腐蚀钢绞线预应力混凝土梁的受弯性能试验研究

为研究腐蚀钢绞线预应力混凝土梁的受弯性能退化特征,制作了5根先张预应力混凝土梁试件和5根钢管抽芯成孔后张预应力混凝土梁试件,并对每组中的4根梁进行了为期13个月的掺盐加速腐蚀(腐蚀率0.94%~2.87%),然后对10根梁进行了3分点静载试验。试验及分析结果表明:腐蚀钢绞线预应力混凝土梁正截面会发生两种典型的受弯破坏方式,一种是传统的适筋破坏(力筋强化→混凝土压碎),因腐蚀尚未影响到预应力钢筋强化到混凝土压碎的完整过程,因而不会导致梁的极限承载力和变形能力降低;另一种是压碎前腐蚀钢绞线钢丝率先被拉断(断丝破坏),这种破坏会导致梁的极限承载力和变形能力发生不同程度的降低;在腐蚀率不大(小于2.87%)的情况下,腐蚀对钢绞线预应力混凝土梁的开裂弯矩、初始强化弯矩、极限弯矩以及初始强化挠度的影响都不显著,但会导致断丝破坏梁的极限挠度(断丝时)明显减小;在极限荷载之后,梁仍可以维持较高的承载能力继续承载并发展残余变形。     

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。     

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。     

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。     

预应力粉煤灰高性能混凝土梁疲劳性能研究

研究了粉煤灰高性能混凝土梁在重复荷载作用下的力学性能,并探讨了粉煤灰掺量（0%~40%）、混凝土标号（C50~C80）及养护条件等因素对预应力粉煤灰高性能混凝土梁力学性能的影响,在此基础上进行了预应力粉煤灰高性能混凝土梁的实桥测试,为粉煤灰高性能混凝土在铁路桥梁上的应用及设计参数的选取提供了依据。     

腐蚀预应力钢绞线疲劳寿命概率模型

考虑腐蚀程度对钢绞线SN曲线斜率及指定应力幅下特征疲劳寿命的影响,将腐蚀程度作为协变量引入表征疲劳寿命的三参数Weibull模型,将疲劳寿命、应力幅及腐蚀程度统一在概率模型中,构建可以定量评价腐蚀影响的钢绞线疲劳寿命多参数Weibull模型。根据模型的物理含义给出参数取值的限制条件,推导模型参数的极大似然估计算法,进一步采用腐蚀钢绞线疲劳试验数据构建具有概率保证率的疲劳寿命随腐蚀程度与应力幅变化的空间曲面。研究表明：该多参数Weibull模型能够较好地评价腐蚀程度对钢绞线疲劳寿命的定量影响,钢绞线疲劳寿命随着腐蚀程度的增加而迅速减小,相对于应力幅而言腐蚀程度对钢绞线疲劳寿命的影响更显著。低应力幅条件下钢绞线疲劳寿命随腐蚀程度增大而降低更多,低应力幅时疲劳寿命对腐蚀更敏感。随着腐蚀程度的增加,指定疲劳寿命下的许用应力幅迅速降低。该多参数Weibull模型可为在役预应力混凝土结构疲劳性能评定提供理论依据。     

疲劳损伤锈蚀预应力混凝土梁受力性能研究

对经历不同疲劳加载历程的锈蚀预应力混凝土梁进行静力加载，研究了疲劳损伤锈蚀预应力混凝土梁的受力性能。采用三维激光扫描技术获得了锈蚀预应力筋几何模型。试验结果表明：不均匀锈蚀诱发预应力筋在截面积最小且存在明显锈坑处发生脆性断裂；疲劳损伤后锈蚀预应力混凝土梁初始刚度发生退化，变形能力明显降低，具有脆性破坏特征；随疲劳损伤程度的增加，锈蚀预应力钢丝的变形能力降低；普通钢筋屈服平台缩短，极限应变降低。     

部分预应力活性粉末混凝土梁的疲劳性能试验研究

通过对3根部分预应力RPC梁的疲劳试验进行不同加载次数和不同荷载下梁裂缝宽度和挠度的分析,得出试验梁的疲劳破坏过程大致分为裂缝衍生阶段、疲劳稳定阶段、疲劳破坏阶段等3个阶段,预应力度的增加有利于缓和梁的疲劳破坏,对梁斜裂缝的发展具有一定的抑制作用,梁的疲劳刚度随着预应力度的增大而增大,并且增大的幅度随着疲劳次数的增加而降低。     

大直径高强钢绞线预应力混凝土梁受力性能研究

介绍了大直径高强钢绞线预应力混凝土梁的研究现状,分析了正截面、斜截面和两跨连续梁的受弯性能,并总结了大直径高强钢绞线预应力混凝土梁的结构特性,有利于进一步促进大直径高强钢绞线预应力混凝土梁在工程中的应用。     

腐蚀钢绞线预应力混凝土梁受弯承载力评估

考虑腐蚀引起钢筋名义概率强度的降低,采用实用概率极限状态设计表达式中的抗力项进行预应力混凝土梁受弯承载力计算,可以获得基于材料强度平均值、标准值、设计值共3级可靠度水平的受弯承载力评估结果。基于试验结果统计,建立了随腐蚀率变化的腐蚀钢绞线名义抗拉强度与名义条件屈服抗拉强度的平均值、标准值以及设计值计算模型。分析表明：受拉钢绞线的计算极限状态（即条件屈服状态）名义应力低于实际极限状态（即极限受拉状态）名义应力,而其他钢筋的计算极限状态名义应力与实际极限状态名义应力相互吻合。最后结合算例阐述了上述方法的具体应用。图4表4参21     

钢纤维自应力混凝土加固梁抗弯疲劳性能试验研究

通过对4根三分点加载方式下加固梁的抗弯静力和疲劳试验,研究了钢纤维自应力混凝土叠合层对加固梁的正截面疲劳性能影响。通过分析梁的开裂弯矩、跨中挠度、拉区钢筋应变以及梁裂缝的发展规律,考察了钢纤维自应力加固梁在弯曲重复荷载作用下的疲劳损伤过程。试验结果表明,钢纤维自应力混凝土叠合层可延缓加固梁的开裂,显著降低裂缝宽度,明显提高梁的疲劳性能,采用钢纤维自应力混凝土进行旧混凝土简支梁桥变连续体系加固是一种有效的方法。     

有粘结预应力筋与无粘结预应力筋结合配筋梁抗震性能的试验研究

对４根采用不同预应力筋的部分预应力混凝土梁进行了反复加载试验,探讨了有粘结预应力筋与无粘结预应力筋结合配筋梁的抗震性能,并在研究基础上提出了抗震配筋的设计建议。     

500MPa钢筋预应力混凝土梁疲劳受力性能试验研究

进行了3根采用HRB500级钢筋作为非预应力筋、钢绞线作为预应力筋的预应力混凝土梁的疲劳受力性能试验。对预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的500MPa级钢筋应力、钢绞线应力、混凝土应变以及疲劳荷载下裂缝和刚度变化的特点进行了较详细分析,并对250万次疲劳作用后的试验梁剩余静载承载力和受力特点进行了分析。试验研究结果表明,采用500MPa级钢筋作为非预应力筋的预应力混凝土梁在疲劳荷载作用下的受力性能良好,500MPa级钢筋的抗拉强度能够充分发挥,试验梁的剩余静载承载力较高,钢绞线和非预应力钢筋都能达到屈服强度,表现出较好的延性。为我国混凝土结构设计规范进一步修订时在预应力结构中采用500MPa级钢筋作为非预应力筋提供了参考依据。     

锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

通过锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳试验,分析了主筋锈蚀与混凝土梁疲劳性能的关系。疲劳试验包括1根钢筋未锈蚀的对比梁和8根钢筋锈蚀率介于4%～12%的试验梁。试验结果表明锈蚀钢筋混凝土梁的刚度在疲劳过程中表现出“下降—平稳—上升”三阶段特性。由于钢筋混凝土梁中钢筋的不均匀锈蚀,钢筋表面产生明显的坑蚀,锈蚀梁的疲劳破坏在应力幅最大且表面有坑蚀的钢筋截面发生。随着主筋锈蚀率的增加,梁的疲劳寿命急剧缩短,其破坏形式为受拉钢筋脆性断裂,破坏前没有预兆。振动测试表明,梁的基本频率并不是随疲劳损伤积累而单调下降,实测基本频率不能可靠地预报锈蚀钢筋的疲劳断裂破坏。同时,在相同疲劳循环次数下,随疲劳应力幅的增大,钢筋锈蚀的性能逐渐由软钢向硬钢转变。     

疲劳荷载下预应力混凝土梁中钢筋应力重分布的试验研究

疲劳荷载下钢筋应力幅的准确计算对于构件疲劳寿命验算具有重要意义。通过6片同时配有钢绞线和HRB400级普通钢筋的后张有粘结部分预应力混凝土T型梁的试验,研究了疲劳荷载下预应力混凝土构件中预应力钢筋和普通钢筋之间应力分配的发展规律。试验结果表明:截面开裂后,疲劳荷载下两种钢筋应力幅值比(Δσp/Δσs)随荷载重复作用次数的增加基本符合“三阶段”的发展规律,其中第二阶段占绝大部分,且在第二阶段中Δσp/Δσs变化幅度较小,基本处于0.6~0.7之间。最后给出一种考虑了粘结性能差异的钢筋疲劳应力增量的计算方法,计算结果和试验结果吻合较好。本文的研究结果对进一步修编、完善我国的混凝土结构设计规范具有一定的参考价值。     

钢板-混凝土组合受弯加固梁疲劳性能试验研究

通过对8根钢板-混凝土组合受弯加固简支梁（以下简称组合加固梁）的等幅疲劳加载试验,研究了组合加固梁在疲劳荷载作用下的寿命及应变变化规律。试验结果表明：组合加固梁的疲劳破坏是由钢板裂纹从栓钉焊趾处开始缓慢扩展直至贯通导致的,与普通钢筋混凝土梁相比,组合加固梁的疲劳破坏具有较好的延性;钢板应力幅对组合加固梁的疲劳性能影响较大,实际设计时应严格控制钢板的应力幅和应力上限,不宜采用高强钢材和较薄的钢板;加固层预应力可有效提高组合加固梁的疲劳性能;按TB 10002.2-2005《铁路桥梁钢结构设计规范》中规定的焊有栓钉的受拉钢板的S-N关系对钢板-混凝土组合加固梁的钢板进行疲劳设计偏于安全。另外,提出了考虑应力水平影响的组合加固梁疲劳寿命的计算方法。图19表6参12