城市公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)碳化壽命可靠度預(yù)測模型

李　忠,劉　偉

(1．蘭州理工大學(xué)甘肅省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實驗室,甘肅蘭州　730050; 2．蘭州理工大學(xué)西部土木工程防災(zāi)減災(zāi)教育部工程研究中心,甘肅蘭州　730050)

城市公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)碳化壽命可靠度預(yù)測模型

李忠1,2,劉偉1

(1．蘭州理工大學(xué)甘肅省土木工程防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實驗室,甘肅蘭州730050; 2．蘭州理工大學(xué)西部土木工程防災(zāi)減災(zāi)教育部工程研究中心,甘肅蘭州730050)

影響城市隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性的因素復(fù)雜,保護(hù)層厚度、溫濕度、CO2濃度以及混凝土強(qiáng)度等因素對襯砌結(jié)構(gòu)服役壽命有著顯著的影響.分析城市隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性服役壽命影響因素的概率分布特征,提出基于碳化經(jīng)驗公式的耐久壽命概率預(yù)測方法.根據(jù)可靠度理論,基于結(jié)構(gòu)的可靠指標(biāo)提出了結(jié)構(gòu)的服役壽命預(yù)測方法,該方法彌補(bǔ)了現(xiàn)有模型在參數(shù)取值方面的不足,并且能夠滿足對結(jié)構(gòu)整體壽命預(yù)測的要求.建立可靠指標(biāo)與時間的關(guān)系,預(yù)測襯砌結(jié)構(gòu)的失效時間,以此作為結(jié)構(gòu)的耐久壽命,完善了混凝土結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測方法.

隧道襯砌;耐久性;壽命預(yù)測;概率分布;碳化

引用格式:Li Zhong,Liu Wei．Reliability Forecasting Model of Carbonization Durability of Tunnel Lining StrucG ture of Urban Highway[J]．Journal of Gansu Sciences,2016,28(2):47G52．[李忠,劉偉．城市公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)碳化壽命可靠度預(yù)測模型[J]．甘肅科學(xué)學(xué)報,2016,28(2):47G52．]

鋼筋混凝土中的鋼筋銹蝕導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性失效,使得建筑結(jié)構(gòu)不能滿足使用要求.在一般大氣環(huán)境下,混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層的碳化作用是鋼筋銹蝕的前提條件.城市公路隧道作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施,隧道襯砌結(jié)構(gòu)耐久性破壞影響因素眾多,但由于空間比較封閉,車流量大,汽車排放的尾氣對襯砌結(jié)構(gòu)的碳化腐蝕作用是城市公路隧道襯砌耐久性破壞的主要因素.分析襯砌結(jié)構(gòu)碳化作用的影響因素,對襯砌結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測和耐久性評估具有重要意義.

當(dāng)前,混凝土結(jié)構(gòu)的碳化作用研究取得了一定的研究成果,Papadakis[1]根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)中可碳化物質(zhì)質(zhì)量守恒求解碳化深度微分方程,得出混凝土結(jié)構(gòu)碳化深度與時間的平方根成線性關(guān)系.李海濤[2]通過試驗研究了不同水灰比、水泥及添加劑的混凝土試塊碳化深度影響,得出混凝土試塊的經(jīng)驗碳化深度公式.金祖權(quán)等[3]研究不同荷載作用下混凝土試塊的碳化深度,分析了荷載對混凝土碳化作用的影響.衛(wèi)軍等[4]根據(jù)混凝土碳化與熱傳導(dǎo)的相似性,實現(xiàn)有限元軟件對混凝土碳化深度的數(shù)值模擬,并運(yùn)用確定性方法分析混凝土結(jié)構(gòu)的碳化作用及其影響因素,提出混凝土結(jié)構(gòu)碳化深度預(yù)測模型,這為城市公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測奠定了理論基礎(chǔ).混凝土作為非均質(zhì)建筑材料,隨著環(huán)境條件的差異性,碳化深度應(yīng)作為隨機(jī)變量,并滿足特定的概率分布[5].確定性預(yù)測模型不能合理地解決不確定性因素引起的隨機(jī)和變異等問題,與結(jié)構(gòu)的實際壽命存在較大誤差[6].有關(guān)其耐久性時變可靠度研究已取得重大進(jìn)展,將結(jié)構(gòu)抗力和作用進(jìn)行隨機(jī)變量處理,建立可靠度計算模型,滿足了不確定性因素的隨機(jī)變異問題.研究著重分析城市公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)碳化影響因素的概率分布特征,討論襯砌結(jié)構(gòu)功能函數(shù)隨機(jī)過程,運(yùn)用時變可靠度理論和數(shù)理統(tǒng)計分析方法,分析混凝土結(jié)構(gòu)不同失效準(zhǔn)則下的失效可靠度,建立可靠度與結(jié)構(gòu)壽命預(yù)測的關(guān)系,建立基于可靠度準(zhǔn)則的城市公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)服役壽命預(yù)測模型.

1　襯砌結(jié)構(gòu)碳化的確定性方法

混凝土作為堿性材料,對鋼筋起到保護(hù)作用.但是空氣中的CO2滲入混凝土,并與混凝土中的可碳化物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),致使鋼筋表面處的堿度降低,最終鋼筋的鈍化膜破壞,鋼筋銹蝕造成結(jié)構(gòu)失效破壞.混凝土結(jié)構(gòu)碳化作用失效過程可以分為鋼筋開始銹蝕、保護(hù)層開裂和保護(hù)層脫落三個階段,針對不同的工程結(jié)構(gòu),可以分別將三個階段作為結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)(見圖1).城市公路隧道作為重要的基礎(chǔ)設(shè)施,鋼筋銹蝕導(dǎo)致保護(hù)層開裂作為襯砌結(jié)構(gòu)正常使用極限狀態(tài),保護(hù)層脫落可以作為結(jié)構(gòu)承載能力極限狀態(tài).

圖1　混凝土中的鋼筋銹蝕狀態(tài)Fig．1　Corrosion status of reinforcing steel bar in concrete

從圖1可以得出結(jié)構(gòu)服役壽命與三個極限狀態(tài)的關(guān)系為其中:T1為從建筑物投入使用到混凝土中的鋼筋因碳化開始發(fā)生銹蝕的耐久性壽命;T2為從混凝土中鋼筋開始銹蝕到混凝土保護(hù)層開始銹脹開裂的耐久性壽命;T3為從混凝土開裂到裂縫寬度達(dá)到不容許的寬度或者保護(hù)層剝落的耐久性壽命;t2為從建筑物投入使用到混凝土保護(hù)層開始順筋銹脹開裂的耐久性壽命;t3為從建筑物投入使用到裂縫寬度達(dá)到不容許的寬度或者保護(hù)層剝落的耐久性壽命.

基于可碳化物質(zhì)質(zhì)量守恒,Papadakis建立微分方程組形式的數(shù)學(xué)模型[1],根據(jù)假設(shè)邊界條件求解微分方程組.國內(nèi)學(xué)者基于混凝土快速碳化試驗提出碳化深度預(yù)測修正模型.混凝土結(jié)構(gòu)碳化深度與時間平方根成正比例關(guān)系,其計算式為其中:C為保護(hù)層厚度(mm);k為混凝土碳化系數(shù)(mm/a2).

2　預(yù)測模型影響因素概率分布特性

混凝土結(jié)構(gòu)確定性壽命預(yù)測模型沒有考慮碳化因素的概率分布特性以及材料的隨機(jī)性,確定性方法預(yù)測模型得到研究的是某具體點(diǎn)上的碳化深度預(yù)測,對結(jié)構(gòu)的整體壽命預(yù)測存在著局限性.城市隧道襯砌結(jié)構(gòu)碳化作用服役壽命與碳化擴(kuò)散系數(shù)、保護(hù)層厚度、CO2臨界濃度和表面濃度有關(guān).以混凝土碳化耐久壽命的概率分析為目的,通過數(shù)理統(tǒng)計分析得出碳化服役壽命因素概率分布特征.另外,根據(jù)碳化因素的分布特征,可以求解出襯砌結(jié)構(gòu)隨時間變化的可靠度指標(biāo)和可靠度指標(biāo)曲線.此時,混凝土襯砌結(jié)構(gòu)服役壽命可以定義為可靠度低于規(guī)定值的時間點(diǎn),通過分析研究結(jié)構(gòu)的作用和抗力的概率分布特性,建立基于可靠度準(zhǔn)則的襯砌結(jié)構(gòu)碳化作用壽命預(yù)測模型.

2．1保護(hù)層概率特性(X)

目前國內(nèi)外實際工程調(diào)查表明,混凝土結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度服從正態(tài)分布.美國Virginia學(xué)院對橋梁進(jìn)行工程調(diào)查,建立了基于侵蝕因子概率特性的壽命預(yù)測模型[7],對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)橋梁保護(hù)層厚度服從正態(tài)分布.某隧道襯砌結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度概率見圖2,對其進(jìn)行正態(tài)分布T檢驗,正態(tài)分布擬合密度函數(shù)見圖3.

圖2　保護(hù)層厚度頻數(shù)分布圖Fig．2　Chart of frequency distribution of thickness of protective layer

圖3　襯砌結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度正態(tài)擬合密度函數(shù)Fig．3　Normal fitting density function of thickness ofprotective layer of lining structure

襯砌保護(hù)層厚度T檢驗表明保護(hù)層厚度服從正態(tài)分布.襯砌結(jié)構(gòu)保護(hù)層T檢驗公式為其中:t為樣本平均值與總體平均值的離差統(tǒng)計量;?x為樣品平均值;σx為樣本標(biāo)準(zhǔn)差;n為樣本容量;μ為總體平均值,我們根據(jù)隧道襯砌結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度規(guī)定取值為55 mm.

2．2擴(kuò)散系數(shù)分布(De)

隧道內(nèi)溫濕度變化不大,對擴(kuò)散系數(shù)的影響不明顯,文獻(xiàn)[8]中表明溫度對混凝土CO2擴(kuò)散系數(shù)沒有較大影響.襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部穩(wěn)定后可以將擴(kuò)散系數(shù)考慮為常量.目前關(guān)于CO2擴(kuò)散系數(shù)分布特征的研究結(jié)果并不統(tǒng)一,李永和[9]認(rèn)為CO2擴(kuò)散系數(shù)服從正態(tài)分布,并給出CO2擴(kuò)散系數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差計算方法.文獻(xiàn)[10]中指出混凝土侵蝕因子的擴(kuò)散系數(shù)分布滿足正態(tài)分布或其他分布類型.當(dāng)可靠度β為1．5~1．8時,對應(yīng)的失效概率為0．023~ 0．158,抗力和作用效應(yīng)的概率分布形式對結(jié)構(gòu)失效概率的計算結(jié)果影響不明顯.28天齡期的混凝土快速碳化實驗的擴(kuò)散系數(shù)統(tǒng)計結(jié)果表明,混凝土結(jié)構(gòu)CO2擴(kuò)散系數(shù)服從均勻分布見圖4.

我們認(rèn)為在實際應(yīng)用中可以根據(jù)工程調(diào)查結(jié)果選擇合適的分布類型,隧道襯砌結(jié)構(gòu)CO2擴(kuò)散系數(shù)不能與正態(tài)分布擬合,其主要原因是襯砌結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布不均勻.在襯砌結(jié)構(gòu)受壓區(qū),CO2擴(kuò)散比較慢,擴(kuò)散系數(shù)偏小;反之,襯砌結(jié)構(gòu)拉應(yīng)力區(qū)CO2擴(kuò)散系數(shù)偏大.通過應(yīng)力影響系數(shù)來考慮不同應(yīng)力對隧道襯砌結(jié)構(gòu)碳化擴(kuò)散系數(shù)的影響.

圖4　CO2擴(kuò)散系數(shù)頻數(shù)分布圖Fig．4　Chart of frequency distribution of CO2diffusion coefficient

2．3CO2臨界濃度(Ccr)

臨界濃度是離子侵蝕混凝土結(jié)構(gòu)造成耐久性失效的重要標(biāo)志.目前,混凝土結(jié)構(gòu)離子侵蝕腐蝕的離子臨界濃度研究結(jié)果并不統(tǒng)一.不同環(huán)境下的結(jié)構(gòu)或同結(jié)構(gòu)在不同部位的臨界濃度存在很大差異.混凝土碳化臨界濃度受到眾多因素的影響,如摻料、水灰比、溫濕度、鋼筋表面狀況等,因此襯砌結(jié)構(gòu)的臨界濃度取值存在差異性,在實際工程中襯砌碳化的臨界取值應(yīng)取為集合,而不是一個確切的數(shù)值.

基于特定隧道襯砌結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境,應(yīng)考慮襯砌結(jié)構(gòu)具體的工作狀況和結(jié)構(gòu)形式,襯砌碳化臨界濃度的取值也應(yīng)根據(jù)實際的檢測和模擬試驗,確定其相應(yīng)的臨界濃度概率分布特征.文獻(xiàn)[2]中則采用正態(tài)分布模型建立耐久性壽命預(yù)測模型,我們基于實測和快速碳化實驗數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析,選擇合適的概率分布函數(shù),并測得相應(yīng)的概率參數(shù).

2．4表面CO2濃度(Cs)

表面CO2濃度對其在混凝土中的擴(kuò)散有著重要影響,當(dāng)表面濃度高時,CO2擴(kuò)散系數(shù)會增加,混凝土碳化深度呈線性增加[11].混凝土結(jié)構(gòu)通常是通過濃度分布曲線反推確定結(jié)構(gòu)表面離子濃度,國內(nèi)外研究表明,混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)過長期碳化侵蝕作用后,結(jié)構(gòu)表面CO2濃度趨于飽和,在環(huán)境穩(wěn)定的情況下,其不會發(fā)生劇烈變化,因此隧道襯砌結(jié)構(gòu)表面CO2濃度可以假定為恒定值.隧道內(nèi)部環(huán)境較為封閉,因此隧道襯砌結(jié)構(gòu)的離子濃度可以視為均勻分布,其相應(yīng)的分布參數(shù)則須通過實際檢測和試驗統(tǒng)計分析確定.

3　碳化侵蝕作用下服役壽命分布特征

在分析結(jié)構(gòu)碳化作用主要影響因素概率分布特征的基礎(chǔ)上,利用碳化壽命預(yù)測經(jīng)驗公式得出結(jié)構(gòu)碳化壽命所滿足的概率分布特征函數(shù).通過對結(jié)構(gòu)的檢測參數(shù)進(jìn)行經(jīng)驗壽命預(yù)測公式Monte Carlo模擬,推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)碳化壽命的概率分布特征.表1所列參數(shù)為西北某城市隧道襯砌結(jié)構(gòu)碳化侵蝕參數(shù)分布特征.

表1　某襯砌結(jié)構(gòu)碳化壽命參數(shù)統(tǒng)計Table 1　Statistical table of carbonization service life parameters of certain lining structure

根據(jù)表1中給出的參數(shù)進(jìn)行模擬分析,可以獲得襯砌結(jié)構(gòu)服役壽命分布圖.文獻(xiàn)[12]中通過實際考察認(rèn)為混凝土結(jié)構(gòu)的碳化深度服從正態(tài)分布,得出碳化深度分布的均值和方差的計算方法.根據(jù)某隧道襯砌結(jié)構(gòu)碳化深度檢測和混凝土快速碳化實驗數(shù)據(jù),對混凝土碳化深度公式進(jìn)行模擬,得出襯砌結(jié)構(gòu)碳化壽命的分布曲線,見圖5.襯砌結(jié)構(gòu)碳化壽命呈現(xiàn)出兩端低,中間高的分布態(tài)勢.運(yùn)用MATG LAB(R2010a)正態(tài)分布擬合,得出碳化壽命概率密度函數(shù)(見圖6)與正態(tài)分布吻合.圍巖對隧道的圍壓作用使得襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生分布不均的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力,并在兩個不同的應(yīng)力分布區(qū)域出現(xiàn)碳化深度峰值.

4　襯砌結(jié)構(gòu)碳化作用壽命預(yù)測模型

隨著碳化侵蝕作用的深入,襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性能及其可靠性將會降低.可靠度準(zhǔn)則壽命預(yù)測模型認(rèn)為當(dāng)可靠度低于規(guī)定可靠指標(biāo)時就認(rèn)定結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài),不再滿足結(jié)構(gòu)的正常使用或者承載力要求,結(jié)構(gòu)的服役壽命終結(jié).文獻(xiàn)[2]中提出混凝土結(jié)構(gòu)碳化對應(yīng)的可靠指標(biāo),針對實際工程的結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo),結(jié)合結(jié)構(gòu)安全等級及使用條件進(jìn)行規(guī)定.

圖5　耐久壽命頻數(shù)分布曲線Fig．5　Curve of frequency distribution of service life

圖6　耐久壽命概率密度函數(shù)Fig．6　Probability density function of service life

4．1襯砌結(jié)構(gòu)碳化侵蝕失效模式

襯砌結(jié)構(gòu)碳化侵蝕破壞的重要時間點(diǎn)是鋼筋開始銹蝕,規(guī)定結(jié)構(gòu)開始腐蝕為結(jié)構(gòu)的極限工作狀態(tài).以襯砌結(jié)構(gòu)鋼筋發(fā)生銹蝕為結(jié)構(gòu)失效模型,因此,襯砌結(jié)構(gòu)的碳化最小深度就是其保護(hù)層厚度.結(jié)構(gòu)可靠度定義為結(jié)構(gòu)抗力與作用荷載的差值,結(jié)構(gòu)壽命功能函數(shù)表達(dá)式為

其中:Z(t)為結(jié)構(gòu)可靠度函數(shù);結(jié)構(gòu)抗力C為保護(hù)層厚度;作用荷載D(t)為碳化深度.當(dāng)可靠度函數(shù)Z(t)＜0時,鋼筋開始銹蝕,表明襯砌結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)而失效.

4．2襯砌結(jié)構(gòu)碳化侵蝕可靠指標(biāo)計算

根據(jù)壽命預(yù)測功能函數(shù)定義結(jié)構(gòu)碳化作用正常使用極限狀態(tài)方程為

結(jié)構(gòu)碳化失效概率函數(shù)ρf(t)表達(dá)式為

其中:ρc(x)、ρ′c(x)分別為保護(hù)層厚度的分布函數(shù)和概率密度函數(shù);ρd(x)、ρ′d(x)分別為碳化深度的分布函數(shù)和概率密度函數(shù).運(yùn)用一次二階矩陣求解ρf(t),將T2離散均分為n等份,求解襯砌在設(shè)計使用期內(nèi)的碳化失效概率,各時間段碳化深度為D(ti)(i＝1,2,3,?,n),各時間段結(jié)構(gòu)失效概率為ρf(ti),則有i＝1

式(7)可以計算出設(shè)計壽命周期內(nèi)的失效概率;反之,給定可靠指標(biāo)β0可以求出襯砌結(jié)構(gòu)的服役壽命預(yù)測.

隨機(jī)變量C和D(t)相互獨(dú)立,混凝土碳化深度服從正態(tài)分布,所以功能函數(shù)Z(t)服從正態(tài)分布,其均值和方差為

則概率分布函數(shù)為

結(jié)構(gòu)耐久性失效標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布概率表達(dá)式為

其中:β為規(guī)定可靠指標(biāo).

4．3碳化侵蝕壽命預(yù)測算例分析

西北某大斷面公路隧道工程,地區(qū)年平均溫度13．5℃,平均濕度0．78,局部影響系數(shù)按潮濕室內(nèi)環(huán)境取值1．2.采用鋼筋混凝土二次襯砌,截面厚度55 cm,襯砌結(jié)構(gòu)保護(hù)層厚度實測數(shù)據(jù)和試塊快速碳化實驗碳化深度統(tǒng)計分析結(jié)果見表2,經(jīng)過T檢驗發(fā)現(xiàn)保護(hù)層厚度和碳化深度服從正態(tài)分布.

表2　保護(hù)層厚度和碳化深度統(tǒng)計結(jié)果Table 2　Statistical results of cover thickness and carbonization depth

襯砌結(jié)構(gòu)按照100年的設(shè)計服役壽命均分為20個時間段,每個時間段為5年.由式(11)計算出不同時間段內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)碳化失效概率.根據(jù)式(6)~式(13)計算結(jié)構(gòu)失效概率和可靠度水平,得出襯砌結(jié)構(gòu)碳化作用侵蝕的耐久可靠度與侵蝕時間的關(guān)系(見圖7).該襯砌結(jié)構(gòu)實例的可靠度取值為1．15,服役壽命計算結(jié)果為50~55年,因此襯砌結(jié)構(gòu)要達(dá)到設(shè)計使用壽命須對結(jié)構(gòu)進(jìn)行正常的維護(hù)修繕.

圖7　可靠度與時間的關(guān)系Fig．7　Relationship between reliability and time

運(yùn)用基于可靠度準(zhǔn)則方法對襯砌結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行評估,并對服役壽命進(jìn)行預(yù)測,可以較好的對結(jié)構(gòu)整體壽命進(jìn)行科學(xué)預(yù)測,同時也為結(jié)構(gòu)在使用過程中的維修提供依據(jù).但是該方法對計算參數(shù)精確度依賴較強(qiáng),需在工程實踐中積累相關(guān)數(shù)據(jù),改善計算模型.

5　結(jié)論

(1)基于可靠度準(zhǔn)則方法可以將各種極限狀態(tài)與結(jié)構(gòu)的壽命預(yù)測聯(lián)系起來.該方法預(yù)測結(jié)構(gòu)服役壽命對參數(shù)精確度依賴性較高,并且僅包含了基本的參數(shù),因此在實際應(yīng)用中需要逐步完善參數(shù)分布模型.

(2)襯砌結(jié)構(gòu)碳化作用的影響因素滿足特定的概率分布.通過抽樣統(tǒng)計的方法對模型參數(shù)取值可以更加客觀地反應(yīng)結(jié)構(gòu)整體服役壽命分布狀況.

(3)基于可靠度理論探討襯砌結(jié)構(gòu)碳化侵蝕的壽命預(yù)測方法,建立了可靠指標(biāo)與時間的關(guān)系,定義結(jié)構(gòu)的服役壽命為低于規(guī)定可靠指標(biāo)的時間.相對于其他碳化壽命預(yù)測準(zhǔn)則,該方法可以通過對可靠指標(biāo)的取值來反應(yīng)結(jié)構(gòu)的重要性及其工程環(huán)境狀況,工程應(yīng)用更加直觀.

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Reliability Forecasting Model of Carbonization Durability of Tunnel Lining Structure of Urban Highway

Li Zhong1,2,Liu Wei1
(1．Key Laboratory of Disaster Prevention and Mitigation in Civil Engineering of Gansu Province, Lanzhou University of Technology,Lanzhou 730050,China; 2．Western Engineering Research Center of Disaster Mitigation in Civil Engineering of Ministry of Education, Lanzhou University of Technology,Lanzhou 730050,China)

Factors affecting durability of urban tunnel lining structure are complicated,and the factors,such as thickness of protective layer,the temperature,the humidity,CO2concentration and concrete strength, etc．influence the service life of the lining structure obviously．The probability distribution characteristics of the factors affecting service life of urban tunnel lining structure was analyzed,and the forecasting methG od of the service life probability was proposed in the article based on the carbonization experiential formula．The service life forecasting method of the structure based on the reliable indexes of the structure was proG posed according to the reliability theory,which made up for the shortage of the current model in parameG ters and could satisfy the requirements of forecasting whole service life of the structure．Moreover,the service life forecasting method of the concrete structure was perfected after setting up the relationship beG tween reliable indexes and time,forecasting the failure time of the lining structure and taking it as the servG ice life of the structure．

Tunnel lining;Durability;Forecasting of service life;Probability distribution;Carbonization

U454

A

1004G0366(2016)02G0047G06

10．16468/j．cnkii．ssn1004G0366．2016．02．011．

2015G01G29;

2015G03G23．

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2011BAK12b07);甘肅省自然科學(xué)基金資助項目(1107RJYA276)．

李忠(1980G),男,甘肅榆中人,博士,副教授,研究方向為巖土與地下工程防災(zāi)減災(zāi)．EGmail:lizhong＠lut．cn．

劉偉．EGmail:18109445570＠163．com．