混凝土桥梁耐久性影响因素及工程实践分析

根据混凝土桥梁耐久性研究进展,结合近年来桥梁工程建设实践,从设计、施工,以及外部环境等方面,分析了混凝土桥梁耐久性的主要影响因素,并提出改善混凝土桥梁耐久性能的具体措施．     

材料耐久性退化数学模型的比较研究

材料耐久性退化数学模型主要集中在混凝土碳化、氯离子侵蚀和钢筋锈蚀.目前,对这三个方面退化数学模型的归纳和总结多以横向研究为主.为了实现混凝土桥梁耐久性全过程分析的目标,从纵向的研究角度出发,首先给出混凝土桥梁耐久性全过程分析的两条退化主线：混凝土碳化-钢筋锈蚀-结构整体性能退化、氯离子侵蚀-钢筋锈蚀-结构整体性能退化;然后针对第一条退化主线详细介绍了现有的两种较完备的退化模型,并对其进行了比较分析.结果表明：评定标准中的退化模型概念清晰,参数相对较少,更适合用于混凝土桥梁耐久性全过程分析.     

钢结构桥梁疲劳2019年度研究进展

钢结构桥梁具有轻质、高强、跨越能力大、易工厂化制造和便于装配化施工等突出优点,是未来一段时期中国桥梁工程的重要发展方向。但由于服役环境、荷载条件和交通需求、结构体系和构造细节设计等诸多因素的影响,其疲劳问题突出,已成为制约钢结构桥梁可持续发展的世界性难题。作为桥梁工程的热点研究课题,学者们在钢结构桥梁疲劳领域进行了卓有成效的研究,现聚焦钢结构桥梁疲劳损伤演化与服役性能劣化机理、钢结构桥梁疲劳抗力评估与预测、钢结构桥梁疲劳裂纹监测与检测方法、疲劳开裂加固与维护技术等方面,对2019年度的研究进展和下阶段的研究重点进行扼要的梳理和总结。分析了钢结构桥梁疲劳关键问题研究方面的挑战,具体讨论了在钢结构桥梁疲劳失效机制、疲劳抗力评估新理论新方法、疲劳损伤智能监测与检测和疲劳开裂加固关键技术等方面开展深入研究的迫切需求和主要问题。     

在役混凝土桥梁结构耐久性评估方法

对在役混凝土桥梁结构的耐久性进行评估是评价其工作性态是否满足设计要求的关键所在.将桥梁结构划分成桥梁结构、桥梁构成、桥梁构件3个层次，提出了桥梁构件划分方法与耐久性关键构件抽样法，并按照不同构件的耐久性劣化影响因素的差异选取了相应的包括构件环境作用因素指标在内的构件耐久性考核指标，从而建立了在役混凝土桥梁结构耐久性的3层次多指标的评估模型.并定义了桥梁结构全寿命周期的5个耐久性典型状态，以5个典型状态来评估桥梁现有耐久性水平，3个层次均划分为5个模糊等级，对应于完好、较好、较差、差、危险5个耐久性状态.基于模糊数学理论，将定性指标给予定量化，采用最优区间型隶属度函数确定构件的耐久性考核指标对各个模糊等级的隶属度，用可信度与频数统计（CMFS）方法确定权重，用综合隶属度评分法进行等级评定.基于以上分析，总结出在役混凝土桥梁结构耐久性评估流程，用Matlab语言编制了评估程序，用该程序对浙江省4座在役混凝土桥梁进行耐久性评估，评估结果与实际情况十分吻合.基于该程序开发的《公路混凝土桥梁耐久性评估软件系统1.0版》，已通过浙江省交通厅的鉴定并初步运用于浙江省公路桥梁管理系统，效果良好.     

多重环境时间相似理论及其应用

为了有效地评估混凝土结构的耐久性,通过引入与研究对象具有相似环境条件且具有一定服役年限的第三方参照物,以经典的相似理论为基础,提出多重环境时间相似理论.该理论分析了混凝土结构在室内加速试验环境与现场自然环境条件下性能退化的时间相似关系,为利用室内试验结果对现场结构进行耐久性寿命预测和评估奠定了理论基础.多重环境时间相似理论不仅适用于混凝土结构耐久性评估,而且可以用于输电线路覆冰后的安全性、结构在地震作用下的动力响应、卫星在发射阶段的动力特性分析等.以沿海混凝土结构耐久性寿命预测为例介绍了多重环境时间相似理论的具体应用.     

盐雾环境下疲劳损伤混凝土氯离子扩散性能

针对沿海地区桥梁结构实际服役情况,开展了盐雾环境下弯曲疲劳损伤混凝土的氯离子侵蚀试验研究.研究结果表明:弯曲疲劳荷载对混凝土造成损伤,劣化了混凝土抗氯离子侵蚀性能.氯离子在混凝土中的扩散系数随疲劳损伤变量的增加而增大,并且氯离子在弯曲疲劳受拉区的扩散系数大于受压区.最后引入疲劳荷载影响系数反映疲劳损伤对氯离子扩散系数的影响,拟合得到疲劳荷载影响系数与损伤变量的关系式,为沿海地区桥梁混凝土结构的耐久性研究提供参考.     

钢筋混凝土腐蚀状态下的桥梁结构性能

钢筋混凝土桥梁是我国应用较广的桥梁结构形式。随着桥梁结构的老化和环境污染的加重,钢筋混凝土结构耐久性问题越来越引起国内外广大研究者的关注。钢筋腐蚀是影响钢筋混凝土桥梁结构耐久性的首要因素。为了解决这一问题,从钢筋的腐蚀机理入手,分析受腐蚀钢筋混凝土桥梁的结构性能,在此基础上提出解决的方法,并对在桥梁设计和施工方面应注意的问题提出建议。     

超载运营对服役桥梁受弯性能影响的试验研究

针对超载运营后服役桥梁使用性能的评估,开展了12根钢筋混凝土梁式构件在模拟多次超载行车后的受弯破坏试验.结合9根实桥旧梁构件的受弯试验和5根新梁模型构件的受弯试验资料,解决了基于模型试验的理论分析与服役桥梁构件实际状态之间差异造成的评估难点.基于桥梁构件在各级荷载下的挠度、应变和裂缝宽度等参数的研究分析,比较了各工况下的受弯承载力性能,提出了适用于超载运营的服役桥梁构件裂缝宽度影响系数,为精确评估服役桥梁的剩余承载力和耐久性提供了理论依据.     

混凝土桥梁耐久性探讨

当前混凝土桥梁耐久性方面存在不少问题,影响了桥梁的使用寿命。重点从设计、选材、养护及加固各个环节着手,分析影响混凝土桥梁耐久性的因素并提出一些措施,以提高混凝土桥梁的耐久性。     

活性粉末混凝土微观层面的研究进展

作为新型水泥基复合材料,活性粉末混凝土具有高强度,高韧性以及高耐久性等优异性能,在桥梁与路面工程、建筑工程、水利工程和特种结构等领域拥有广阔的应用前景.但由于组成中活性组分多,内部结构复杂,微观机理研究尚不够明确,难以为材料的宏观性能提供明确的理论依据.介绍了活性粉末混凝土的基本组成、各组分产生的反应及影响因素,总结了国内外学者对活性粉末混凝土微观形貌及孔结构等的研究成果,更进一步地提出了现阶段微观层面研究和材料本身所存在的问题,指出了发展趋势,并进行了分析和讨论.     

混凝土梁式体系桥梁损伤形态与机理分析

在全面调查混凝土梁式体系桥梁病害的基础上,提出材料退化与混凝土裂缝是影响混凝土桥梁耐久性和使用寿命的主要损伤形态．在系统地阐述材料损伤与混凝土开裂损伤机理的基础上,指出加强桥梁日常检查与维护是保障桥梁运营安全、延长桥梁使用寿命的主要技术手段．     

混凝土桥及其高性能材料2019年度研究进展

为了解过去一年混凝土桥及其高性能材料研究方向的发展动态,并在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好地开展后续研究,从混凝土桥、高性能混凝土材料及高性能加劲筋材三方面着手,查阅了近期文献,并进行了分类、总结和评述。研究发现：目前,混凝土桥方向更加注重其耐久性、全寿命周期设计、寿命预测及极端环境下的性能劣化等问题;高性能混凝土材料方面更加注重绿色环保、增强增韧和自密实等性能研究;与其配套的高性能筋材则主要围绕强度更高、更耐久的FRP筋展开。对现有研究的不足和有待深化的问题提出初步建议,期待与相关学者共同努力,为该方向的进一步发展做出贡献。     

混凝土桥及其高性能材料2020年度研究进展

为了解2020年混凝土桥及其高性能材料研究方向的发展动态,并在总结其研究内容、方法和成果的基础上更好地开展后续研究,从混凝土桥、高性能混凝土材料及高性能加劲筋材3方面着手,查阅近期文献,并进行分类、总结和评述。研究发现：目前,混凝土桥方向较为关注运维阶段的耐久性能、极端环境下的工作性能及混凝土桥运营事故等问题;高性能混凝土材料的研究进展在高性能、绿色环保以及智能化3个方面表现突出;高性能筋材则主要围绕强度更高、更耐久的FRP筋展开研究,其在梁、板、柱等构件上的应用得到积极的探索。对现有研究的不足和有待深化的问题提出初步建议,期待与相关学者共同努力,为该方向的进一步发展做出贡献。     

既有桥梁外贴CFRP加固后剩余使用寿命预测

根据时变可靠性理论提出基于承载力可靠性的既有桥梁外贴碳纤维布加固后结构构件的剩余使用寿命预测方法,讨论了钢筋锈蚀、混凝土强度、纤维布加固耐久性以及荷载效应等因素变化对加固后既有桥梁结构构件承载力的影响.在国内外纤维片材加固混凝土结构的耐久性试验基础上,提出在加固后可以不考虑纤维布材料的老化及其纤维布材料与混凝土粘结界面的退化,使加固后钢筋混凝土构件承载力极限状态可靠度分析得到简化.结合一座实际桥梁工程进行了加固后可靠度计算,并对其剩余使用寿命进行预测.     

地下工程结构混凝土的耐久性分析与研究

地下工程结构混凝土材料高性能化、高耐久性技术是当前地下工程和混凝土材料领域中的研究热点之一。主要分析了地下工程混凝土耐久性影响因素，提出了混凝土耐久性改善措施，介绍了地下工程结构混凝土使用寿命预测方法，并对地下工程高性能混凝土的使用寿命进行了实例分析。     

混凝土坝服役寿命仿真分析的研究现状与展望

混凝土大坝的耐久性与服役寿命评估将成为21世纪我国坝工界的重大理论和技术课题.重点规划了以整体稳定性为基准的混凝土坝服役寿命仿真分析理论体系,并对混凝土材料与岩体的结构衰变、控制性结构面疲劳损伤、关键防渗体系衰变、关键加固体系衰变、大坝-坝基多物理力学场的空间分布规律、大坝-坝基多物理力学场的时间演进、寿命终止(或退役)的监控预警指标等问题的研究现状进行了总结评述.最后提出了建立混凝土坝服役寿命仿真分析理论体系的若干关键科学问题.     

装配式预应力空心板桥面混凝土铺装层病害及防治

针对影响桥梁使用和维修保养的桥面铺装层问题,研究分析了装配式预应力混凝土空心板桥面混凝土铺装层的纵桥向裂缝、横桥向裂缝、龟裂、松散剥落及伸缩缝处破坏等常见病害的产生机理,提出了相应的设计与施工措施.概括总结了钢纤维混凝土、合成纤维混凝土、混杂纤维混凝土和钢纤维轻混凝土在桥面铺装层中的研究成果,列举了几个需要进一步深入研究的课题.     

寿命期内钢筋混凝土连续梁退化过程分析

为实现寿命期内混凝土桥梁退化过程定量分析的目标,在给出退化全过程中3个关键时刻的计算数学模型以及特有力学问题模拟方法的基础上,建立基于有限元数值模拟的混凝土桥梁退化过程分析方法.在理论分析的基础上利用FORTRAN 95编写了分析程序CBDAS,以一座钢筋混凝土连续梁为对象,研究其在氯离子侵蚀作用时给定寿命期内桥梁结构...     

预应力纤维增强复合材料(FRP)桥梁结构加固应用2020年度研究进展

纤维增强复合材料（FRP）由于其材料耐腐、质轻高强等优越性能在新建桥梁和旧桥加固等工程领域中应用广泛、发展迅猛,已成为桥梁领域的研究热点。为促进FRP在桥梁加固中的应用与发展,满足工程运维多样化需求,对老旧桥梁加固特点、FRP材料性能及其加固桥梁方法等方面的相关研究进行总结与评述,并从混凝土和钢结构桥梁加固两方面对近年来预应力FRP方法在桥梁加固实践中的研究和应用进行回顾。预应力FRP因其加固效果明显,施工速度快,已成为一种重要的桥梁加固方法并得以应用,未来还需在FPR锚固系统标准化、加固后桥梁行为可监测性、建立FRP加固桥梁结构的规范体系等方面开展研究工作。