bridge structure. is a phase of destruction of
상기 각 경쟁 단계의 계산 과정 중에서, 0.25년을 간격으로 하여 부식 구멍 성장이 구조 파괴를 초래하는 상황을 판단하되, 부식 구멍이 구조 파괴를 초래하는 극한 상태 방정식은 다음과 같고,In the calculation process of each competition step, the situation in which corrosion hole growth causes structural failure is determined at an interval of 0.25 years, but the ultimate state equation in which corrosion hole causes structural failure is as follows,
상기 공식 중, F(A S (t),X) Z 는 부식 구멍이 구조 파괴를 초래하는 극한 상태 방정식이고, M(A S (t),X) R 는 구조 굴곡 수용력 방정식이며, As(t)는 S (t)는 철근 잔여 단면 면적이고, X는 구조 구성 파라미터, 건축 재료 성능을 포함하는 랜덤 변수이며, M(X) S 는 차량 하중 및 구조 자체 중량으로 인한 벤딩 모멘트이고, 공식 (23)을 통해 알 수 있는 바, 특정된 시점 t에서 부식 구멍 깊이로 인하여 구조 굴곡 수용력이 차량 하중 및 구조 자체 중량으로 인한 벤딩 모멘트보다 작아지게 된다.In the above formula, F(A S (t),X) Z is the ultimate state equation in which corrosion holes cause structural failure, M(A S (t),X) R is the structural bending capacity equation, and As(t ) is S (t) is the rebar residual cross-sectional area, X is a random variable including structural construction parameters, building material performance, M(X) S is the bending moment due to vehicle load and structure self-weight, formula (23) ), the structural bending capacity becomes smaller than the bending moment due to the vehicle load and the structure's own weight due to the corrosion hole depth at a specified time point t.
경쟁 단계가 종료되어 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하는 단계가 구조 파괴 단계로서, 우선 경쟁 단계의 종료 시간이 어느 계절에 속하는지 판단하고, 이어서 0.25년을 시간 간격으로 하여 계절에 따라 순서를 교체하면서 순환 교체 계산법으로 크랙 확장 시간을 계산한다. 경쟁 단계의 종료 시간이 여름일 경우, 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하는 시간은 하기와 같이 표시되되,The stage where the competition stage ends and the fatigue crack grows to the critical crack length is the structural failure stage. First, it is determined in which season the end time of the competition stage belongs, and then the order is changed according to the season with an interval of 0.25 years while calculating the crack extension time using the cyclic replacement calculation method. If the end time of the competition phase is summer, the time for the fatigue crack to grow to the critical crack length is expressed as:
상기 공식 중, T failure 는 파괴 계단 시간이고, a 1 , a 2 , a 3 , a 4 는 각각 여름, 가을, 겨울, 봄 등 네개 단계가 종료될 때의 크랙 길이이며, a c 는 임계 크랙 길이로서 재료의 파괴 인성 및 작용 하중으로부터 취득할 수 있고, C a,b,c,d 는 C a , C b , C c , C d 로부터 값을 취함을 의미하며, m a,b,c,d 는 m a , m b , m c , m d 로부터 값을 취함을 의미하고, Δkth,a,b,c,d는K th,a,b,c,d 는 ΔK th,a , ΔK th,b , ΔK th,c , ΔK th,d 로부터 값을 취함을 의미하며,In the above formula, T failure is the failure step time, a 1 , a 2 , a 3 , and a 4 are the crack lengths at the end of four stages, respectively summer, autumn, winter, and spring, respectively, and a c is the critical crack length. and as can be obtained from the fracture toughness and the applied load of the material, C a, b, c, d refers to taking the value from C a, C b, C c, C d and, m a, b, c, d is m a, m b, m c , means takes a value from the m d, and Δkth, a, b, c, d is a K th, a, b, c , d are Δ K th, a, Δ K th , b, taking the mean value from the K th Δ, c, Δ K th, d, and
상기 내용을 종합하면, 철근 콘크리트 교량의 총 수명은,Summarizing the above, the total lifespan of reinforced concrete bridges is,
상기 공식 중, T life 는 철근 콘크리트 교량의 총 수명이다.In the above formula, T life is the total life of the reinforced concrete bridge.
상기 방법은 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성된다.The method further comprises the steps as follows.
봄, 여름, 가을, 겨울의 환경 특징을 대상으로 각각 순수 분무 환경, 순수 환경, 저농도 염화물 용액 환경 및 고농도 염화물 용액 환경의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행함으로써, 다양한 지리적 환경의 각 계절 환경에 대하여 더욱 세밀하고 깊은 시뮬레이션을 수행하는 단계. 수치 상 연도수의 소수 자리가 [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75) 및 [0.75,1) 등 네개 구간에 포함될 때 각각 봄, 여름, 가을 겨울 등 네개 계절에 대응되도록 하여 다양한 지리적 환경에 대한 분석을 수행하되, 사계절의 시간 상에서의 구분은 대응되는 조절이 가능하다.By performing rebar fatigue crack expansion experiments in a pure spray environment, a pure environment, a low concentration chloride solution environment, and a high concentration chloride solution environment for the environmental characteristics of spring, summer, autumn, and winter, respectively, it is better for each seasonal environment in various geographical environments. Steps to perform detailed and deep simulations. When the decimal place of the numerical year is included in the four intervals: [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75), and [0.75,1), Thus, analysis of various geographical environments is performed, but the division in time of the four seasons can be adjusted accordingly.
다시 한번 설명하여야 할 것은, 비록 본 발명에서는 상기 실시예를 통하여 본 발명의 실시방법을 소개하였지만, 본 발명은 상기 실시방법에 한정되는 것이 아니고, 또한 본 발명이 반드시 상기 방법을 통해서 실현되어야 함을 의미하는 것도 아니다. 소속 기술분야의 기술자들에게 있어서, 본 발명의 임의 개량, 본 발명에서 사용한 실시방법에 대한 등가적인 교체 및 단계의 추가, 구체적인 방법의 선택 등은 모두 본 발명의 보호 범위 및 공개 범위에 포함됨이 자명할 것이다.It should be explained once again that although the present invention introduces the method of implementation of the present invention through the above embodiment, the present invention is not limited to the above method, and that the present invention must be realized through the above method. nor does it mean For those skilled in the art, it is obvious that any improvement of the present invention, equivalent replacement and addition of steps to the implementation method used in the present invention, selection of specific methods, etc. are all included in the protection scope and disclosure scope of the present invention. something to do.
본 실시예에 있어서, 철근 콘크리트 교량의 수명을 부식 시작 - 순 피로 크랙 발전 단계와 부식 구멍과 피로 크랙 경쟁 발전 단계 및 구조 파괴 단계 등 3개 단계로 구분하고; 픽(Fick)의 제2 확산 법칙에 따라 콘크리트 부식 팽창 균열 손상의 영향을 고려하여 철근 부식 시작 및 부식 구멍 성장 모델을 구축하며; 실험을 통하여 사계절 환경 영향 하의 철근 크랙 확장 규율을 시뮬레이션하여 피로 크랙 성장 특징 파라미터를 확정하고; 응력 집중 영향을 고려한 응력 강도 인수 모델을 구축하여 사계절 환경에 대응되는 철근 부식 피로 크랙 성장 분석 방법을 제출하며; 구조 파괴 준칙을 명확히 하고 차량 하중 관측 정보를 결합하여 부식 구멍의 성장 및 피로 크랙 성장의 경쟁 결합 관계를 계통적으로 고려함으로써 파괴 모식을 실시간으로 판별하여 교량의 수명 예측을 실현한다. 본 방법은 참신하고 합리적이며, 현재 사용 중인 콘크리트 교량의 안전성 평가에 기술적 지원을 제공할 수 있다.In this embodiment, the life of the reinforced concrete bridge is divided into three stages: corrosion start-net fatigue crack development stage, corrosion hole and fatigue crack competition development stage, and structural failure stage; Construct a rebar corrosion initiation and corrosion hole growth model, taking into account the effect of concrete corrosion expansion crack damage according to Fick's second diffusion law; Through the experiment, the fatigue crack growth characteristic parameters are determined by simulating the reinforcement crack expansion discipline under the influence of the four seasons environment; Build a stress intensity factor model considering the stress concentration effect and present a rebar corrosion fatigue crack growth analysis method corresponding to the four seasons environment; By clarifying the structural failure rules and combining vehicle load observation information to systematically consider the competitive coupling relationship between corrosion hole growth and fatigue crack growth, the failure mode can be determined in real time to realize bridge life prediction. This method is novel and reasonable, and can provide technical support for the safety assessment of concrete bridges currently in use.
본 볼명은 상기와 같은 실시방법에 한정되는 것이 아니라, 본 발명과 유사한 방법을 사용하여 본 발명의 목적을 달성하는 모든 실시방법은 모두 본 발명의 보호 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the above implementation method, and all implementation methods for achieving the object of the present invention using a method similar to the present invention are included in the protection scope of the present invention.
Claims (6)
(1) 픽(Fick) 제2 확산 법칙에 따라 콘크리트 내부 철근의 철근 부식 시작 시간을 취득하고; 동시에 철근 부식이 시작되기 전에 소형 크랙 성장 및 근사 임계 크랙 성장 분석을 통하여 재료의 미시적 결함 및 차량 하중으로 인한 철근 순 피로 크랙 성장 길이를 취득하는 단계;
(2) 부식 전류 밀도를 이용하여 철근 부식 속도를 표시하고, 콘크리트 보호층의 균열 시간 및 임계 너비까지 균열되는 시간을 계산하여, 콘크리트 보호층의 부식 팽창 균열 손상 영향을 고려한 철근 부식 속도 모델을 취득하며; 부식 속도 모델에 의하여 철근 부식 구멍의 성장 속도 및 부식 구멍의 깊이를 계산하는 단계;
구체적으로, 철근이 다양한 부식 정도 하에서의 피로 실험 또는 유한 요소 해석을 수행함으로써 다양한 부식 정도 하의 응력 집중 인수를 취득하여 응력 강도 인수 모델에 융합시키고; 각 계절의 환경 특징에 의하여, 봄 환경을 시뮬레이션하여 순수 분무 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하며; 여름 환경을 시뮬레이션하여 순수 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하고; 가을 환경을 시뮬레이션하여 저농도 염화뮬 용액 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하며; 겨울 환경을 시뮬레이션하여 고농도 염화물 용액 환경 하의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하고; 실험 결과에 의하여 재료가 대응되는 환경 하에서의 피로 크랙 성장 모델의 관련 파라미터를 확정하며; 응력 집중 인수를 포함한 응력 강도 인수 모델 및 각 계절 환경 하의 피로 크랙 성장 모델을 통하여 부식 및 계절 영향 하의 철근 피로 크랙 성장 모델을 취득하고; 차량의 하중 관측 정보를 결합하여 콘크리트 내부의 철근 피로 크랙의 성장 속도 및 성장 길이를 계산해낸다.
(3) 상기 계절 환경 특징에 의하여 철근 부식 시작 시간을 시작점으로 하고 일 분기를 시간 간격으로 하여, 철근 크랙 성장 모델에 대하여 순환 교체 계산을 수행함으로써 부식 구멍과 피로 크랙의 성장 속도 및 치수 크기를 비교하고; 철근 피로 크랙과 부식 구멍의 경쟁 과정 중 구조 파괴 모식을 실시간으로 판단하는 단계;
상기 구조 파괴 모식은 하기와 같은 두가지 경우, 즉 :
첫째 : 부식 구멍 성장으로 인하여 구조의 파괴를 초래하는, 즉 부식 구멍의 성장이 교량의 퇴화 과정 중에서 주요한 작용을 일으켜, 부식 구멍의 성장이 철근 횡단면 면적을 감소시키고 구조의 굴곡 수용력을 인하시킴으로써, 부식 구멍이 일정한 깊이에 도달하였을 때 구조의 굴곡 수용력이 부족하여 구조가 파괴되는 경우; 및,
둘째 : 피로 크랙의 성장으로 인하여 구조의 파괴를 초래하는, 즉 피로 크랙의 성장이 교량의 퇴화 과정 중에서 주요한 작용을 일으켜, 피로 균열의 성장이 임계 크랙 길이에 도달하였을 때 구조가 파괴되는 경우; 를 포함한다.It comprises the following steps, wherein the total life of the bridge is the sum of the rebar corrosion start time, the competition time of corrosion hole growth and fatigue crack growth, and the bridge structure failure time under seasonal corrosion and fatigue bonding action. Reinforced concrete bridge life prediction method.
(1) obtain the rebar corrosion start time of the reinforcing bar inside the concrete according to the second diffusion law of Fick; At the same time, before the rebar corrosion starts, obtaining the net fatigue crack growth length of rebar due to microscopic defects in the material and vehicle load through small crack growth and near critical crack growth analysis;
(2) Reinforcement corrosion rate model is obtained considering the corrosion expansion crack damage effect of concrete protective layer by calculating the cracking time and cracking time to the critical width of the concrete protective layer by indicating the corrosion rate of the reinforcement using the corrosion current density and; calculating the growth rate of the rebar corrosion hole and the depth of the corrosion hole by the corrosion rate model;
Specifically, the reinforcing bar acquires stress concentration factors under various corrosion degrees by performing fatigue tests or finite element analysis under various corrosion degrees, and fuses them into the stress intensity factor model; According to the environmental characteristics of each season, the spring environment is simulated to conduct the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the pure spray environment; simulate the summer environment to conduct the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the pure environment; By simulating the fall environment, the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the low-concentration mulch chloride solution environment is performed; Simulation of winter environment to conduct reinforcement fatigue crack expansion experiment under high-concentration chloride solution environment; determine the relevant parameters of the fatigue crack growth model under the environment corresponding to the material according to the experimental results; Acquire a rebar fatigue crack growth model under corrosion and seasonal influences through a stress intensity factor model including a stress concentration factor and a fatigue crack growth model under each seasonal environment; By combining the vehicle load observation information, the growth rate and growth length of reinforcement fatigue cracks inside concrete are calculated.
(3) Comparing the growth rate and dimensional size of corrosion holes and fatigue cracks by performing cyclic replacement calculations on the rebar crack growth model, using the rebar corrosion start time as the starting point and one quarter as the time interval according to the seasonal environmental characteristics do; Determining the structural failure mode in real time during the competition process of rebar fatigue cracks and corrosion holes;
The structural failure mode is in the following two cases, namely:
First: Corrosion hole growth leads to the destruction of the structure, that is, the growth of the corrosion hole takes a major action during the degeneration process of the bridge, and the growth of the corrosion hole reduces the rebar cross-sectional area and lowers the bending capacity of the structure, so that corrosion when the structure is destroyed due to insufficient bending capacity of the structure when the hole reaches a certain depth; and,
Second: when fatigue crack growth leads to structural failure, that is, fatigue crack growth causes a major action during bridge degeneration, and when fatigue crack growth reaches a critical crack length, the structure is destroyed; includes
상기 단계 (1)은 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 계절성 부식 및 피로 결합 작용 하의 철근 콘크리트 교량 수명 예측 방법.
(1-1) 철근 부식 시작 시간을 확정하는 단계 :
픽(Fick) 제2 확산 법칙에 따르면, 철근 표면의 염소 이온 농도가 임계 염소 이온 농도에 도달하였을 때 철근이 부식되기 시작하는데, 철근 부식 시작 시간은 하기 공식으로 표시되고,
상기 공식 중, T i는 철근 부식 시작 시간이고; Dc 는 확산 계수이며; C0 은 콘크리트 표면 염소 이온 농도이고; erf()는 오차 함수이며; C는 보호층 두께이고; Ccr 는 임계 염소 이온 농도이며;
(1-2) 철근이 부식되기 전의 순 피로 크랙 성장 :
우선, 철근의 초기 크랙 길이를 확정한다. 등가 초기 크랙 길이는 진정한 크랙이 아니라, 피로 수명 예측을 가속화하기 위하여 사용하는 등가 길이 크랙 성장 분석으로서, 등가 초기 크랙 치수는 하기 공식으로 표시되고,
상기 공식 중, ai 는 등가 초기 크랙 길이이고; ΔKth,p 는 임계 응력 강도 인수이며; Δσf 는 피로 극한이고; Y는 기하 수정 인수이며;
이어서, 철근이 부식되기 전의 크랙 성장 속도를 확정한다. 철근의 피로 크랙 성장 속도는 하기 공식으로 표시되고,
상기 공식 중, da/dN는 피로 크랙 성장 속도이고; a는 크랙 길이이며; N은 피로 순환 횟수이고; ΔK는 응력 강도 인수 폭값이며; Cp , mp 는 무차원 파라미터이고; 공기 환경 하에서의 철근 재료 피로 크랙 확장 실험을 수행하여 크랙 성장 속도 da/dN과 응력 강도 인수 폭값 ΔK의 관계 곡선(즉 da/dN~ΔK곡선)을 취득한 다음, 상기 곡선을 맞춤하여 Cp , mp , ΔKth,p 를 취득하며;
철근이 부식되기 전에는 부식 구멍의 영향을 받지 않기 때문에, 응력 강도 인수 폭값은 하기 공식으로 표시되고,
상기 공식 중, Δσ는 응력 폭값이고, Δσ=σmax -σmin 이며, 철근의 응력 크기는 유한 요소 시뮬레이션 또는 “콘크리트 구조 설계 규범 Gb50010-2010”을 통하여 계산 취득할 수 있으며;
마지막으로, 교량의 건축 완성으로부터 철근 부식이 시작되는 기간 내에, 철근 순 피로 크랙 성장 길이는 하기 공식을 통하여 계산 취득되고,
상기 공식 중, f는 차량 하중 빈도이고; Nini 는 부식 시작 시간 내의 하중 순환 횟수 즉 Nini =f·Ti 이며; aini 는 부식 시작 시간 내의 철근 순 피로 크랙 길이이고;
상기 공식 (5)를 통하여 얻어낼 수 있는 바, 철근 순 피로 크랙 성장 길이 aini 는,
상기 공식 중, Fp ()는 순 피로 크랙 성장 모델, 즉 공식 (5)의 적분 함수이다.According to claim 1,
The step (1) is a reinforced concrete bridge life prediction method under seasonal corrosion and fatigue bonding action, characterized in that it further comprises the following steps.
(1-1) Steps to determine the start time of corrosion of rebar:
According to Fick's second diffusion law, when the chlorine ion concentration on the surface of the rebar reaches the critical chlorine ion concentration, the rebar begins to corrode, and the rebar corrosion start time is expressed by the following formula,
In the above formula, T i is the rebar corrosion start time; D c is the diffusion coefficient; C 0 is the concrete surface chlorine ion concentration; erf() is an error function; C is the protective layer thickness; C cr is the critical chlorine ion concentration;
(1-2) Net fatigue crack growth before rebar corrosion:
First, the initial crack length of the reinforcing bar is determined. The equivalent initial crack length is not a true crack, but an equivalent length crack growth analysis used to accelerate fatigue life prediction. The equivalent initial crack dimension is expressed by the following formula,
In the above formula, a i is the equivalent initial crack length; ΔK th,p is the critical stress intensity factor; Δ σ f is the fatigue limit; Y is the geometric correction factor;
Then, the crack growth rate before the reinforcing bar is corroded is determined. The fatigue crack growth rate of rebar is expressed by the following formula,
In the above formula, da/dN is the fatigue crack growth rate; a is the crack length; N is the number of fatigue cycles; Δ K is the stress intensity factor and pokgap; C p , m p are dimensionless parameters; By performing a reinforcement material fatigue crack extension test under air environment acquires the crack growth rate da / dN and the stress intensity factor related curves (i.e. da / dN ~ Δ K curve) of pokgap Δ K, and then, by alignment with the curve C p, obtain m p , ΔK th,p ;
Since the rebar is not affected by corrosion holes before corrosion, the stress strength factor width value is expressed by the following formula,
In the above formula, Δ σ is the stress width value, Δ σ = σ max - σ min , and the stress magnitude of the reinforcing bar can be calculated and obtained through finite element simulation or “Concrete Structure Design Code Gb50010-2010”;
Finally, within the period from the construction completion of the bridge to the beginning of rebar corrosion, the rebar net fatigue crack growth length is calculated and obtained through the following formula,
In the above formula, f is the vehicle load frequency; N ini is the number of load cycles within the corrosion initiation time, ie N ini = f T i ; a ini is the rebar net fatigue crack length within the corrosion onset time;
As can be obtained through the above formula (5), the net fatigue crack growth length a ini is,
Among the above formulas, F p ( ) is the integral function of the net fatigue crack growth model, that is, formula (5).
상기 단계 (2)은 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 계절성 부식 및 피로 결합 작용 하의 철근 콘크리트 교량 수명 예측 방법.
철근 부식이 시작된 후의 철근 부식 구멍 성장 및 철근 피로 크랙 성장 :
(2-1) 철근 부식이 시작된 후, 철근 부식 구멍 성장 모델을 확정하되, t년이 지난 후 콘크리트 내부의 철근 표면의 국부 부식 구멍 깊이는,
상기 공식 중, p(t)는 부식 구멍 깊이이고; R는 부식 비균일 계수이며; icorr(t)는 전류 밀도이고; t는 시간이며;
철근 표면에 부착된 부식 산물을 철근과 외부 사이의 매개물의 전송을 방해하여 부식 시간의 증가에 따라 부식 전류 밀도가 작아지는 현상을 초래한다. 부식 전류 밀도는,
상기 공식 중, w/c는 물 시멘트 비이고;
철근 표면의 부식 산물은 시간에 따라 증가하여 점차적으로 누적 및 팽창하게 되며, 부식 산물이 일정한 정도로 누적되었을 때 콘크리트 보호층의 균열을 초래한다. 콘크리트 보호층이 임계 크랙 너비까지 균열, 즉 부식 팽창 균열 손상되었을 때, 철근과 외부 사이의 매개물의 전송에 더욱 편리한 조건을 제공하여 부식 과정이 가속화되는데; 가속 계수 kac 를 도입함으로써 콘크리트 부식 팽창 균열 손상이 부식 전류 밀도에 대한 영향을 고려하고,
상기 부식 속도 모델의 특징에 의하여, 콘크리트 보호층의 부식 팽창 균열 손상의 영향을 고려한 후, 철근 부식 구멍 깊이 모델은 하기 공식으로 표시되며,
상기 공식 중, Tsp,lim 는 부식 팽창 균열 손상 시간이고, Tsp,lim =Ti +Tcr +Tcp 이며; Tcr 는 부식 시작으로부터 콘크리트 부식 팽창 균열까지의 시간이고; Tcp 는 균열이 임계 크랙 너비까지 발전하는 시간이며; 그 중,
상기 공식 중, D는 철근 직경이고; d0 은 철근 주위 공극 두께이며;
상기 공식 중, wlim 은 임계 크랙 너비이고;
부식 구멍 깊이 p(t)에 대하여 미분할 때 얻어지는 철근 부식 구멍 깊이의 성장 속도는,
철근 부식 구멍은 철근 횡단면 면적을 작아지게 하는데, 철근의 잔여 단면 면적은 하기 공식으로 표시되고,
상기 식 중에서,
(2) 부식 철근 피로 실험 또는 유한 요수 해석 수행 :
철근의 부식이 시작된 후, 철근 표면에는 부식 구멍이 형성된다. 부식 구멍은 철근 표면의 응력 집중을 초래하고; 부식된 철근의 피로 실험 또는 유한 요소 해석을 수행함으로써 다양한 부식 정도 하의 응력 집중 인수를 취득하여 응력 강도 인수 모델에 융합시키며; 부식 구멍으로 인한 응력 집중 영향을 계량화하되, 하기 공식을 이용하여 부식 구멍 근부 응력 강도 인수를 계산하고, 그 중, Kt 는 응력 입중 인수이며;
응력 집증 인수는 다양한 부식 정도 철근의 피로 시험을 통하여 취득하거나, 또는 유한 요소법을 이용하여 실제 부식 구멍 치수에 따라 모델링하여 계산하거나, 또는 하기 공식에 따라 계산하며;
(2-3) 각 계절 환경 하에서의 철근 피로 크랙 확장 규율 시뮬레이션 실험:
일년을 봄, 여름, 가을 및 겨울 4개 단계로 구분하되, 수치 상 연도수의 소수 자리가 [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75) 및 [0.75,1)의 네개 구간에 포함될 때 각각 봄, 여름, 가을 겨울의 네개 계절에 대응되도록 하고; 각 계절의 환경 특징에 따라 각 계절의 환경을 시뮬레이션하여 대응되는 환경 하에서의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행하고, 실험 결과에 의하여 대응되는 환경 하에서의 피로 크랙 성장 분석 모델 파라미터를 확정하며;
응력 집중 인수를 포함한 응력 강도 인수 모델 및 각 계절의 피로 크랙 성장 모델을 통하여 계절 환경 영항 하에서의 철근 피로 크랙 성장 모델을 취득하고; 관측된 차량 하중 빈도를 결합하여 피로 크랙 성장 속도 모델을 시간 t의 함수로 변환하되, 구체적으로는 하기와 같으며;
상기 식 중에서, Ca , Cb , Cc , Cd , ma , mb , mc , md , ΔKth,a , ΔKth,b , ΔKth,c , ΔKth,d 는 재료 관련 파라미터로서, 각각 상기에서 수행한 대응 환경 하에서의 철근 피로 크랙 확장 실험을 통하여 취득하고;
한 분기 시간 내에서, 철근 피로 크랙 성장 길이는 하기 공식을 통하여 구해낼 수 있으며,
상기 식 중에서, Nquarter 는 한 분기 시간 내의 피로 하중 순환 횟수, 즉 Nini =f·0.25이고; astart 및 aend 는 각각 한 분기가 시작 및 종료될 때의 대응되는 크랙 길이이다. 가을로부터 시작하여 크랙의 성장 길이를 계산하고자 하는 경우, 가을이 시작될 때의 크랙 치수 astart 는 등가 초기 크랙 치수 ai 와 동일하고; 또한, 어느 분기가 종료될 때의 크랙 길이는 바로 다음 분기가 시작될 때의 크랙 길이이며, 적분값, 적분 함수, 적분 하한을 이미 알고 있으면 적분 상한을 구해낼 수 있고;
공식 (17)을 통하여 가능한 분기가 종료될 때의 크랙 길이 aend 를 계산해낼 수 있는 바,
상기 공식 중, Fa(), Fb(), Fc(), Fd()는 각각 봄, 여름, 가을, 겨울의 네가지 환경 하에서의 피로 크랙 성장 모델 함수이다.According to claim 1,
The step (2) is a method for predicting the life of a reinforced concrete bridge under seasonal corrosion and fatigue bonding, characterized in that it further comprises the following steps.
Rebar corrosion hole growth and rebar fatigue crack growth after rebar corrosion starts:
(2-1) After rebar corrosion starts, confirm the rebar corrosion hole growth model, but after t years, the local corrosion hole depth of the rebar surface inside the concrete is,
In the above formula, p(t) is the corrosion hole depth; R is the corrosion non-uniformity coefficient; i corr (t) is the current density; t is time;
Corrosion products adhering to the surface of the reinforcing bar interfere with the transport of the medium between the reinforcing bar and the outside, resulting in a phenomenon in which the corrosion current density decreases as the corrosion time increases. The corrosion current density is
In the above formula, w/c is the water-cement ratio;
Corrosion products on the surface of reinforcing bars increase with time and gradually accumulate and expand, and when corrosion products accumulate to a certain extent, cracks in the concrete protective layer occur. When the concrete protective layer is damaged by cracks up to the critical crack width, that is, corrosion expansion cracks, it provides more convenient conditions for the transport of the medium between the reinforcement and the exterior, thereby accelerating the corrosion process; Taking into account the effect of concrete corrosion expansion crack damage on corrosion current density by introducing an acceleration factor k ac ,
According to the characteristics of the corrosion rate model, after considering the effect of corrosion expansion crack damage of the concrete protective layer, the rebar corrosion hole depth model is represented by the following formula,
In the above formula, T sp,lim is the corrosion expansion crack damage time, T sp,lim = T i + T cr + T cp ; T cr is the time from the onset of corrosion to the concrete corrosion expansion crack; T cp is the time the crack develops to the critical crack width; among them,
In the above formula, D is the rebar diameter; d 0 is the void thickness around the reinforcement;
In the above formula, w lim is the critical crack width;
The growth rate of the corrosion hole depth of reinforcement obtained when differentiating with respect to the corrosion hole depth p(t) is,
The rebar corrosion hole makes the cross-sectional area of the reinforcing bar smaller, and the residual cross-sectional area of the rebar is expressed by the following formula,
In the above formula,
(2) Perform corrosion rebar fatigue test or finite number analysis:
After corrosion of the rebar begins, corrosion holes are formed on the rebar surface. Corrosion holes result in stress concentration on the rebar surface; Acquire stress concentration factors under various degrees of corrosion by performing fatigue tests or finite element analysis of corroded rebar and fuse them into the stress intensity factor model; Quantify the stress concentration effect due to the corrosion hole, and calculate the stress intensity factor near the corrosion hole using the following formula, where K t is the stress load factor;
The stress concentration factor is obtained through fatigue testing of reinforcing bars with various degrees of corrosion, or calculated by modeling according to the actual corrosion hole dimensions using the finite element method, or calculated according to the following formula;
(2-3) Rebar fatigue crack expansion discipline simulation experiment under each seasonal environment:
The year is divided into four phases: spring, summer, autumn and winter, but numerically, the number of years has four decimal places: [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75), and [0.75,1). to correspond to the four seasons of spring, summer, autumn and winter, respectively; Conducting a reinforcement fatigue crack expansion experiment under a corresponding environment by simulating the environment of each season according to the environmental characteristics of each season, and determining the fatigue crack growth analysis model parameters under the corresponding environment according to the experimental results;
Acquire a rebar fatigue crack growth model under seasonal environmental influence through a stress intensity factor model including a stress concentration factor and a fatigue crack growth model for each season; Transform the fatigue crack growth rate model as a function of time t by combining the observed vehicle load frequencies, specifically as follows;
where C a , C b , C c , C d , ma a , m b , m c , m d , ΔK th,a , ΔK th,b , ΔK th,c , ΔK th, d is a material-related parameter, each obtained through the reinforcement fatigue crack expansion experiment under the corresponding environment performed above;
Within one quarter time, the length of rebar fatigue crack growth can be obtained through the following formula,
In the above formula, N quarter is the number of fatigue load cycles within one quarter time, that is, N ini = f·0.25 ; a start and a end are the corresponding crack lengths at the beginning and end of a branch, respectively. If the growth length of the crack is to be calculated starting from the fall, the crack dimension a start at the onset of the fall is equal to the equivalent initial crack dimension a i ; In addition, the crack length at the end of one branch is the crack length at the start of the immediately next branch, and if the integral value, the integral function, and the integral lower limit are already known, the integral upper limit can be obtained;
It is possible to calculate the crack length a end at the end of a possible branch through formula (17),
Among the formulas, Fa (), Fb (), Fc (), and Fd () are fatigue crack growth model functions under four environments of spring, summer, autumn, and winter, respectively.
상기 단계 (3)은 하기와 같은 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 계절성 부식 및 피로 결합 작용 하의 철근 콘크리트 교량 수명 예측 방법.
철근 부식 구멍 성장 및 피로 크랙 성장을 비교하여 구조 파괴 모식 판정;
상기 철근 부식 구멍 성장 규율 및 철근 피로 크랙 성장 모델의 특징에 의하여, 부식 구멍 성장 및 피로 크랙 성장의 경쟁 상황을 아래와 같은 두가지 유형으로 구분하고 :
상황 1, 부식이 시작될 때의 순 피로 크랙 길이가 부식 구멍 깊이보다 작아서 부식 구멍이 순 피로 크랙을 용해한 상태에서, 크랙의 성장 속도가 점점 더 빨라지기 때문에 피로 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 상황;
상황 1.1, 그랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하고 부식 구멍 깊이의 성장이 구조의 파괴를 초래하지 않을 경우로서, 이때, 적어도 어느 한 시점에서 피로 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하게 되는데, 이런 경우는 더 나아가서 아래와 같은 두가지 상황으로 구분되며;
상황 1.1.1, 단지 하나의 시점에서 피로 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하는 경우로서, 이는 상기 시점으로부터 부식 구멍 깊이의 성장량이 피로 크랙 성장량을 더이상 용해시킬 수 있음을 의미하고, 상기 시점은 피로 크랫 성장과 부식 구멍 성장의 경쟁 종료 시점이 되며;
상황 1.1.2, 두개 시점에서 피로 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하는 경우로서, 이러한 경우에는 피로 크랙 성장 속도가 콘크리트 부식 팽창 균열 손상 전의 제1 시점에서 부식 구멍 성장 속도를 초과하고, 콘크리트가 부식 팽창 균열 손상된 후 부식 구멍 성장 속도의 급격한 증가로 인하여 크랙 성장 속도를 초과한 다음 크랙 성장 속도가 콘크리트 부식 팽창 균열 손상 후의 제2 시점에서 또다시 부식 구멍 성장 속도를 초과하며, 이러한 경우에는 반드시 피로 크랙 및 부식 구멍의 성장 속도, 성장 치수를 동시에 고려하여 피로 크랙 성장 및 부식 구멍 성장의 경쟁 종료 시점을 판정하여야 하는데; 제1 시점으로부터 제2 시점까지의 기간 내에, 부식 구멍 깊이 성장량이 피로 크랙 성장량보다 크면 부식 구멍이 부식 팽창 균열 손상 후 피로 크랙을 쫓아가고 결국 피로 크랙을 따라잡아 피로 크랙을 용해시킬 수 있음을 의미하여, 제2 시점에서 크랙 성장 속도가 또다시 부식 구멍 성장 속도를 초과하기 때문에 경쟁 종료 시간은 제2 시점이 되며, 이와 반대로 부식 구멍 깊이 성장량이 피로 크랙 성장량보다 작으면 부식 구멍이 부식 팽창 균열 손상 후 피로 크랙을 쫓아가지만 결국 피로 크랙을 따라잡을 수 없음을 의미하기 때문에 경쟁 종료 시간은 제1 시점이 된다.
상황 1.1의 경쟁 단계 시간의 구체적인 계산 과정은 부식 시작 시간을 시작점으로 하고, 우선 시작점이 어느 계절에 속하는지를 판단한 다음 한 분기를 시간 간격으로 하여 계절에 따라 순서를 교체하면서 순환 교체 계산법으로 계산을 수행하되, 계산식은 하기와 같고,
상기 공식 중, Tcom 은 부식 구멍 성장 및 피로 크랙 성장의 경쟁 시간이고; n은 계산 과정에서 n번째 순환에서 경쟁 종료 시점에 도달하였음을 의미하며;
상황 1.2, 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도를 초과하기 전에 이미 부식 구멍 깊이 성장으로 인하여 구조 파괴를 초래하였을 경우, 부식 구멍 성장 및 피로 크랙 성장의 경쟁 시간은 0이 되고, 부식 구멍 성장으로 인하여 구조 굴곡 수용력이 차량 하중 및 구조 자체 중량으로 인한 벤딩 모멘트보다 작게 되는 과정이 바로 구조 파괴 단계가 되며, 최종적으로 구조 파괴를 초래하고;
상황 2, 부식이 시작될 때의 순 피로 크랙 길이가 부식 구멍 깊이보다 커서 부식 구멍이 순 피로 크랙을 용해하지 못하는 상황;
상황 2.1, 부식이 시작될 때의 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도보다 큰 경우, 부식 구멍이 피로 크랙을 따라잡을 가능성이 없으므로 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하여 구조 파괴를 초래하는 상황;
상황 2.2, 부식이 시작될 때의 크랙 성장 속도가 부식 구멍 성장 속도보다 작은 경우, 부식 구멍이 피로 크랙을 쫓아가게 되는데, 이러한 상황은 더 나아가서 하기와 같은 두개 상황을 구분되고;
상황 2.2.1, 부식 구멍이 피로 크랙을 따라잡는 경우로서, 크랙 성장 및 부식 구멍 성장 규율에 따르면 피로 크랙이 또다시 부식 구멍을 쫓아가게 되는데, 이 때의 전반적인 경쟁 과정은, 부식 구멍이 크랙을 쫓아가 최종적으로 크랙을 따라잡은 후 크랙이 다시 부식 구멍을 쫓아가며;
상황 2.2.2, 부식 구멍이 피로 크랙을 따라잡지 못하는 경우로서, 상황 2.2.2의 계산 과정은 상황 2.1과 동일하다.
상황 2.2.1에 있어서, 경쟁 단계 시간의 구체적인 계산 과정은 두개 단계 즉 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 단계 및 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계로 구분되고, 마찬가지로, 부식 시작 시간을 시작점으로 하고 0.25년을 시간 간격으로 하여 계절에 따라 순서를 교체하면서 순환 교체 계산법으로 계산을 수행하되, 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 시간은,
상기 공식 중, Tptc 는 상황 2.2.1 중 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 단계의 시간이고, n1은 계산 과정에서 시간 시작점 0으로부터 n1번째 순환에서 부식 구멍이 크랙을 쫓아가는 단계의 종료 시점에 도달하였음을 의미한다. 이어서 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계에서, 게산은 공식 (19)와 마찬가지로 하기와 같이 표시되고,
상기 공식 중, Tctp 는 상황 2.2.1 중 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계의 시간이고, n2는 계산 과정에서 n2번째 순환에서 크랙이 부식 구멍을 쫓아가는 단계의 종료 시점에 도달하였음을 의미한다. 따라서, 상황 2.2.1의 경쟁 총 시간은 다음과 같다.
상황 2.1과 상황 2.2.2에 있어서, 부식 구멍은 피로 크랙을 따라잡지 못하기 때문에, 부식 구멍 성장과 피로 크랙 성장의 경쟁 시간은 0이 되고, 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하는 과정이 바로 교량 구조의 파괴 단계가 되며, 최종적으로 구조 파괴를 초래하고;
상기 각 경쟁 단계의 계산 과정 중에서, 0.25년을 간격으로 하여 부식 구멍 성장이 구조 파괴를 초래하는 상황을 판단하되, 부식 구멍이 구조 파괴를 초래하는 극한 상태 방정식은 다음과 같고,
상기 공식 중, F(AS(t),X)Z 는 부식 구멍이 구조 파괴를 초래하는 극한 상태 방정식이고, M(AS(t),X)R 는 구조 굴곡 수용력 방정식이며, As(t)는S(t)는 철근 잔여 단면 면적이고, X는 구조 구성 파라미터, 건축 재료 성능을 포함하는 랜덤 변수이며, M(X)S 는 차량 하중 및 구조 자체 중량으로 인한 벤딩 모멘트이고, 공식 (23)을 통해 알 수 있는 바, 특정된 시점 t에서 부식 구멍 깊이로 인하여 구조 굴곡 수용력이 차량 하중 및 구조 자체 중량으로 인한 벤딩 모멘트보다 작아지게 된다.
경쟁 단계가 종료되어 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하는 단계가 구조 파괴 단계로서, 우선 경쟁 단계의 종료 시간이 어느 계절에 속하는지 판단하고, 이어서 0.25년을 시간 간격으로 하여 계절에 따라 순서를 교체하면서 순환 교체 계산법으로 크랙 확장 시간을 계산한다. 경쟁 단계의 종료 시간이 여름일 경우, 피로 크랙이 임계 크랙 길이까지 성장하는 시간은 하기와 같이 표시되되,
상기 공식 중, Tfailure 는 파괴 계단 시간이고, a1 , a2 , a3 , a4 는 각각 여름, 가을, 겨울, 봄의 네개 단계가 종료될 때의 크랙 길이이며, ac 는 임계 크랙 길이로서 재료의 파괴 인성 및 작용 하중으로부터 취득할 수 있고, Ca,b,c,d 는 Ca , Cb , Cc , Cd 로부터 값을 취함을 의미하며, ma,b,c,d 는 ma , mb , mc , md 로부터 값을 취함을 의미하고, Δkth,a,b,c,d는Kth,a,b,c,d 는 ΔKth,a , ΔKth,b , ΔKth,c , ΔKth,d 로부터 값을 취함을 의미하며,
철근 콘크리트 교량의 총 수명은,
상기 공식 중, Tlife 는 철근 콘크리트 교량의 총 수명이다.According to claim 1,
The step (3) is a reinforced concrete bridge life prediction method under seasonal corrosion and fatigue bonding action, characterized in that it further comprises the following steps.
Determination of structural failure mode by comparing rebar corrosion hole growth and fatigue crack growth;
According to the characteristics of the rebar corrosion hole growth discipline and the rebar fatigue crack growth model, the competitive situation of corrosion hole growth and fatigue crack growth is divided into the following two types:
Situation 1, the fatigue cracks follow the corrosion holes because the corrosion hole is in the state that the net fatigue crack length at the beginning of corrosion is smaller than the corrosion hole depth, so that the corrosion hole melts the net fatigue crack, the crack growth rate becomes faster and faster;
Situation 1.1, when the crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate and the growth of the corrosion hole depth does not result in destruction of the structure, wherein the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at at least one point in time. , this case is further divided into the following two situations;
Situation 1.1.1, when the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at only one time point, which means that the growth amount of the corrosion hole depth from the time point can no longer dissolve the fatigue crack growth amount, the time point is the end point of competition between fatigue crat growth and corrosion hole growth;
Situation 1.1.2, when the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at two time points, in this case, the fatigue crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate at the first time point before the concrete corrosion expansion crack damage, and the concrete After the corrosion expansion crack damage, the crack growth rate exceeds the crack growth rate due to a sharp increase in the corrosion hole growth rate, and then the crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate again at the second time point after the corrosion expansion crack damage in concrete, in this case it must be The growth rate and growth dimension of fatigue cracks and corrosion holes should be considered at the same time to determine the end point of competition between fatigue crack growth and corrosion hole growth; In the period from the first time point to the second time point, if the corrosion hole depth growth amount is greater than the fatigue crack growth amount, it means that the corrosion hole can chase the fatigue crack after corrosion expansion crack damage, and eventually catch up with the fatigue crack and dissolve the fatigue crack Thus, at the second time point, the crack growth rate again exceeds the corrosion hole growth rate, so the competition end time becomes the second time point. The end time of the competition is the first time point, because it means that it will chase after fatigue cracks but in the end it will not be able to catch up with fatigue cracks.
The specific calculation process of the competition phase time in Situation 1.1 is to take the corrosion start time as the starting point, first determine which season the starting point belongs to, and then use a quarter as a time interval to change the order according to the seasons, and perform the calculation by the cyclic replacement calculation method. However, the calculation formula is as follows,
In the above formula, T com is the competition time of corrosion hole growth and fatigue crack growth; n means that the contention end point has been reached in the nth cycle in the calculation process;
Situation 1.2, when the crack growth rate has already caused structural failure due to corrosion hole depth growth before the crack growth rate exceeds the corrosion hole growth rate, the competition time of corrosion hole growth and fatigue crack growth becomes zero, and the structure due to corrosion hole growth The process in which the bending capacity becomes smaller than the bending moment due to the vehicle load and the weight of the structure itself becomes the structural failure stage, and finally causes the structural failure;
Situation 2, the situation that the net fatigue crack length at the beginning of corrosion is greater than the corrosion hole depth, the corrosion hole does not dissolve the net fatigue crack;
Situation 2.1, when the crack growth rate at the onset of corrosion is greater than the corrosion hole growth rate, the corrosion hole is unlikely to catch up with the fatigue crack, and the fatigue crack grows to the critical crack length, resulting in structural failure;
Situation 2.2, when the crack growth rate at the start of corrosion is less than the corrosion hole growth rate, the corrosion hole follows the fatigue crack. This situation is further divided into the following two situations;
Situation 2.2.1, where the corrosion hole catches up with the fatigue crack, according to the crack growth and corrosion hole growth discipline, the fatigue crack chases the corrosion hole again. chase and finally catch up with the crack, and then the crack will chase the erosion hole again;
Situation 2.2.2, where the corrosion hole does not catch up with the fatigue crack, the calculation process in Situation 2.2.2 is the same as in Situation 2.1.
In Situation 2.2.1, the specific calculation process of the competition phase time is divided into two phases, namely, the phase in which the corrosion hole chases the crack and the phase in which the crack chases the corrosion hole; Calculation is performed by the cyclic replacement calculation method while changing the order according to the season with a time interval of
In the above formula, T ptc is the time of the corrosion hole chasing crack stage in situation 2.2.1, n1 is the end point of the corrosion hole chasing crack phase in the n1th cycle from the time starting point 0 in the calculation process. it means did Then, in the stage where the crack chases the corrosion hole, the calculation is expressed as follows, as in Equation (19),
In the above formula, T ctp is the time of the crack chase the corrosion hole in situation 2.2.1, and n2 means that the end point of the crack chase the corrosion hole step in the n2th cycle in the calculation process has been reached . Thus, the total contention time for situation 2.2.1 is
In Situation 2.1 and Situation 2.2.2, since the corrosion hole does not catch up with the fatigue crack, the competition time between the corrosion hole growth and the fatigue crack growth becomes zero, and the process in which the fatigue crack grows to the critical crack length is the bridge. becomes a stage of destruction of the structure, which ultimately results in the destruction of the structure;
In the calculation process of each competition step, the situation in which corrosion hole growth causes structural failure is determined at an interval of 0.25 years, but the ultimate state equation in which corrosion hole causes structural failure is as follows,
In the above formula, F(A S (t),X) Z is the ultimate state equation in which corrosion holes cause structural failure, M(A S (t),X) R is the structural bending capacity equation, and As(t ) is S (t) is the rebar residual cross-sectional area, X is a random variable including structural construction parameters, building material performance, M(X) S is the bending moment due to vehicle load and structure self-weight, formula (23) ), the structural bending capacity becomes smaller than the bending moment due to the vehicle load and the structure's own weight due to the corrosion hole depth at a specified time point t.
The stage where the competition stage ends and the fatigue crack grows to the critical crack length is the structural failure stage. First, it is determined in which season the end time of the competition stage belongs, and then the order is changed according to the season with an interval of 0.25 years while calculating the crack extension time using the cyclic replacement calculation method. If the end time of the competition phase is summer, the time for the fatigue crack to grow to the critical crack length is expressed as:
In the above formula, T failure is the failure step time, a 1 , a 2 , a 3 , and a 4 are the crack lengths at the end of the four stages of summer, autumn, winter, and spring, respectively, and a c is the critical crack length. and as can be obtained from the fracture toughness and the applied load of the material, c a, b, c, d refers to taking the value from c a, c b, c c, c d and, m a, b, c, d is m a, m b, m c , means takes a value from the m d, and Δkth, a, b, c, d is a K th, a, b, c , d are Δ K th, a, Δ K th ,b , means taking a value from ΔK th,c , ΔK th,d ,
The total service life of reinforced concrete bridges is,
In the above formula, T life is the total life of the reinforced concrete bridge.
상기 방법은,
봄, 여름, 가을, 겨울의 환경 특징을 대상으로 각각 순수 분무 환경, 순수 환경, 저농도 염화물 용액 환경 및 고농도 염화물 용액 환경의 철근 피로 크랙 확장 실험을 수행함으로써, 다양한 지리적 환경의 각 계절 환경에 대하여 더욱 세밀하고 깊은 시뮬레이션을 수행하는 단계; 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 계절성 부식 및 피로 결합 작용 하의 철근 콘크리트 교량 수명 예측 방법.According to claim 1,
The method is
By performing rebar fatigue crack expansion experiments in a pure spray environment, a pure environment, a low concentration chloride solution environment, and a high concentration chloride solution environment for the environmental characteristics of spring, summer, autumn, and winter, respectively, it is better for each seasonal environment in various geographical environments. performing detailed and deep simulations; Reinforced concrete bridge life prediction method under seasonal corrosion and fatigue bonding action, characterized in that it further comprises a.
상기 방법은,
수치 상 연도수의 소수 자리가 [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75) 및 [0.75,1)의 네개 구간에 포함될 때 각각 봄, 여름, 가을 겨울의 네개 계절에 대응되도록 하여 다양한 지리적 환경에 대한 분석을 수행하되, 사계절의 시간 상에서의 구분은 대응되는 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 계절 변화를 고려한 철근 콘크리트 교량 수명 예측 방법.
According to claim 1,
The method is
When the decimal place of the numerical year is included in the four intervals of [0,0.25), [0.25,0.5), [0.5,0.75) and [0.75,1), it corresponds to the four seasons of spring, summer, autumn and winter, respectively. A method for predicting the lifespan of a reinforced concrete bridge considering seasonal changes, characterized in that the analysis of various geographical environments is performed, but the division on the time of the four seasons can be adjusted correspondingly.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811001739.9A CN109827855B (en) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | Method for predicting service life of reinforced concrete bridge under seasonal corrosion and fatigue coupling action |
| CN201811001739.9 | 2018-08-30 | ||
| PCT/CN2019/094296 WO2020042753A1 (en) | 2018-08-30 | 2019-07-02 | Method for predicting service life of reinforced concrete bridge under conditions of seasonal corrosion and fatigue coupling |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200026877A KR20200026877A (en) | 2020-03-11 |
| KR102306943B1 true KR102306943B1 (en) | 2021-09-30 |
Family
ID=66859509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207000323A KR102306943B1 (en) | 2018-08-30 | 2019-07-02 | Method of Predicting Reinforced Concrete Bridge Lifetime Under Seasonal Corrosion and Fatigue Bonding Actions |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102306943B1 (en) |
| CN (1) | CN109827855B (en) |
| WO (1) | WO2020042753A1 (en) |
Families Citing this family (44)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109827855B (en) * | 2018-08-30 | 2022-01-07 | 长沙理工大学 | Method for predicting service life of reinforced concrete bridge under seasonal corrosion and fatigue coupling action |
| CN110361318B (en) * | 2019-06-04 | 2020-09-01 | 浙江大学 | Steel bridge deck corrosion fatigue coupling test method and device thereof |
| CN110390165B (en) * | 2019-07-23 | 2021-03-30 | 福州大学 | Method for calculating stress concentration coefficient of concrete filled steel tube welding intersecting node |
| WO2021095166A1 (en) * | 2019-11-13 | 2021-05-20 | 日本電信電話株式会社 | Estimation method, estimation device, and program |
| CN111539142B (en) * | 2020-04-20 | 2023-12-22 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | Pipeline crack propagation driving force calculation method and system |
| CN113933231B (en) * | 2020-06-29 | 2024-05-10 | 广东省路桥建设发展有限公司 | Rapid test method for corrosion resistance of tunnel lining concrete |
| CN111859736B (en) * | 2020-06-29 | 2024-03-26 | 郑州大学 | Service performance evaluation method under complex environment with multiple diseases of pipeline |
| CN111797456B (en) * | 2020-06-30 | 2023-11-03 | 北京石油化工学院 | Prediction method for mechanical property degradation rule of post-rust steel bar |
| CN111931647B (en) * | 2020-08-10 | 2024-02-02 | 西安建筑科技大学 | Steel structure surface rust pit identification, extraction and evaluation equipment, method and storage medium |
| CN111985027B (en) * | 2020-08-13 | 2023-09-01 | 宁波大学 | Method for calculating bending-resistant bearing capacity of composite beam |
| CN112033885A (en) * | 2020-09-16 | 2020-12-04 | 广西大学 | Device and method for measuring steel bar deactivation critical chloride ion concentration in cement-based material |
| CN112179834B (en) * | 2020-09-18 | 2023-02-14 | 天津大学 | Structural member cooperative acceleration test method considering corrosion and fatigue coupling effects |
| CN112070630A (en) * | 2020-09-18 | 2020-12-11 | 中铁济南工程建设监理有限公司 | BIM technology-based reinforcing steel bar full life cycle management method |
| CN112565593B (en) * | 2020-11-23 | 2021-10-15 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | Dynamic reliability analysis method for space focusing mechanism |
| CN112683710B (en) * | 2020-12-02 | 2024-04-16 | 大连理工大学 | Test device for accelerated corrosion of reinforced concrete bridge plate under chloride ion corrosion |
| KR102479756B1 (en) | 2020-12-18 | 2022-12-22 | 한국과학기술원 | Predictive method of steel corrosion of reinforced concrete structures exposed to high pressure immersion environment |
| CN112730211B (en) * | 2020-12-24 | 2022-08-02 | 浙江华电器材检测研究所有限公司 | Method and device for estimating fatigue life of industrial pure aluminum wire |
| CN113065224B (en) * | 2021-03-05 | 2022-05-17 | 天津大学 | Deep sea pipeline crack propagation monitoring and reliability evaluation method based on image recognition |
| CN113219149A (en) * | 2021-04-26 | 2021-08-06 | 苏州热工研究院有限公司 | Method for evaluating environment-promoted fatigue life of metal part of nuclear power plant |
| CN113255035B (en) * | 2021-05-17 | 2024-04-02 | 西安电子科技大学 | Method for fusing monitoring data of small and medium-sized bridges |
| CN113538871B (en) * | 2021-07-20 | 2022-06-28 | 山西新华防化装备研究院有限公司 | Failure alarm device and method for liquid-tight protective clothing |
| CN113656865B (en) * | 2021-07-28 | 2023-11-28 | 武汉理工大学 | Method for nondestructive evaluation of failure probability of current state of GFRP reinforced concrete member |
| CN113740140B (en) * | 2021-07-30 | 2024-03-22 | 淮浙电力有限责任公司凤台发电分公司 | Failure risk grade acquisition method for ferritic steel welded joint for thermal power plant |
| CN113591355B (en) * | 2021-08-06 | 2022-03-11 | 中山政数大数据科技有限公司 | Bridge inhaul cable steel wire corrosion degree intelligent automatic measuring platform based on big data |
| CN114065356B (en) * | 2021-11-19 | 2024-06-28 | 长安大学 | Method for predicting service life of bridge pier concrete in saline soil area |
| CN114254533B (en) * | 2021-12-02 | 2022-11-01 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | Method for examining influence and prediction of fatigue vibration on fixed angle of product group component |
| CN114398775B (en) * | 2022-01-04 | 2022-08-16 | 交通运输部公路科学研究所 | Concrete beam service life prediction method considering cracking damage step stiffness |
| CN115436264A (en) * | 2022-02-17 | 2022-12-06 | 武汉科技大学 | Test process and short-term and long-term mechanical property research of dry-wet cycle-external loading component |
| CN114564868B (en) * | 2022-03-07 | 2023-05-12 | 中国海洋大学 | Anchor chain fatigue life prediction method |
| CN114609358B (en) * | 2022-03-24 | 2023-06-06 | 西南科技大学 | Residual performance evaluation method for existing rust steel structure |
| CN115130177B (en) * | 2022-06-17 | 2024-04-26 | 中南大学 | Ballastless track stress analysis method based on concrete shrinkage creep model |
| CN115438403A (en) * | 2022-08-22 | 2022-12-06 | 东南大学 | Method for evaluating fatigue damage and service life of bridge structure under multi-factor coupling effect |
| CN115422639B (en) * | 2022-09-02 | 2023-08-01 | 北京科技大学 | Service state simulation and service life prediction method for underground engineering structure in corrosion environment |
| CN115600385B (en) * | 2022-09-29 | 2023-05-23 | 东南大学 | Near-field dynamics simulation method for breaking process of ultra-high performance concrete |
| CN115358093B (en) * | 2022-10-18 | 2023-02-28 | 河南卫华重型机械股份有限公司 | Method for monitoring cracks of main beam of bridge crane in real time |
| CN116796592B (en) * | 2023-05-25 | 2024-01-23 | 东南大学 | Concrete service life calculation method taking protection and repair effects into consideration in plateau environment |
| CN116678775B (en) * | 2023-06-01 | 2024-03-15 | 天津大学 | Corrosion fatigue evaluation method considering environmental corrosion and continuous medium mechanical damage evolution law |
| CN116973294B (en) * | 2023-06-01 | 2024-03-12 | 天津大学 | Corrosion fatigue test method considering matching relation between environmental corrosion rate and load history |
| CN117249801B (en) * | 2023-09-21 | 2024-07-12 | 深圳市水务工程检测有限公司 | Dam deformation monitoring management system and method based on big data |
| CN117592149B (en) * | 2023-10-20 | 2024-09-10 | 江苏高速公路工程养护技术有限公司 | Steel bridge surface fatigue evaluation method, system, equipment and medium based on real bridge monitoring |
| CN117743949B (en) * | 2024-02-21 | 2024-05-17 | 山东科技大学 | Method and equipment for predicting service life and operating and maintaining submarine oil and gas pipeline |
| CN117803375B (en) * | 2024-02-26 | 2024-05-24 | 中海油田服务股份有限公司 | Method, device, equipment and medium for treating lateral porous erosion damage of tubular column |
| CN118036409B (en) * | 2024-04-11 | 2024-06-25 | 江西省水利科学院(江西省大坝安全管理中心、江西省水资源管理中心) | Method for monitoring aqueduct structural stress |
| CN118362493B (en) * | 2024-06-19 | 2024-08-27 | 实链检测(浙江)有限公司 | Step-in high-low temperature composite salt spray test method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003161693A (en) | 2001-11-27 | 2003-06-06 | Kajima Corp | System and method for deterioration evaluation and lifecycle cost, of concrete structure considering meteorological environment, program for the method, and recording medium |
| CN105067457A (en) | 2015-07-06 | 2015-11-18 | 北京航空航天大学 | Corrosion crack expansibility characterization and life estimation method |
| CN105825030A (en) | 2016-04-01 | 2016-08-03 | 长沙理工大学 | Fatigue life assessment method for aged reinforced concrete bridge |
| JP2017173274A (en) | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 株式会社安藤・間 | Method for evaluating proof stress of reinforced concrete structure and proof stress evaluation program |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5482119B2 (en) * | 2009-11-10 | 2014-04-23 | 株式会社Ｉｈｉ | Fatigue damage evaluation method and apparatus |
| JP6543019B2 (en) * | 2013-03-19 | 2019-07-10 | 日立金属株式会社 | Evaluation method of corrosion fatigue life of steel |
| CN103364313B (en) * | 2013-07-08 | 2016-04-20 | 长沙理工大学 | A kind of method determining multifactor effect lower prestress concrete chloride ion diffusion mechanism |
| CN104655459A (en) * | 2013-11-18 | 2015-05-27 | 山东建筑大学 | Experimental method for combined effect of fatigue, carbonization and chlorides on reinforced concrete |
| CN103852414B (en) * | 2014-03-17 | 2016-01-13 | 东南大学 | A kind of bridge corrosion monitoring and life-span prediction method |
| KR101790256B1 (en) * | 2016-03-25 | 2017-10-26 | 강원대학교산학협력단 | Method And Computer Program For Salt Damage Prediction of Reinforced Concrete |
| CN106055784B (en) * | 2016-05-30 | 2018-02-06 | 东南大学 | A kind of steel bridge details crack Propagation appraisal procedure |
| CN106644725A (en) * | 2017-01-04 | 2017-05-10 | 中国水利水电科学研究院 | Experimental device and method for long-term performance of concrete beam under coupling action of environment and load |
| CN107357972A (en) * | 2017-06-23 | 2017-11-17 | 武汉理工大学 | A kind of time-varying Fatigue Reliability of bridge cable class component determines method |
| CN107885933B (en) * | 2017-11-07 | 2021-07-30 | 东南大学 | Pavement structure fatigue cracking numerical simulation method based on extended finite element |
| CN108344614A (en) * | 2018-02-06 | 2018-07-31 | 东南大学 | Experimental rig and method of the measuring temperature to steel wire aging effects under corrosion fatigue |
| CN109827855B (en) * | 2018-08-30 | 2022-01-07 | 长沙理工大学 | Method for predicting service life of reinforced concrete bridge under seasonal corrosion and fatigue coupling action |
-
2018
- 2018-08-30 CN CN201811001739.9A patent/CN109827855B/en active Active
-
2019
- 2019-07-02 KR KR1020207000323A patent/KR102306943B1/en active IP Right Grant
- 2019-07-02 WO PCT/CN2019/094296 patent/WO2020042753A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003161693A (en) | 2001-11-27 | 2003-06-06 | Kajima Corp | System and method for deterioration evaluation and lifecycle cost, of concrete structure considering meteorological environment, program for the method, and recording medium |
| CN105067457A (en) | 2015-07-06 | 2015-11-18 | 北京航空航天大学 | Corrosion crack expansibility characterization and life estimation method |
| JP2017173274A (en) | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 株式会社安藤・間 | Method for evaluating proof stress of reinforced concrete structure and proof stress evaluation program |
| CN105825030A (en) | 2016-04-01 | 2016-08-03 | 长沙理工大学 | Fatigue life assessment method for aged reinforced concrete bridge |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200026877A (en) | 2020-03-11 |
| CN109827855A (en) | 2019-05-31 |
| WO2020042753A1 (en) | 2020-03-05 |
| CN109827855B (en) | 2022-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102306943B1 (en) | Method of Predicting Reinforced Concrete Bridge Lifetime Under Seasonal Corrosion and Fatigue Bonding Actions | |
| Rao et al. | Simplified structural deterioration model for reinforced concrete bridge piers under cyclic loading 1 | |
| CN105825030B (en) | Fatigue life assessment method for aged reinforced concrete bridge | |
| Biondini et al. | Lifetime seismic performance of concrete bridges exposed to corrosion | |
| Mancini et al. | Effect of bond degradation due to corrosion–a literature survey | |
| CN102286916A (en) | Method for determining time varying reliability of prestressed concrete box girder bridge | |
| CN104978490B (en) | A kind of method for predicting Aircraft metal structure calendar life | |
| Liu et al. | Degradation of mechanical behavior of corroded prestressing wires subjected to high-cycle fatigue loading | |
| Chen et al. | Experimental investigation into corrosion effect on mechanical properties of high strength steel bars under dynamic loadings | |
| Thoft-Christensen | Corrosion and cracking of reinforced concrete | |
| Zhao et al. | The bond behaviour between concrete and corroded reinforcement: state of the art | |
| CN107704648A (en) | The service life Forecasting Methodology of cored slab hinge seam based on relative displacement limit equation | |
| Zhou et al. | Numerical simulation approach for structural capacity of corroded reinforced concrete bridge | |
| Hisazumi et al. | Column buckling of corroded steel angles and channels: Experiments and failure mode analyses | |
| Drakakaki et al. | The size effect of rebars, on the structural integrity of reinforced concrete structures, which are exposed to corrosive environments | |
| CN106407734B (en) | A kind of bridge technology state deterioration appraisal procedure introducing parameter lambda | |
| CN113094843A (en) | Solving method for conditional probability of beam bridge evaluation based on Bayesian network | |
| Zaghian et al. | Nonlinear finite element modeling of bridge piers under the combined effect of corrosion, freeze–thaw cycles, and service load | |
| Chen et al. | Symptom-Based Damage Prognosis for Deteriorating RC Bridge Structures | |
| Kouta et al. | Reliability estimation for deteriorating reinforced concrete structures using Bayesian updating | |
| Al-Osta | Reliability-based strength prediction model for corroded reinforced concrete columns and beam-columns | |
| Thoft-Christensen | Modelling of Corrosion Cracks | |
| Val et al. | Determination of remaining service life of reinforced concrete bridge structures in corrosive environments after load testing | |
| Koulouris et al. | The influence of exposed to corrosion length of rebars on fatigue life of RC elements | |
| Thoft-Christensen | Service Life and Maintenance Modelling of Reinforced Concrete Bridge Decks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |