钢绞线腐蚀后的部分预应力混凝土梁抗弯疲劳性能试验研究

对不同钢绞线腐蚀率下的部分预应力混凝土梁进行了静力和疲劳试验,通过分析开裂弯矩、跨中挠度、受拉区钢筋应变以及梁裂缝的发展规律,研究了钢绞线腐蚀率对部分预应力混凝土梁疲劳性能的影响。研究表明:钢绞线腐蚀会显著降低梁的疲劳寿命,是影响梁疲劳破坏形态的主要因素;腐蚀梁的挠度、应变和裂缝发展同样遵循无腐蚀梁的"三阶段"规律;在相同疲劳次数下,腐蚀率越大,受拉区非预应力钢筋的应变和梁的裂缝宽度越大,但梁跨中挠度受腐蚀率影响不显著。     

预应力混凝土梁疲劳性能研究现状

对预应力混凝土梁疲劳性能的研究进展进行了详细阐述,论述了等幅疲劳荷载下预应力混凝土梁的疲劳性能及疲劳加载后的静力性能,对控制其疲劳破坏形态的影响因素以及在疲劳加载过程中的受力筋应变变化、裂缝开展和挠度变化规律进行了总结。讨论了变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁的疲劳寿命及加载顺序对疲劳寿命的影响,分析了变幅疲劳加载过程中的刚度退化,同时对腐蚀后预应力混凝土梁的疲劳性能进行分析,总结了钢绞线、普通钢筋腐蚀损伤对试验梁疲劳破坏形态、极限承载力及疲劳寿命的影响。在对文献进行总结分析的基础上,根据当前研究所存在的问题,提出了今后预应力混凝土结构疲劳性能研究的方向。结果表明:预应力混凝土梁疲劳破坏始于受力筋疲劳断裂,受压区混凝土一般不会发生破坏,变幅疲劳加载及腐蚀损伤对其疲劳性能有较大影响。     

腐蚀钢绞线预应力混凝土梁的弯曲疲劳性能退化特征

采用与实际氯盐环境腐蚀效果更为接近的内掺盐加速腐蚀方式,制作4根不同掺盐率的钢绞线预应力混凝土梁试件并放置90 d以产生不同程度的腐蚀,然后对腐蚀梁试件进行疲劳加载直至出现断丝破坏,其中在每1×10⁵ 次疲劳作用后进行1次静力加载试验,以考察疲劳破坏、疲劳寿命退化以及弯曲刚度退化等特征。结果表明:钢绞线表现出典型的坑蚀特征;坑蚀钢丝在疲劳作用下会出现多个疲劳裂纹,其中1个裂纹最终发展至瞬断而成为梁疲劳破坏的标志;钢丝疲劳断口呈现出典型的宏观脆性断口特征,断口表面清晰可见蚀坑区、疲劳断裂区及瞬断区;梁的疲劳寿命随掺盐率增加呈指数函数关系退化;疲劳作用导致腐蚀梁的荷载 挠度曲线由前、后2个刚度不同但都近似呈直线的区段组成;氯盐作用和疲劳作用愈强,二者叠加引起梁的刚度退化也愈显著。     

海洋腐蚀环境下钢筋混凝土梁疲劳试验研究

对8根钢筋混凝土梁进行了大气环境、淡水及海水环境下的疲劳试验,研究了其力学性能及刚度损伤演化规律。进一步分析了三种环境与循环荷载共同作用下试件梁的破坏形态、挠度发展规律和疲劳寿命。试验结果表明,腐蚀和疲劳存在耦合作用,海水腐蚀环境与5%～70%荷载水平作用下,梁疲劳寿命最短。根据理论分析和试验结果,对钢筋混凝土梁在严酷海洋环境下的疲劳寿命及其规律进行了进一步研究,参考已有文献和试验研究结果给出了基于钢筋混凝土梁刚度损伤演化规律的疲劳寿命预测模型,经计算,实测结果与该预测模型计算结果之间的误差不超过13%。     

随机变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁疲劳寿命的试验研究

基于实测的钢筋混凝土吊车梁疲劳荷载谱,经过适当的简化得到试验用随机变幅疲劳荷载谱,并通过MTS疲劳试验机实现了该随机变幅疲劳荷载谱作用下部分预应力混凝土梁的疲劳试验。试验结果表明,由随机变幅疲劳试验得出的构件疲劳寿命远低于由疲劳荷载上限值取为荷载谱均值的等幅疲劳试验得出的疲劳寿命,因此如果采用后者的试验结果去估算实际服役中的预应力混凝土构件的疲劳寿命是非常危险的。然后分别利用Miner准则、相对Miner准则和Corten-Dolan累积损伤准则对承受随机变幅疲劳荷载作用的试件疲劳寿命进行了估算。计算结果表明,改进的Corten-Dolan累积损伤准则精度最高,相对Miner准则也具有较高的精度,Miner准则的精度最低且偏于不安全。建议对预应力混凝土受弯构件进行随机变幅疲劳分析时采用改进的Corten-Dolan累积损伤准则或相对Miner准则。     

预应力碳纤维布加固混凝土梁疲劳寿命分析

预应力碳纤维布加固技术充分发挥了碳纤维布高强度高弹模的特点,采用这种方法能够大幅延长被加固混凝土梁的疲劳寿命。通过引入局部应力应变方法,对疲劳荷载作用下预应力碳纤维布加固混凝土梁的疲劳寿命进行了分析,根据试验结果对关键参数进行了确定,进而提出了预应力碳纤维布加固梁的疲劳寿命实用计算方法。与现行规范方法相比,方法更趋合理,可为后续疲劳理论研究和规范制定提供参考。     

腐蚀环境下钢筋混凝土结构疲劳可靠度的分析方法

疲劳分析与验算是承受反复荷载作用结构设计的重要内容之一,相应的可靠度为疲劳可靠度.当结构处于腐蚀环境时,由于腐蚀介质的侵蚀,结构疲劳性能的降低要比静态性能的降低明显.本文研究了腐蚀环境下钢筋混凝土结构的疲劳可靠度问题,提出了相应的计算方法.计算表明,依赖于钢筋的锈蚀程度,钢筋混凝土结构的疲劳可靠度有不同程度的下降.     

预应力混凝土梁的可靠度基准设计

提出预应力混凝土（ＰＣ）梁可靠度基准设计程序，用于预测初始、最终和临界阶段结构性能的模型以及加载、材料特性、预应力水平都当作随机变量处理。ＰＣ梁在初始和最终阶段不能令人满意的工况概率，用系统可靠度法计算，利用组成各部分和系统的二次矩可靠度法与可行性方向法自动优化设计软件包相结合解决了ＰＣ梁的设计，采用美国建筑业中关于办公建筑和零售店建筑对ＰＣ梁可靠度基准设计的若干例子来说明建议的方法，此外为了更易     

自密实预应力混凝土梁的疲劳性能试验研究

本文通过5根自密实和3根振捣密实混凝土模型梁的疲劳试验对比,研究了自密实部分预应力混凝土梁的疲劳性能,试验表明自密实与振捣密实混凝土梁的疲劳性能没有明显的差异,自密实混凝土梁的疲劳性能略优于振捣密实混凝土梁,但自密实混凝土结构仍可采用振捣密实混凝土结构疲劳理论和计算方法来进行分析。部分预应力混凝土梁的疲劳破坏一般是混凝土疲劳开裂,受拉非预应力钢筋疲劳断裂,一般不会出现预应力钢筋疲劳断裂和受压混凝土疲劳压碎;考虑混凝土的非线性性能计算受拉钢筋的疲劳应力幅值比按初始弹性状态计算受拉钢筋的疲劳应力幅值估计梁的疲劳寿命与试验结果具有更好的吻合性,更适用于自密实或振捣密实混凝土结构的疲劳寿命估计。     

疲劳作用下CFRP加固混凝土梁抗弯可靠度分析

为了更好地评估单轨交通混凝土轨道梁加固后的服役寿命,建立了基于环境与疲劳荷载双重作用影响下的加固梁抗弯承载力功能函数时变模型。同时,基于JC法计算不同疲劳频次下混凝土梁加固前后的时变抗弯可靠度。结果表明：在疲劳与环境等因素作用下,早期混凝土梁的抗弯可靠度呈线性下降,而在后期降低速率进一步的增大,相比单一环境因素影响其可靠度下降更快。另外,混凝土梁的抗弯可靠度呈现出随年交变频率增加而逐渐降低的明显趋势。在运营基准期的52%后,混凝土梁应用侧面内嵌CFRP加固技术,能够继续运营基准期的34%。总的来看,采用侧面内嵌技术加固混凝土梁,可有效提供其服役寿命,服役早期加固效果更佳。     

既有铁路混凝土梁疲劳与承载力可靠性评估

将列车荷载视为随机过程,考虑既有铁路混凝土梁的抗力劣化,采用时变的可靠性计算方法对川黔线一座铁路混凝土梁剩余使用期内承载力失效概率进行了计算.顾及到铁路混凝土梁的钢筋疲劳,对该梁随时间变化的疲劳可靠性指标进行了计算.综合这两种失效模式对桥梁安全性的影响,对该梁的体系可靠性进行了评估,预测了该梁的剩余使用寿命,进而提出了整改措施.     

钢筋混凝土梁的刚度可靠度分析

根据GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》的刚度计算公式,建立了混凝土梁抗弯刚度的多维非线性极限状态方程。基于随机参数统计分布,构建了梁失效模式下的抗弯刚度可靠性模型,分别应用中心点法、JC法和Monte Carlo法计算梁的可靠度。计算结果表明,所建立的可靠性模型揭示了钢筋混凝土梁在各种随机因素作用下刚度失效的规律,为钢筋混凝土梁的刚度可靠度分析提供了理论依据。     

在役钢结构吊车梁上部区域破损原因分析及其疲劳可靠度研究

通过有限元计算和按现行《钢结构设计规范》(GBJ 17- 88)计算结果的对比分析 ,对在役钢结构吊车梁上部区域破损原因进行分析 ,探讨了按“规范”(GBJ 17- 88)设计与实际受力情况的差别 ,提出了设计、施工与使用中存在的问题。然后研究了在役钢结构吊车梁的疲劳可靠度 ,并指出新的《钢结构设计规范》(GB5 0 0 17)中有关疲劳设计应注意的问题     

无粘结预应力混凝土梁的体系可靠性分析

根据结构可靠性的基本理论和无粘结部分预应力混凝土结构设计原理 ,分析了基于随机变量的极值理论和梁裂缝数目的无粘结部分预应力混凝土梁的体系可靠性。     

荷载与环境的耦合作用对混凝土梁腐蚀疲劳的影响

主要研究了循环荷载与腐蚀环境的耦合作用对混凝土梁腐蚀疲劳的影响,根据试验测试的钢筋应变数据可以看出,腐蚀和疲劳的共同作用加速了钢筋应变的发展。疲劳或腐蚀的单一影响,以及腐蚀后疲劳致使构件劣化的程度,不及腐蚀疲劳作用造成的劣化结果严重,这种共同作用加速劣化进程。从应变发展的连续性来看,耦合作用是连续的,伴随试验构件直至破坏的全过程。研究表明,腐蚀疲劳是使钢筋混凝土构件过早丧失耐久性能的重要原因,研究成果可为构件的耐久性设计和防止在役构件劣化的工程技术措施提供参考。     

无粘结预应力梁弯曲破坏极限分析

利用无粘结预应力筋在全梁范围内符合平截面假定的条件 ,对梁受弯破坏进行极限分析 ,从而求得无粘结预应力筋在梁破坏时的应力 (应变 )增量。计算结果与试验结果符合较好。方法可用于对无粘结预应力构件的精确计算和用于对无粘结预应力构件的模拟试验。     

组合梁构件正常使用极限状态可靠度分析

基于结构可靠性原理,讨论了组合梁正常使用极限状态的可靠度分析方法。根据《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)中的挠度表达式进行了可靠度评估。把组合梁的设计参数看作随机变量,建立两种不同的计算模式,采用考虑基本变量概率分布类型的一次二阶矩方法得出在不同荷载效应比值的可靠指标。通过分析知,在通常范围之内,挠度可靠指标fβ随荷载效应比值ρ的增大而增大。由计算结果得出,按“规范”(GB50017-2003)设计的钢-混凝土构件在正常使用极限状态控制设计的条件下,可靠指标在0.0~1.5之间。     

混凝土疲劳分析中的S-N曲线选择

为了解决混凝土结构疲劳分析过程中混凝土材料S-N曲线选择问题,根据国内外混凝土材料疲劳试验资料,建立适用于疲劳分析的混凝土材料S-N曲线模型,结合试验数据与既有相关模型的精度进行比较,研究结果表明所建立的模型精度较高,为疲劳数值模拟提供参考。     

某预应力混凝土梁吊装侧弯破坏分析

以某预应力混凝土I形梁在起吊时的侧弯破坏为例,采用理论分析和有限元法,研究了起吊时引起I形梁破坏的几个原因。首先根据梁的截面特性计算了I形梁的侧向抗弯刚度,采用MIDAS软件计算了预应力钢筋张拉后引起的梁体侧挠值,再通过试算法确定了I形梁开始出现开裂的临界倾斜角度,最后参照文献中的有关设计原理,计算了预应力混凝土I形梁的侧向抗弯承载力。计算分析结果表明,预应力筋张拉产生的侧向挠曲、侧向抗弯刚度和倾斜角度是I形梁侧弯破坏的三个主要因素,对主梁运输安装的安全性具有极大的影响。