介绍了混凝 土结构承载能力的退化模型 ，基于承载能力限值的混凝土结构耐久性寿命 T=t +z：。确定 了退化模型水平段时间( 。)，
h=min(Tco2，Ta-，Tso,~-，To)，并确定 了z ，7 ， z_，％；建立 了锈蚀钢筋混凝土受弯构件正截面承 载力计算模 型、钢筋锈 蚀截面损失率计算
模型 、杂散电流腐 蚀下钢筋锈蚀截面损失率计算模型 、腐蚀混凝土轴心抗压强度计算模型 ，确定了退化模 型下 降段时 间( )；给 出了杂散电
流和氯离子与混凝 土的力学性能退化关系。
关键词 ： 盾构隧道 ；混凝土管片 ；退化模 型 ；耐久性 ；承载力
中图分类号 ： TU528．7 文献标 志码 ： A 文章编号 ： 1002～3550(2012)07—0108—06
Service life prediction method of concrete segments of shield tunnel
LIUShu-guang ，YUHong-fa ，JIANGDa-hu ，L／Qiang1,3 LUYi—tingI,MAHao-xia
(1．DepartmentofCivilEngineering，NanjingUniversityofAeronautics andAstronautics，Nanjing210016，China；2．JiangyinArchitectectral
De signandResearchCo．，Ltd．，Jiangyin 214431，China；3．ZhejiangCollege ofConstru~ion，Hangzhou 311231，China)
Abstract： Introducestheconcrete structureofcarryingcapacityofdegradationmodel，basedonthecapacityofconcrete structure enduranceinlife
T=tl竹2．Sure the degradation model level period oftime(t1)，t~---min(Tco2，To-，Tso,~-，％)，and ascretain the Too：，z ，‰ }，TD；establish the corroded re．
infomedconcreteflexuralmembersbearing capacity calculationmodelofnormal section，andrust corrosion sectionloss calculationmodel and stray
currentcorrosionunder sectionlosscalculationmodel，corrosionaxisofconcrete compressive strength calculationm odel，make surethedegradation
modelfor sometimedown(t2)；givesthe straycurrentandchlorideionsanddegradationofthemechanicalpropertiesofconcrete relations．
Keywords： shieldtunnel segment；degradationmodel；durability；bearing capacity
O 引 言
混凝土管片是盾构法施工隧道的主要受 力构 件 ，盾构 隧道
混凝土管片 由于其特殊的工作环境 ，管片结构 的内部存在碳 化
作用【”，管 片结 构的外部可能受 到环境水土对 混凝土 的硫酸 盐
腐蚀作用闭，以及氯离子对钢筋的锈蚀作 用四；对于地铁 隧道 ，混
凝 土管 片还存在着杂散 电流对钢筋锈蚀 的加速破坏 H，因而其
破坏作用甚至存在碳化、杂散电流、硫酸盐腐蚀和氯盐锈蚀及
其耦合破坏。无论是碳化引起、氯离子扩散引起或者杂散电流引
起的钢筋锈蚀，或者混凝土发生腐蚀破坏，以及钢筋锈蚀与混凝
土腐蚀 同时发生 的情形 ，都将会 导致 钢筋混凝 土结构 的承载能
力的降低，因此，研究盾构隧道混凝土管片在复杂工作环境下的
服役寿命 问题很有必要 。本文依据现有的混凝 土结构 耐久性知
识，基于混凝土结构的承载力的劣化规律 ，建立了盾构隧道混凝
土管片的承载力退化模型，可 以用于这种特殊结构 的寿命设计。
1 承载力退化模 型的建立
根据 已有 的锈蚀钢筋强度衰减模型网和混凝土腐蚀强度劣
化模型网，建立混凝土结构承 载能力退化模 型 ，如 图 1所示 。该
P
瞄
服 役 寿 命
图 1 盾构隧道混凝土管片的承载力退化模型示意图
模型由诱导期(水平段 )和劣化期(下降段)构成 ，其中诱导期的
时 间长度 由碳化 、氯离子扩散或者杂散电流以及这些耐久性 因
素的耦合作用引起钢筋开始锈蚀的时刻、或者是硫酸盐腐蚀导
致混凝土强度开始下 降的时刻来确定 ；而劣化期则是 由不 同耐
久性因素及其耦合作用引起钢筋锈蚀导致钢筋强度的降低速
率和截面损失速度、硫酸盐腐蚀导致混凝土强度的降低速率来
确 定 ，诱 导期 的曲线形 状 由锈蚀钢 筋屈服强度 、抗 拉强度 以及
腐蚀混凝土的抗压强度的衰减理论方程或经验公式决定。当承
载力下降到极限状态时 ，认为该结构的服役寿命终止 ，结构失效 。
根据 图 1，基于承载力极 限状 态的混凝土结构 的耐久性 寿

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