氯离子腐蚀预应力空心板疲劳特性研究

氯离子侵蚀可导致桥梁结构耐久性劣化进而降低桥梁结构疲劳寿命。为研究氯离子侵蚀与桥梁结构耐久性的关系,设计并制作预应力混凝土空心板梁模型,在对其进行氯离子侵蚀耐久性试验(轻、重2种侵蚀程度)的基础上,分别对其开展静载破坏试验、结构疲劳试验等,研究氯离子侵蚀程度对结构动静力参数及疲劳寿命的影响,以及疲劳加载对试验构件动静力应变、挠度、振动频率及阻尼的影响,分析结构耐久性损伤与疲劳特性的相关性。研究表明:随着氯离子侵蚀程度加深,试验板疲劳寿命逐渐降低,重度氯离子侵蚀试验板疲劳寿命减低至3万次;结构动静力参数受疲劳加载次数影响显著,如30万次疲劳后,在15 t静载作用下,相对10万次疲劳加载,健康板和轻度侵蚀板挠度增加率分别为83.7%和115%。     

疲劳加载后预应力混凝土梁受力性能试验研究

通过对2根经250万次疲劳加载而未破坏的预应力混凝土梁进行静载受弯试验,研究疲劳加载对其剩余静载承载力、钢筋应力、刚度及裂缝等影响.试验结果表明,前期的疲劳加载对试验梁受力性能影响较小,各试验梁均发生正截面受弯破坏,破坏时有明显的延性破坏特征,并且其承载力与现行规范计算值相比有一定的安全储备.为评估既有预应力混凝土桥梁的受力性能及寿命提供一定的参考.     

基于可靠度的混凝土结构耐久性环境区划

以混凝土结构设计区划为研究对象,根据环境对混凝土结构寿命的影响程度,对影响混凝土结构耐久性的环境因素进行区域等级划分,并提出给定分区耐久性设计指标规定的基本方法.综合国内外研究成果,给出与耐久性有关的标准内部参照条件的确定原则及相应参数的基准参考值.针对碳化作用,结合环境温度、湿度和混凝土强度对混凝土碳化深度影响的试验研究,建立适合于区划的结构耐久性极限状态和耐久可靠指标及相应的预测模型,确定了结构耐久性寿命预测的概率方法.以预测的耐久寿命为主导标志,根据损伤梯度等分原则确定区域划分边界值,建立了全国版图范围内碳化侵蚀作用下的混凝土结构耐久性环境区域划分,给出了与现行规范相结合的利用区划进行混凝土结构耐久性设计的具体方法.     

季冻区盐冻作用下结构氯离子侵蚀耐久寿命预测

为了预测季冻区盐冻作用对预应力混凝土结构耐久性的影响,本文进行了混凝土盐冻损伤、氯离子扩散系数和结构耐久寿命的研究。根据中国季冻区主要城市的环境温湿度和混凝土冻融试验数据,分析了混凝土在盐冻环境下的损伤度;考虑混凝土盐冻循环损伤的影响,建立了预应力混凝土结构中氯离子时变扩散系数模型;采用Monte Carlo模拟分析了四个参数对预应力混凝土结构盐冻环境下氯离子侵蚀耐久寿命的敏感性;使用Matlab中JC算法,预测了盐冻作用下氯离子侵蚀预应力混凝土结构耐久寿命。结果表明:中国华北季冻区结构氯离子侵蚀耐久寿命最短,且混凝土表面氯离子浓度是影响耐久寿命的最敏感参数。     

T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响

为研究T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,对3块T形肋底板叠合板和1块整浇板进行弯曲疲劳性能对比试验,主要考察T形板肋与疲劳荷载幅值对试件疲劳破坏形态及疲劳损伤程度的影响,得到了在不同疲劳循环加载次数下的跨中动位移、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,分析了在不同疲劳循环加载次数下的刚度退化情况、荷载-应变分布规律、裂缝分布规律及剩余承载力等。研究结果表明,经历200万次疲劳循环加载后,T形肋底板叠合板无明显的刚度和强度退化,增设T形板肋的叠合板能达到与整浇板相同的弯曲疲劳性能;T形肋底板叠合板正截面弯曲疲劳强度计算可采用普通预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力验算的4个假定,最终以此建立了其正截面弯曲疲劳强度验算方法。     

液态腐蚀性介质条件下混凝土结构耐久性设计

液态腐蚀性介质的侵蚀是影响混凝土结构耐久性的重要因素之一。讨论了腐蚀破坏的形式，液态介质腐蚀条件下混凝土结构耐久性的设计要求以及延长结构设计工作寿命的措施。     

预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳试验

对带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳性能做了初步研究.通过4根混凝土梁的疲劳试验,对比了带永久锚具的预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁与非预应力芳纶纤维布加固的混凝土梁的疲劳破坏形态、疲劳寿命、挠度和应变发展等力学性能,分析了芳纶纤维布的预应力水平对试件疲劳性能的影响.试验结果表明,预应力芳纶纤维布加固的试验梁与非预应力芳纶纤维布加固的基准梁相比,其疲劳寿命提高了33%～74%;加固梁的疲劳破坏源于受拉纵筋的疲劳破坏,纤维布的疲劳性能优于钢筋的疲劳性能.在试验研究基础上,建立了预应力芳纶纤维布加固混凝土梁的疲劳寿命计算公式.     

混凝土碳化机理、影响因素及预测模型

为寻找碳化混凝土的处理方法、防止混凝土碳化,总结了影响混凝土碳化的因素及其对混凝土碳化的影响,介绍了国内外学者提出的碳化预测模型.发现了导致钢筋表面的钝化膜破坏以致钢筋锈蚀,是造成混凝土结构耐久性劣化、影响混凝土结构寿命的重要因素.提出了对碳化混凝土的处理方法和防止混凝土碳化的措施.     

荷载作用下道路混凝土硫酸盐腐蚀特性研究

利用应力腐蚀与腐蚀疲劳加载装置,在不同的腐蚀环境和加载方法条件下,对道路混凝土进行硫酸盐静态腐蚀、应力腐蚀和疲劳腐蚀研究。通过物理性能及SEM测试研究破坏过程中道路混凝土的抗弯拉强度、传播声时及微观结构。研究结果表明:道路混凝土的硫酸盐侵蚀过程是一个长期而缓慢的变化过程,但荷载的作用加速了道路混凝土的劣化,按其破坏作用大小为:疲劳腐蚀应力腐蚀硫酸盐静态腐蚀;硫酸盐种类对荷载-硫酸盐腐蚀作用下道路混凝土性能有明显的影响,硫酸钠腐蚀损伤大于硫酸镁。     

加载频率对纤维沥青混凝土疲劳性能的影响

以现象学法为基础,结合损伤力学原理,提出了纤维沥青混凝土疲劳破坏准则.通过不同频率、应力水平纤维沥青混凝土劈裂疲劳试验,研究了加载频率对沥青混凝土疲劳性能的影响,建立了不同频率下沥青混凝土疲劳寿命计算模型.试验研究和理论分析表明:疲劳加载频率越低,沥青混凝土疲劳寿命对应力水平的变化就越敏感,低速、重载交通是造成沥青混凝土疲劳破坏的重要原因.     

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.     

钢砼组合结构PBH剪力键的疲劳性能

为了研究钢箱-砼组合结构中PBH剪力键在反复荷载作用下的疲劳性能,设计制作了PBH剪力键试验模型,进行了24万次疲劳推出试验。在疲劳破坏形态和试验滑移及应变数据分析的基础上,利用数值工具开展肋板开孔孔径、穿入钢筋直径、混凝土强度3个参数的PBH剪力键疲劳寿命影响因素分析。研究表明：PBH剪力键的疲劳破坏形态与静载破坏相似,表观表现为混凝土面多处斜向劈裂裂缝、内部榫孔混凝土压碎、穿入钢筋局部屈服;疲劳破坏演化过程分为疲劳损伤开始、发展、破坏3个阶段,其中疲劳发展阶段占整个疲劳阶段的91.7%,结构刚度在疲劳损伤开始和发展阶段退化较慢,在疲劳破坏阶段退化较快;肋板开孔孔径、穿入钢筋直径、混凝土强度3个参数对PBH剪力键疲劳寿命影响均有明显影响,其中穿入钢筋直径对疲劳寿命的影响尤为突出。     

预应力RPC-NC叠合梁弯曲疲劳性能试验分析

为研究预应力活性粉末混凝土(RPC)-普通混凝土(NC)叠合梁的弯曲疲劳性能,以中国铁路32 m跨度T型梁为原型,设计并制作了4根完全相同的缩尺模型RPC-NC叠合梁,其中1根梁进行静载试验另外3根梁进行等幅疲劳试验.对试验梁在不同疲劳加载循环下的正截面应变分布、受压区NC应变变化、裂缝发展、疲劳挠度及刚度发展的变化规律进行了分析,并将疲劳加载后未发生疲劳破坏的叠合梁、未经历疲劳加载的叠合梁以及相同结构尺寸和配筋情况下的普通混凝土梁的静力弯曲性能进行对比.结果表明:和普通混凝土适筋梁相同,RPC-NC叠合梁的疲劳破坏由非预应力纵筋疲劳断裂引起;在疲劳荷载作用下,截面应变沿截面高度始终近似呈线性分布,RPC-NC叠合梁正截面变形符合平截面假定;疲劳加载结束后,未发生破坏的RPC-NC叠合梁和疲劳加载前相比延性有所下降,但仍大于未经历疲劳加载的普通混凝土梁.根据试验结果,拟合得到试验梁与疲劳加载循环次数有关的刚度退化公式,可为RPC-NC叠合梁的设计提供一定的参考.     

预应力芳纶纤维布加固腐蚀混凝土梁疲劳性能

对带永久锚具的预应力芳纶纤维(AFRP)布加固锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能进行了试验与研究.通过疲劳试验,探讨了预应力水平和钢筋锈蚀程度(中度6%、重度12%)对加固梁疲劳破坏机制、疲劳寿命、挠度和应变发展等疲劳特性的影响.试验结果表明:预应力AFRP布与非预应力AFRP布加固梁的疲劳破坏机制相同,都为钢筋的疲劳断裂;预应力AFRP布加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗疲劳特性明显优于非预应力AFRP布加固梁,且AFRP布预应力水平越高,加固梁的疲劳寿命越高;锈蚀率越高,梁的疲劳寿命越低,重度锈蚀梁的疲劳性能的降低幅度比中度锈蚀梁更明显;钢筋锈蚀率的增加会导致钢筋的等效疲劳切口系数增大,从而导致锈蚀梁疲劳寿命的显著降低.     

碳纤维筋体外预应力加固钢筋混凝土梁的疲劳性能

通过碳纤维筋体外预应力加固的钢筋混凝土梁疲劳试验,研究了加固梁的疲劳破坏模式及抗疲劳性能。结果表明:碳纤维筋体外预应力加固钢筋混凝土梁发生疲劳破坏时,钢筋及体外筋均未疲劳断裂,而是上缘受压区混凝土疲劳压碎;在疲劳荷载水平S0.43时,碳纤维筋应变随疲劳次数的增加增幅不明显;当S0.43时,碳纤维筋应变明显增加;在经历一定次数疲劳加载后,钢筋应变、混凝土应变与荷载呈非线性关系,而碳纤维筋的应变与荷载依然呈线性关系;在同一静载作用下,疲劳次数越大,钢筋应变、混凝土应变及碳纤维筋应变越大;与未加固的钢筋混凝土梁比,加固梁(S=0.48)疲劳寿命可提高30%。     

混凝土内部钢筋的腐蚀及使用寿命

目的 为了探讨混凝土内部钢筋的腐蚀机理,便于能够对结构恶化问题提供不同的解决方法,提高混凝土结构的使用寿命.方法 通过研究碳化腐蚀和氯化物腐蚀来预测钢筋混凝土结构的使用寿命.混凝土碳化使用寿命预测认为混凝土中钢筋一旦开始锈蚀,则在较短的时间内就会引起混凝土保护层开裂、脱落,致使结构构件的承载力下降,从而严重影响其使用寿命.因此,碳化使用寿命预测是将钢筋开始锈蚀的时间作为结构构件适用性终结标志.并与一般劣化外力作用的计算方法进行对比.结果 保护层厚度和混凝土类型及环境湿度影响混凝土内部钢筋的腐蚀,进而影响结构的使用寿命.通过分析工程状况可知,混凝土保护层厚度过薄是导致桥梁结构过早破坏的主要原因之一.结论 通常为了获得尽量长寿命的结构,必须设计足够的混凝土保护层厚度.在设计中要尽量控制好保护层厚度和混凝土配合比,以提高结构的耐久性.     

冻融损伤混凝土的弯曲疲劳寿命可靠性分析

为了研究冻融损伤效应对混凝土弯曲疲劳寿命的影响,通过三点弯曲疲劳试验研究经快速冻融法水冻至不同损伤程度的混凝土小梁疲劳寿命;并用两参数威布尔分布函数对弯曲疲劳寿命试验数据进行拟合和检验;对混凝土弯曲疲劳寿命的可靠性进行分析并建立具有不同可靠性概率的P-S-N曲线.研究结果表明:混凝土的静弯曲强度、疲劳强度和疲劳寿命都随着冻融循环(FTC)次数的增加而急剧减小.K-S检验结果表明:混凝土弯曲疲劳寿命能很好地服从威布尔分布;利用矩估计法获得的威布尔分布参数的混凝土弯曲疲劳寿命的分散性随应力水平的增大而减小,随冻融作用次数的增加而增加.可靠性分析结果表明:混凝土弯曲疲劳寿命的可靠性概率随着冻融次数的增加而有所降低,对混凝土弯曲疲劳寿命(强度)进行设计和验算时应适当增大受冻融损伤混凝土的可靠性概率(安全系数).     

高延性混凝土单轴受压疲劳性能试验研究

为了更好地了解高延性混凝土(high ductile concrete,HDC)的抗疲劳性能,在3种不同加载频率和4种应力水平下进行了一系列的压缩疲劳试验,研究其受压疲劳寿命、疲劳破坏变形、加载频率影响和疲劳寿命方程.研究发现:HDC在疲劳破坏后仍具有一定的整体性,不同于普通混凝土的塌落破碎;随着加载频率的增大,HDC...     

考虑风压影响混凝土箱梁的碳化规律及耐久性设计

已有工程检测、理论分析和试验研究表明:风对混凝土碳化的加速作用是客观存在的,风对混凝土碳化的影响会使混凝土结构截面提前发生破坏.为使混凝土结构各截面耐久性一致,对该问题进行深入研究很有必要.基于试验与实测数据以及有限元软件FLUENT的分析,对风压作用下混凝土箱梁结构截面等耐久性设计提出了建议,同时,也为混凝土结构等耐...     

盐渍土地区混凝土加速损伤劣化机理及基于Wiener过程可靠性分析

为了更好揭示西部盐渍土地区混凝土耐久性劣化机理及服役寿命,设计了包含腐蚀盐侵蚀、冻融破坏、干湿循环、紫外线照射等多损伤因子在内的室内加速试验,采用动弹性模量评价参数、质量评价参数、抗压强度等宏观评价指标及扫描电子显微镜(S E M)、X射线衍射(X RD)等微观评价指标共同揭示混凝土耐久性损伤劣化机理,提出利用非单调W...