钢绞线锈蚀产物填充及裂缝宽度预测

针对钢绞线锈蚀导致混凝土开裂的现象,通过试验研究钢绞线锈蚀产物在裂缝中的填充及锈胀裂缝的开裂情况,分析箍筋对锈蚀产物填充及混凝土开裂的抑制作用.考虑锈蚀产物填充比例和钢绞线捻制形状等因素,建立锈胀裂缝宽度预测模型,基于试验结果对该模型进行验证.研究表明,锈胀裂缝开裂角的正切值随锈蚀率的增加而增大,箍筋能够有效限制裂缝扩展和铁锈填充.锈蚀产物的填充随裂缝宽度的增加而变化,裂缝宽度达到临界值前,铁锈填充深度随裂缝宽度的增长而增大;裂缝宽度超过临界值后,铁锈填充深度基本保持为常值.建立的模型能够有效地预测锈胀裂缝宽度,合理地考虑铁锈填充可以提高预测模型的精度.     

混凝土保护层锈胀开裂时间的预测方法

钢筋锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂时间是工程技术人员对钢筋混凝土结构进行维修加固决策的关键.为合理准确的预测混凝土保护层锈胀开裂时间,采用厚壁筒理论,假设圆筒内壁钢筋表面位置处存在2条初始径向裂纹,混凝土裂缝尖端的应力强度因子为钢筋与混凝土接触面完全光滑和理想粘结2种情况下应力强度因子的线性组合,通过断裂韧度与最大荷载的关系建立了考虑混凝土结构初始缺陷和微裂缝的临界锈胀力预测模型,进而提出了一种同时考虑界面间隙和钢筋锈损厚度混凝土保护层锈胀开裂时间的预测方法,并对方法的有效性进行了初步验证.该方法的显著特点在于,通过确定实验常数α,既适用于光圆钢筋又适用于变形钢筋情况下的混凝土耐久寿命预测.     

混凝土结构锈胀开裂预测的路径概率模型

针对氯盐环境下服役混凝土结构钢筋锈蚀、锈蚀程度不易检测及混凝土锈致开裂的现状,基于混凝土锈胀开裂过程的随机性,提出一种预测钢筋锈蚀、混凝土锈胀裂缝开展时变特性的概率模型,并编制了计算程序.该模型可以模拟混凝土中钢筋锈胀开裂发展进程的路径,有效评估氯盐侵蚀环境下混凝土结构中钢筋锈蚀状况和锈胀裂缝宽度不同时段的概率分布,同时能估计构件钢筋样本锈蚀百分比.通过对濒海环境下某混凝土桥下部结构的耐久性评估,验证了该模型的准确性.该模型实现了对服役混凝土结构耐久性能的有效预测,评估结果可为工程维修和加固提供理论依据.     

锚固区锈胀开裂钢筋混凝土梁锚固可靠度分析

为研究锚固区混凝土锈胀开裂后构件的锚固可靠度的变化,采用一次二阶矩方法分析锈胀裂缝的长度及宽度、保护层厚度、钢筋锚固长度以及配箍率等参数对锚固可靠度的影响.结果表明,当保护层刚开裂时,锈胀裂缝长度对锚固可靠指标β0的影响很小,此后,随着裂缝宽度的增加,β0有明显的降低;保护层厚度和锚固长度的变化对β0有相当大的影响;改变箍筋的直径或间距对锚固抗力的影响很小,β0变化的幅度也很小.     

钢筋混凝土构件锈蚀开裂与锈胀力分析

为合理确定锈胀力大小及其变化规律,研究混凝土保护层在锈胀作用下的开裂过程,提高混凝土结构使用寿命. 在考虑混凝土材料受拉软化和损伤效应的基础上,通过改变保护层厚度、钢筋直径、混凝土强度等参数,对钢筋锈胀引起的混凝土开裂过程、锈胀力分布和变化过程进行了有限元模拟和分析. 结果表明:均匀锈蚀下钢筋圆周上各处锈胀力分布并不均匀,明显受到内部裂缝的影响;锈胀力在裂缝贯通前达到峰值,之后快速下降最终保持稳定;保护层厚度c和钢筋直径d对锈胀的影响为线性关系,且统一用c/d值表征这两个参数是合理的,c/d值越大保护层完全开裂时的锈胀力和锈蚀率也越大,即延缓了保护层开裂. 基于锈胀力与c/d值的变化关系提出了最大锈胀力公式,并通过试验数据比对验证了最大锈胀力公式的有效性与精度.      

混凝土结构碳化寿命的时变可靠度分析

在一般大气环境下,混凝土结构的耐久性问题主要是由于碳化引起的钢筋锈蚀问题.碳化造成混凝土结构从新建到最终失效破坏过程包括:混凝土中钢筋开始发生锈蚀;混凝土保护层开始出现顺筋裂缝;裂缝宽度达到不容许值或混凝土保护层锈胀剥落等三个阶段.采用拟Monte-Carlo随机模拟方法,计算了以上述三个状态作为极限我状态所对应的时变失效概率,计算结果令人满意.该方法可以应用于混凝土结构受钢筋腐蚀破坏的耐久性寿命预测中.     

钢筋混凝土结构保护层非均匀锈胀压力模型

结合椭圆形非均匀锈蚀轮廓曲线,建立腐蚀环境下钢筋混凝土结构保护层胀裂时的非均匀锈胀压力预测模型,分析了保护层锈胀开裂时的临界锈胀压力的影响因素,得到钢筋直径、钢筋锈蚀率及体积膨胀率对临界锈胀压力的影响程度及影响规律.研究表明,该模型的绝大部分预测精度控制在15%以内.研究结果可为腐蚀环境下钢筋混凝土结构的使用寿命评价及其维修加固设计提供支持.     

基于双向电迁移的开裂混凝土除氯阻锈效果

采用双向电迁移（BIEM）方法对沿海环境下的开裂混凝土进行修复,以排除裂缝附近富集的氯离子,并对钢筋进行阻锈防护. 通过测定阻锈剂浓度、氯离子质量分数以及钢筋极化曲线,研究不同裂缝宽度下BIEM的作用效应,并通过氯离子迁移特征试验对氯离子的迁移规律加以验证. 试验结果表明：开裂混凝土双向电迁移后,钢筋腐蚀电位均能恢复至较高水平;当裂缝宽度较小时,混凝土保护层中氯离子的迁移规律与未裂混凝土相近;当裂缝宽度大于0.3 mm时,裂缝处的氯离子排出效率随裂缝宽度的增加有所提高,但离裂缝较远处的氯离子排出效率有所降低.     

基于耐久性的在役结构可靠性分析

在荷载、环境和材料内部因素的作用下,钢筋混凝土结构的性能逐步劣化,结构的实际可靠度不断降低,基于混凝土碳化、混凝土保护层锈胀开裂和锈胀裂缝宽度3种不同的耐久性极限准则,提出了在役结构动态可靠度分析方法并对相关统计参数的取值进行了探讨.     

非均匀锈蚀钢筋-混凝土黏结性能试验

为探究非均匀锈蚀对钢筋与混凝土黏结性能的劣化规律,浇筑了8榀钢筋混凝土梁试件,首先通过外加电流引入钢筋锈蚀;钢筋达到设计质量损失率后停止通电,记录混凝土表面锈胀裂缝开展情况;然后对梁试件施加三点弯曲荷载以测试其黏结性能;最后梁试件黏结破坏后,将黏结区锈蚀钢筋取出进行三维扫描测试。试验结果表明:钢筋锈蚀产物体积膨胀引起混凝土保护层产生沿纵向受拉钢筋轴线方向的锈胀裂缝,且混凝土表面最大锈胀裂缝宽度与钢筋质量损失率呈对数关系;锈蚀钢筋表面存在锈坑,随着钢筋质量损失率增加到10.3%,锈坑总长度、总宽度和总深度分别显著增加了68.27、40.21、9.98 mm,即锈坑总长度随钢筋质量损失率的增加变化最为显著。基于试验结果,建立了考虑非均匀锈蚀影响的钢筋与混凝土相对黏结强度退化模型以及质量损失率与混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相关关系模型;并据此提出了基于混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相对黏结强度计算模型,且验证了模型的有效性。     

混凝土受拉损伤本构关系的研究

尽管混凝土的基本破坏机理是微开裂,但是混凝土在受拉与受压时破坏机理仍有所区别。基于不同逆过程热力学,在已有受压损伤模型的基础上建立了混凝土受拉损伤模型。在模型中假定受拉与受压的差别主要表现在损伤演化上。在处理拉压应力同时发生的情形时,引入拉压相关因子Ｃｏｋ,定义等效应力σｅｑ＝ＣｏＲσ＾＋＋σ＾－,仍采用受压的本构关系,只在考虑损伤演化时用等效应力代替Ｃａｕｃｈｙ应力。模型与试验结果吻合较好。     

A Damage Model of Concrete under Freeze-Thaw Cycles

1　IntroductionPhenomenaindifferentdurabilitydegradationpro cessesofconcretearealmostsimilar:theinnerstructuresofconcreteloosening ,theflawsenlargingandcracksopen ingandaccumulating[1] .Thesearesimilartofailurephe nomenaofconcreteunderloads .Therefore ,thedurabilitydegradationprocessofconcretecouldbedescribedwithsomemechanicalmethods .Ifamechanicalmodelissetup ,theconcretedurability ,andthenthedurabilitydegra dationprocesscouldbequantitativelyinvestigatedusingmodel’sparameters .Thefrostdurab…     

复合混凝土砌块热工特性研究

基于状态空间减秩模型,对受到单位阶跃激励下复合砌块的动态响应进行了模拟研究,得到砌块墙体的热阻;对周期性扰量作用下复合混凝土砌块的动态热工特性进行了模拟研究,得到了砌块围护结构的温度波时间延迟、蓄热系数和热惰性指标等重要的热工参数,研究结果表明在提高热阻方面,轻集料混凝土砌块复合效果明显,普通混凝土砌块复合效果很小.复合轻集料混凝土砌块在热阻增加的同时,蓄热系数减少,墙体的热惰性指标减少.采用状态空间法对砌块的动态模拟可推广到对砌块类建筑物热过程的动态模拟.     

复合混凝土砌块热工特性研究

基于状态空间减秩模型，对受到单位阶跃激励下复合砌块的动态响应进行了模拟研究，得到砌块墙体的热阻；对周期性扰量作用下复合混凝土砌块的动态热工特性进行了模拟研究，得到了砌块围护结构的温度波时间延迟、蓄热系数和热惰性指标等重要的热工参数，研究结果表明在提高热阻方面，轻集料混凝土砌块复合效果明显，普通混凝土砌块复合效果很小．复合轻集料混凝土砌块在热阻增加的同时，蓄热系数减少，墙体的热惰性指标减少．采用状态空间法对砌块的动态模拟可推广到对砌块类建筑物热过程的动态模拟．     

细长钢管混凝土构件混凝土应变测试

钢管混凝土桁梁是一种新型组合结构,管内混凝土应变状态是定义这种结构的关键指标之一,但其弦杆管径较小而长细比较大,很难准确测得弦杆管内混凝土应变。本文结合钢管混凝土桁梁受力性能试验研究,开发了内埋式混凝土应变计及其定位构造,并设计了配套的普通强度等级自密实混凝土的配合比和浇筑工艺。应用结果表明,本文开发的小管径、大长细比的钢管混凝土构件管内混凝土应变测试技术,可以减少结构损伤,造价低廉,而且设计和施工简便,可推广应用于钢管混凝土桁梁等新型组合结构的室内小比例模型。     

Percolation Model of Graphite-modified Asphalt Concrete

The addition of graphite powder in conventional asphalt mixture can prodaced asphalt concrete with excellent electrical performance. Percolation theory was employed to discuss the relation between the conductivity and graphite content of graphite-rnodified asphalt concrete. It was found that the results of percolation model are consistent with experimental values. The percolation threshold of graphite-modified asphalt concrete is 10.94% graphite content account for the total volume of the binder phase consisting of asphalt and graphite. The critical exponent is 3.16, beyond the range of 1.6-2.1 for the standard lattice continuous percolation problem. Its reason is that the tunnel conduction mechanism originates near the critical percent content , which causes this system to be not universal. Tunnel mechanism is demonstrated by the nonlinear voltage-current characteristic near percolation threshald. The percolation model is able to well predict the formation and development of conductive network in graphite-modified asphalt concrete.     

混凝土四参数动态本构模型

在混凝土动力抗拉抗压试验的基础上,根据一致黏塑性本构模型的概念,考虑静水压力和应变率的影响,推导了改进的一致率型HTC四参数模型,并与试验的应力应变曲线进行比较,结果表明模型能够较好地反应混凝土的动力特性;最后,用此模型对混凝土简支梁进行非线性动力反应分析,并与线弹性模型和率无关HTC四参数模型进行比较,探讨应变率对其动力特性的影响.结果表明考虑应变率的影响后,梁的位移、应力大小都发生了较大的变化.     

混凝土的数值本构模型研究

提出混凝土材料的数值本构模型的概念和方法 ,其要点有三条 :一是根据应力状态数值来判断和采用何种本构模型 ;二是可以采用不具有明确物理意义的基于实验数值的模型 ;三是可以进行多重判断 .并在其拉裂的裂缝模型中引入应力释放因子 ,剪力传递因子 .用本方法进行的数值计算所得的裂缝形态与试验结果较接近 .     

混凝土碳化深度的预测模型

根据前人在混凝土碳化方面的研究成果,选取混凝土强度等级、环境温度、环境相对湿度、二氧化碳浓度和碳化时间为主要影响混凝土碳化深度的因素,研究了诸因素与混凝土碳化速度的关系,建立了混凝土碳化深度的预测模型.经过理论和工程实践证明,该模型既具有一定的理论基础,又具有很好的实用性,基本上可以用于工程实际.     

纤维布加固混凝土方柱的改进约束强度模型

为研究不同种类纤维布约束对混凝土方形截面柱力学性能和破坏模式的影响,针对混凝土约束效应区域,提出采用1/4圆弧替代传统二次抛物线划分有效约束区和弱约束区,基于此改进并统一了形状系数,实现对既有约束强度模型的改进。采用138组不同纤维布包裹柱试验数据对比了5种不同约束强度计算模型改进前后的效果,发现改进后模型计算值与试验数据吻合更好。为了拓展改进模型的应用范围,进一步通过8根BFRP布包裹柱试验,验证了所提出改进模型在BFRP加固混凝土柱承载力预测上的可行性。