多重环境时间相似理论及其应用.pdf

混凝土结构耐久性学术丛书多重环境时间相似理论及其应用Multiple Environmental Time Similarity Theoryand Its Applications金伟良金立兵李志远著理4、图書酸斜学出版社北京前言事物既具有相对性，又具有绝对性。相对性与绝对性在哲学意义上是一对范畴，在一定的条件下是可以相互转换的。相对性就是有条件的、受制约的、可以改变的意思。在混凝土结构耐久性研究中，如何确定结构的使用寿命是关键问题。通常的做法是通过室内的试块或试件试验，采用一定的科学方法来确定混凝土的耐久性极限状态，进而获得该试块或试件在此状态下的使用寿命。然而，实际的结构在自然环境作用下的使用寿命却都是漫长的，只有通过施加不同的环境条件或材料的种类，才能在试验环境下获得相应的耐久性状况，这就是相对性。而绝对性就是保持与相对性的统一，在“相对”的条件下实现“绝对”的一致性，这在混凝土结构耐久性研究中更是如此。因此，只有正确处理好相对与绝对的统一，才能使得混凝土结构耐久性的评估与寿命预测的研究具有理论价值和实际意义。2002年前后，举世瞩目的杭州湾跨海大桥正在设计与建造当中，而这一世界级的巨大工程的设计使用年限要求达到100年，这在当时国内的土建工程中是首次提出。尽管混凝土的主体结构（如桥墩、承台、立柱）都已经过试块的耐久性试验验证，表明混凝土的耐久性将大于100年的设计年限，但缺乏类似工程的验证，这使得该工程项目指挥部对该工程的设计使用年限为100年一直持有谨慎的态度。为了更加科学地把握混凝土结构的耐久性，大桥工程项目指挥部就把100年的桥梁设计使用年限作为该工程的重大科研项目来对待，并委托浙江大学来完成。面对这一重大科研项目，我们进行了认真的思考，分析了各种可行的方法，经过苦思冥想，提出了“杭州湾跨海大桥室内试验乍浦港”的试验方案，来验证杭州湾跨海大桥的混凝土结构耐久性问题。在该科研方案中，我们试图构造两个环境条件相似，即将与杭州湾跨海大桥同环境条件相似的乍浦港作为真实的环境条件相似，而将乍浦港码头结构采用的混凝土材料与杭州湾跨海大桥所采用的混凝土材料在室内人工环境试验箱中进行同环境条件相似的试验，从而通过类比，可以“真实”地确定杭州湾跨海大桥混凝土构件的使用年限。这就是混凝土结构耐久性的多重环境时间相似理论产生的基本思想和工程意义。目前，这一创新性的理论已得到了工程的验证，其研究成果作为“强潮海域跨海大桥建设关键技术”之一，获得了2011年度国家科学技术进步奖二等奖，并在国内类似的重大桥梁工程中得到推广和应用。若要将对于给定的工程进行的多重环境时间相似理论推广到具有多个工程对象、多个参照物和多种室内试验环境条件的更为一般的情况，就需要引入相似理论、相对信息理论和可靠度理论的知识。所幸的是，作者曾于1991年获得德国洪堡基金资助，专题研究过工程结构可靠性中的不确定性问题，将相对论引入信息理论，建立了基于相对信息的可靠度不确定性分析方法。因此，将相对信息理论、相似理论与结构可靠度理论相结合，构造更为广泛的、一般意义上的多重环境时间相似理论显得更具有学术价值。应当i多重环境时间相似理论及其应用说，多重环境时间相似理论不仅起源于混凝土结构耐久性的验证性试验和评估，还适用于土木工程中地震作用响应、动力分析和疲劳分析等工程试验与评估，具有重要的理论意义和工程应用价值。本书是在金立兵博士的学位论文“多重环境时间相似理论及其在沿海混凝土结构耐久性中的应用”和李志远博士的学位论文“基于相对信息多重环境时间相似理论及混凝土耐久性应用”的基础上进行整合形成的，非常感谢博士研究生张凯的认真整合和誊写。感谢浙江大学结构工程研究所的老师和研究生对此理论与应用所做出的贡献。感谢时任杭州湾跨海大桥总指挥王勇同志、副总指挥兼总工程师吕忠达同志的大力支持，他们的支持使得这一理论得以产生和应用。同时，感谢国家自然科学基金委员会重点项目“氯盐侵蚀环境的混凝土结构耐久性设计与评估基础理论研究”(50538070)的大力支持，使得该理论得以完善和发展。书中不当之处在所难免，谨请指正。全伟灵2019年2月于求是园