预应力混凝土钢绞线应变测试方法研究

本文对预应力混凝土钢绞线复杂的受力变形性能进行了深入的分析,在此基础之上,对现有的预应力钢绞线应变测试方法进行了评价,提出了具体的改进措施,并取得了良好的工程实测效果.     

考虑温室效应的氯盐环境下RC桥梁锈胀开裂性能预测

使用大气气候变化数据,改进了氯离子作用下腐蚀开始时间模型和腐蚀电流密度模型,分析了全球变暖(CO₂浓度和温度)对RC桥梁在氯离子腐蚀作用下的锈胀开裂性能影响。考虑腐蚀影响的性能预测参数如气候变化、氯离子浓度、氯离子扩散过程、温度、湿度、结构尺寸参数、钢筋位置和性能退化机制等具有随机性和时变性,发展了基于时变可靠度理论的预测方法来预测RC桥梁在将来全球变暖作用下以及氯盐环境下将来服役100年内的开始腐蚀风险和平均锈胀开裂概率。研究发现：1) 在预测氯离子腐蚀效应时,大气气候变化温室效应能够恶化混凝土腐蚀损伤效应,在预测时需要计入其效应;2) 在浪溅区环境下的开始腐蚀概率和锈胀开裂比例比海岸线大气区环境下分别高了127%和140%,当结构位于距离海岸线1km以上区域时锈胀开裂比例降低到1%;3) 对于保护层厚度为20mm和水灰比为0.55的混凝土,在将来100年内的开裂概率为0.893,这意味着大多数混凝土结构在服役期存在腐蚀损伤现象,将来需要大量的维修和维护工作。这些信息能够为决策人员应对温室效应和氯离子腐蚀对土木工程的影响做出应对措施提供支持。     

预应力混凝土用钢绞线力学性能试验的研究与设备改制

通过对预应力混凝土用钢绞线力学性能的研究与设备改制，基本上解决了预应力钢绞线整根破断负荷、屈服负荷、伸长率三大力学性能试验的难题，分析了试验改制的技术要点和今后进一步改进的方向。     

预应力钢绞线网加固混凝土圆柱的轴压性能

开发了一种预应力钢绞线(钢丝绳)网加固混凝土柱新技术, 对24根预应力加固混凝土圆柱和2根未加固对比柱进行了试验, 研究在单调轴向荷载作用下, 钢绞线间距、预应力水平对混凝土柱加固效果的影响。试验结果表明：较对比柱, 预应力加固柱的轴向峰值应力和应变最大提高幅度为83%和95%, 加固效果随预应力水平的提高而提高;随钢绞线间距的减小, 加固效果大幅度提高;钢绞线间距对加固效果的影响大于预应力水平的影响。建立了预应力钢绞线加固混凝土柱峰值应力和应变计算式, 提出了两种应力-应变全曲线关系模型, 计算结果与试验吻合良好, 可为相关研究提供理论支持。预应力钢绞线网加固混凝土柱技术是一种主动、高效、无损加固新技术, 具有推广和应用价值。     

混凝土胀裂时钢筋锈蚀量的确定

混凝土胀裂时钢筋锈蚀损失率的确定，是制定兼容混凝土结构安全性的耐久性极限状态标准的基础。通过简化的弹性力学模式分析，确定了钢筋保护层厚度与钢筋直径的比值和混凝土强度为影响混凝土胀裂时钢筋锈蚀损失率的主要因素。本文利用分布裂缝模型、等效强度准则，设置温度膨胀环进行模拟沿钢筋周边的均匀锈蚀和不均匀锈蚀，建立了混凝土锈蚀胀裂的有限元分析模型，为混凝土胀裂时钢筋锈蚀损失量的对比量化提供了一个手段。     

氯盐环境下锈蚀预应力混凝土梁抗弯性能试验

为探讨氯盐环境下锈蚀预应力混凝土梁的抗弯性能,制作了5根先张预应力混凝土梁,采用电化学法分别对其进行了0 d、7 d、14 d、28 d及42 d的快速腐蚀,随后进行了四点弯曲试验。研究了不同锈蚀程度对预应力混凝土梁自振频率、钢绞线滑移、结构变形、弯曲开裂、破坏模式及极限承载力等性能的影响。结果表明:氯盐环境下锈蚀对预应力混凝土梁高阶频率影响较小,导致一阶频率逐渐增大,28 d后锈蚀裂缝较大且局部混凝土脱落,一阶频率迅速减小;轻微腐蚀对预应力混凝土梁的抗弯性能影响较小,腐蚀程度增大,抗弯性能明显降低,腐蚀42 d后,极限挠度减小了18.7%,抗弯承载力减小了17.3%,延性降低了19%;锈蚀钢绞线与混凝土间滑移速率增大,极限滑移值由5 μm增加至11.4 μm;钢筋锈蚀对弯曲裂缝高度发展的影响不大,但促进了裂缝宽度的扩展,结构屈服后,底部裂缝开裂速率由0.0062 mm/kN增加至0.0252 mm/kN。在试验研究基础上,采用有限元软件ANSYS对各锈蚀梁的受载全过程进行了有限元模拟计算,极限荷载和钢绞线滑移量的模拟值与实测值误差分别小于5%和10%,吻合较好。      

储配仓混凝土结构中无粘结预应力钢绞线半自动化施工技术

无粘结预应力混凝土技术属于2010年建筑业10项新技术之一,此技术在节约钢筋、混凝土用量的基础上可以有效提高混凝土结构强度、降低结构自重,不但在民用建筑和路桥工程中得到应用,而且在煤炭、化工领域中也应用广泛。本文通过对圆形超大储配仓工程中的无粘结预应力钢绞线半自动化机械铺装技术进行总结和研究,以便对同类型或相似工程的施工提供有益参考。     

高强钢绞线网--聚合物砂浆加固混凝土及预应力混凝土梁的抗弯性能试验研究

该文侧重研究了采用高强钢绞线网--聚合物砂浆加固技术三面加固普通钢筋混凝土(RC)梁和预应力混凝土(PRC)梁的抗弯性能.进行了6 片RC 梁及5 片PRC 梁的抗弯静载试验,探讨了不同初始损伤程度、有效预应力大小和加载方式等对高强钢绞线网--渗透性聚合物砂浆加固梁的抗弯性能影响.结果表明：采用高强钢绞线网--聚合物砂浆加固技术加固RC/PRC梁能够有效抑制裂缝的开展,能有效地提高RC/PRC 加固梁的抗弯承载能力和抗弯刚度;重复加载会导致加固梁刚度一定程度的退化,初始损伤程度大小不会显著改变加固后RC/PRC梁的抗弯承载力;该文研究对于大量既有RC/PRC梁的抗弯加固具有一定的参考价值.     

预应力混凝土梁桥的裂缝控制技术

混凝土桥梁开裂是工程建设中一种常见的缺陷,如何控制混凝土桥梁开裂是今后探讨的重要话题。论文首先对预应力混凝土桥的裂缝病害进行了简要的调查总结,并分析了其成因,最后介绍采用碳纤维技术成功处理了一些桥梁的结构裂缝、加吲增强问题。     

预应力混凝土箱梁开裂后的刚度损伤评估

箱梁容易在支座、1/4跨及跨中位置出现裂缝,箱梁开裂病害与箱梁过量下挠相互耦合,其作用机理较为复杂,评估箱梁过量下挠的难点在于箱梁裂后的刚度分布特性研究。为了有效评估箱梁裂后刚度,制作了大比例尺预应力混凝土连续箱梁模型,开展了反复荷载作用下的箱梁破坏性试验,分别采用两种方法开展了箱梁裂后刚度分布特性研究。第一种方法,结合试验数据,基于Levenberg-Marquardt优化算法,对已测试得到的不同开裂程度下的挠度进行刚度分布反演;第二种方法,基于模型试验测试的荷载挠度曲线直接建立刚度折减评估参数,对开裂后箱梁的刚度损伤分布进行统计分析。对比分析了两种方法计算得到的箱梁裂后刚度纵向分布特征,验证了评估结果的有效性。研究结果表明：箱梁裂后开裂区域的刚度折减系数以加载位置为参考点,其余部位的刚度损伤沿箱梁纵向呈线性分布。提出了箱梁裂后刚度损伤计算方法。该研究可对开裂后箱梁的服役性能评估提供了理论参考。     

混凝土界面开裂模型

本文利用Ｅｓｈｅｌｂｙ等效原理［１］．给出了混凝土骨料与砂浆之间由于温度升高或湿度损失而造成界面破坏的条件．并根据水化热传导和水份扩散造成的非均匀温度和湿度场性质，讨论了混凝土材料热源裂缝与干缩裂缝的分布特征。     

混凝土硬化过程中的应力-应变发展和基于内部湿度的开裂风险预估

建立了一种对水泥混凝土开裂风险进行评估的新方法。模型基于硬化过程中混凝土的应变-约束应力发展, 研究了开裂时间与收缩变形率和混凝土内部湿度降低率的关系。研究结果表明：混凝土开裂风险与收缩变形速率有关, 开裂时间与开裂时的临界收缩率存在唯一对应关系。该研究根据混凝土湿度与变形的关系, 提出了一个基于混凝土内部湿度降低速率的混凝土早期开裂预估方法。该方法避免了工程实际中为确定混凝土开裂风险而需要进行的变形测量及复杂的需要考虑徐变、应力松弛、强度和模量的发展等因素但又未必准确的应力计算过程, 简化了混凝土硬化过程中的开裂风险预测。     

预应力混凝土压力管道设计方法

根据环形预应力作用机理,结合弹性地基梁理论,提出了预应力混凝土压力管道在结构施工阶段的验算方法,给出了预应力筋束的最大间距,确定了预应力筋束分步张拉施工与荷载控制的方法。结合多层圆筒轴对称平面形变计算理论,提出了预应力混凝土压力管道运行阶段抗裂性能的验算方法,同时给出了预应力混凝土压力管道极限承载能力计算公式。所作的工作对预应力混凝土压力管道的设计与施工具有重要的应用价值。     

钢筋混凝土裂缝机理与控制措施

钢筋混凝土裂缝分析与控制,全文共4部分:1、裂缝是不可避免而又可以尽量减轻的自然灾害;2、收缩裂缝分析及控制;3、温度收缩裂缝分析及控制;4、裂缝控制的综合技术措施。较全面地论述了钢筋混凝土裂缝机理及控制措施,文末附有100多篇参考文献。     

有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋混凝土梁抗弯承载力研究

纤维增强塑料筋(简称FRP 筋)是一种高强线弹性材料,非常适合用做侵蚀环境下的预应力筋,采用有粘结和无粘结相结合是提高预应力FRP 筋混凝土梁延性的一种新方法。对有粘结和无粘结相结合的预应力FRP 筋混凝土梁的抗弯承载力进行了理论分析和试验研究,基于平衡配筋率定义了有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋混凝土梁的破坏形态,推导了平衡配筋率和相应抗弯承载力的计算公式。为了验证公式的正确性,进行了9 根预应力FRP 筋混凝土梁的试验研究,计算结果与试验结果吻合良好。研究结果表明,在相同配筋的条件下,体内有粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力最高,体内无粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力其次,而无转向块的体外无粘结预应力FRP 筋混凝土梁的承载力最低。采用体内有粘结和无粘结预应力相结合,可以改善预应力FRP筋混凝土梁的延性。     

预应力混凝土用钢绞线应力松弛试验结果不确定度的评定和分析

采用GB／T10120—1996标准规定的方法对预应力混凝土用钢绞线进行了应力松弛试验,根据JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》对试验结果的不确定度进行了评定和分析,提供了评定同类试验结果不确定度的参考依据。     

预应力高强混凝土梁延性性能分析与试验研究

介绍了24根预应力混凝土梁的延性性能试验结果,试验梁的混凝土强度等级为C40~C80、预应力比率为0.6~1.0、配筋指数为0.17~0.32、钢绞线的延伸率为5.0%和3.6%.结合试验梁的荷载~挠度全曲线分析计算结果,研究了混凝土强度等级、钢绞线延伸率、预应力比率、配筋指数等因素对预应力混凝土梁位移延性系数和极限承载破坏形态的影响规律,提出了设计建议.     

后张有粘结预应力连续梁的分析原理

本文采用能量法对后张有粘结预应力连续梁中预应力次弯矩是否变化的问题进行了深入的研究,并与普通钢筋混凝土连续梁进行对比,基本上回答了有关次弯矩是否变化的问题。研究结果表明,在用增量法解预应力连续梁时,可以不必考虑初始次弯矩是否变化的问题,而将其作为一不变的量对待。因为随着外荷载的作用,次弯矩的独立概念已不复存在。其对加载过程的影响可以通过连续梁的刚度变化体现出来。     

无粘结与有粘结预应力混凝土梁抗震性能的试验对比研究

基于四对无粘结预应力混凝土梁与有粘结预应力混凝土梁的低周反复加载试验,较为系统地研究了上述两种预应力混凝土梁的延性、耗能性、变形恢复能力及破坏特征等抗震性能。研究表明：无粘结预应力混凝土梁的延性和变形恢复能力优于有粘结预应力混凝土梁,其延性系数平均高出20%;有粘结预应力混凝土梁的耗能能力优于无粘结预应力混凝土梁,其等效粘滞系数平均高出29.2%;有粘结预应力混凝土梁的承载力略高于无粘结预应力混凝土梁,其承载力平均高出7.42%;研究成果为不同工程情况下预应力梁的设计与选用提供参考。