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本文从基于实际工程的调查、检测和分析,发现变电站混凝土构架存在杂散电流对其耐久性的影响,并结合沿海氯离子环境,就变电站混凝土构架损伤调查与杂散电流作用、杂散电流环境下混凝土构架钢筋与混凝土性能退化、沿海变电站环境氯离子侵蚀混凝土、沿海变电站混凝土构架耐久性寿命等问题开展研究,取得了以下主要研究成果:(1)对136座变电站进行了调查与检测评估分析,分析了混凝土构架主要病害的表现形式,对变电站构架构件进行了可靠性检测统计,进行了电与非电环境等情况混凝土构件耐久性损伤对比,得出杂散电流是引起混凝土构架耐久性降低重要因素的结论。分析了变电站混凝土构架杂散电流的形成,提出了杂散电流引发钢筋锈蚀的腐蚀速率计算式。(2)对杂散电流环境下混凝土构架钢筋性能退化进行了研究,根据能斯特方程和Faraday电解第一定律以及质量和能量守恒定律建立了钢筋锈蚀修正模型。通过研究杂散电流以及Cl~-耦合情况下钢筋的锈蚀机理,建立了二者耦合时钢筋的锈蚀模型,并得到了在考虑氯离子环境下,钢筋的腐蚀量历时变化计算公式。(3)进行了杂散电流导致钢筋锈蚀的试验,以及与Cl~-耦合情况下钢筋锈蚀的试验。基于质量和能量守恒定律提出了试验方法,设计了整个试验及其试验装置。试验研究了杂散电流导致钢筋锈蚀的规律,以及与Cl~-耦合情况下钢筋锈蚀的规律,并试验验证了本文建立的理论模型和计算精度。(4)对杂散电流环境下混凝土构架混凝土劣化进行了研究。基于Faraday电解第一定律和内力平衡分析,得到了锈胀应力产生时间及其锈蚀深度历时变化模型,通过研究混凝土开裂前后钢筋锈胀应力发展全过程,得到了开裂临界锈胀应力和开裂时的钢筋锈蚀深度。并建立了从混凝土中锈胀力产生到开裂的混凝土抗压强度和混凝土弹性模量历时模型。(5)针对沿海变电站混凝土构架的表面Cl~-浓度,分别在无杂散电流和有杂散电流情况下开展分析和试验研究。试验研究得到了混凝土表面Cl~-浓度累积受杂散电流、沿海大气环境氯离子浓度等的影响规律,并分别建立了其与杂散电流、沿海大气环境氯离子浓度等的关系式,综合反映各影响因素,并建立了其在沿海大气环境和沿海变电站环境的时变模型。(6)通过沿海环境氯离子对混凝土侵蚀的时变分析,分别建立了边界和扩散历程的稳态和非稳态情形时的氯离子对混凝土侵蚀的时变模型。试验研究得到了沿海大气环境Cl~-扩散系数和Cl~-对混凝土侵蚀的时变规律。探索出混凝土表面的Cl~-浓度与Cl~-扩散系数二者之间的时变规律具有相关性。(7)通过杂散电流环境氯离子对混凝土侵蚀的时变分析,建立了考虑氯离子扩散历程时变性的杂散电流环境氯离子对混凝土的侵蚀时变模型,提出了同时考虑边界和扩散历程非稳态情形时的杂散电流环境氯离子对混凝土侵蚀的时变模型。试验研究得到了沿海变电站环境Cl~-扩散系数和Cl~-对混凝土侵蚀的时变规律。试验研究得到杂散电流作用对氯离子扩散的影响系数γ_z与电流电压强度的关系式。(8)针对沿海变电站环境氯离子对混凝土的侵蚀,进行了变电站混凝土构架系统及其构件的耐久性寿命研究。建立了基于多种失效模式的构件或者构件截面耐久性寿命最弱链模型计算公式:建立了构架系统与构件或者构件截面的耐久性寿命关系,建立了系统耐久性寿命分析理论;提出了串联、并联、混联和复杂系统时,结构系统耐久性使用年限计算方法。