妙手除缺憾 精心绘美丽

一、混凝土结构病害有“药”可治 混凝土长期以来被人们以各种各样的形式大量应用于各种工程当中。然而，近年来人们却发现，有些混凝土钢筋锈蚀、冻融损伤、化学物质侵蚀、生物损伤和机械损伤等问题逐渐大量暴露出来，加之碱-集料反应、施工等多种原因，混凝土耐久性问题在我国已经引起关注。     

反复荷载作用下的混凝土损伤本构模型

混凝土损伤模型的研究,实际上是研究混凝土材料的本构行为。在外界因素作用下,材料的累积变形引起结构内部损伤发展,最终的损伤将产生宏观裂缝直至整个结构破坏。根据Najar损伤理论,提出了新的分段曲线混凝土受压损伤变量模型和混凝土受拉软化段损伤变量模型,给出了不同强度混凝土损伤变量方程和损伤演化方程。通过计算对比分析认为,建议的损伤模型与已有的混凝土本构模型较吻合。该方法的优点是参数少,不同的混凝土强度有确定的损伤演变方程,可以动态分析混凝土的累积损伤程度。在此基础上,根据已有混凝土反复荷载作用下的滞回规则,建立了在某一循环荷载下的加载、再加载、卸载路径下的损伤本构模型,该模型考虑了混凝土在反复荷载作用下的应力跌落、裂面效应、强度下降、刚度退化等力学性能。应用本文建议的模型进行反复荷载下的截面损伤计算,试验结果与文献计算结果较吻合。     

断裂能与统一损伤加载面描述的混凝土本构模型

构建一个混凝土损伤本构模型,研究目的为解决现有模型中存在的损伤演化、双轴强度与网格尺寸依赖性问题。基于试验观察,提出符合实际的压缩损伤演化方程;在不可逆热力学的框架下,利用当量转化应力状态的方法,在应变空间构造统一损伤加载面,以表达混凝土的双轴强度;借助断裂能对损伤阀值正则化的方法,以合理反映应变软化过程中的能量耗散,并达到消除网格尺寸依赖性之目的。采用编制的程序,对单轴与双轴加载、四点弯非比例加载等混凝土试验进行数值计算,验证了模型的合理性与有效性。研究结果表明:模型不仅解决了上述存在的问题,而且具备在较复杂应力路径下预测结构的承载力、变形及裂缝扩展的能力,可为混凝土结构的定量评价提供支持依据。     

芳纶纤维布约束混凝土冻融循环试验与损伤模型研究

通过对 C20,C30,C35,C45,C50共5个强度等级的芳纶纤维布约束混凝土( KFFCC)进行轴心受压强度和快速冻融循环试验,利用损伤力学和数学模拟的方法,研究了KFFCC的轴心受压力学性能、冻融耐久性、冻融后内部损伤变量的变化规律及损伤模型.结果表明:KFF对混凝土受压承载力的提高效果非常明显,在外粘1、2和3层 KFF 的情况下,KFFCC 和普通混凝土轴心受压强度比为19.0%~54.8%、51.9%和73.5%.KFFCC抗冻等级在F300以上,具有优异的冻融耐久性.以相对动弹性模量为损伤变量建立了KFFCC冻融损伤模型,发现动弹模量衰减模型的拟合精度优于冻融累积损伤模型,幂函数模型比指数函数模型有更好的拟合精度和相关性,模型能够较好地反映KFFCC的冻融损伤规律和损伤程度.     

混凝土单轴受压时的徐变损伤研究

混凝土徐变是指混凝土在持续应力作用下,应变随时间而持续增长的特性.一般认为,混凝土徐变产生的主要原因包括混凝土裂纹的扩展和水泥浆体的蠕变.应力水平较低时,混凝土的徐变以水泥浆体的蠕变为主;应力较高时,徐变由水泥浆体的蠕变和混凝土材料内部的损伤两者构成.本文研究了线性徐变、非线性徐变、破坏徐变等的变形特征,以及混凝土在持续高应力作用下的损伤徐变规律,给出了简化的徐变损伤度曲线.该损伤度曲线比较直观地给出了在不同持续应力值下混凝土内部损伤的演变规律,可为混凝土材料的损伤机理研究提供一定的参考.     

混凝土弯曲疲劳累积损伤性能研究

本文在室内混凝土试件弯曲疲劳试验的基础上，研究了素混凝土受弯试件在变幅重复荷载作用下的弯曲疲劳累积损伤性能，在对试验结果分析的基础上，证明了变幅疲劳荷载的大小和加载顺序对混凝土弯曲疲劳破坏有较大的影响，当疲劳荷载由小变大时，累积损伤量大于１，当疲劳荷载由大变小时，累积损伤量小于１，Ｐ－Ｍ线性累积损伤准则不适于混凝土弯曲疲劳破坏，同时验证了非线性疲劳累积损伤理论的合理性。     

混凝土桥梁防火设计初步探讨

近年来,几乎每年都有既有混凝土桥梁的火灾事故发生,造成了桥梁梁体、墩台等主要承载结构严重损伤,受损桥梁虽然经过表面修复及加固处理,但内部钢筋及混凝土损伤程度却难以准确判定,桥梁运营依然存在安全隐患。如果从桥梁设计之初就考虑防火要求,则可将火灾所致结构损伤将至最低。本文从灾后损伤类型、火灾反应机理、设计阶段防火设计,以及灾后损伤评定和加固设计等方面,对混凝土桥梁防火设计思路进行了初步探讨。     

基于损伤的混凝土全过程本构模型在工程中的几点应用

简叙了基于损伤的混凝土全过程本构模型，并根据该模型提出了一种简单明确的方法来直接确定混凝土全过程曲线上各特征点（弹性点、准弹性点、临界应力点、反弯点、拐点、曲率最大点等）及其损伤值数学表达式。概述了该本构模型用于大体积混凝土损伤特性的研究、试验数据的验证、结构物可靠性设计、安全性评价以及混凝土抗裂性能分析等应用情况。     

混凝土轨枕裂损与养护作业

本文介绍了混凝土轨枕损伤的类型及其原因，并推出一种适合混凝土轨枕线路特点的养护作业方法。     

CRTS Ⅲ型板式无砟轨道自密实混凝土疲劳损伤初探

主要讨论 CRTS Ⅲ型板式无砟轨道自密实混凝土调整层在反复荷载作用下的疲劳损伤特性,根据自密实混凝土损伤本构关系,分析了自密实混凝土疲劳损伤演变过程和几种疲劳寿命S-N曲线。在反复荷载作用下,由于自密实混凝土某些区域存在交变应力或复杂应力区域而容易发生疲劳损伤,最后计算并验证了其疲劳损伤主要集中在自密实混凝土自身微缺陷处和调整层端部边缘处。     

隧道混凝土裂缝声发射特性室内试验研究

隧道混凝土承受荷载大,内部发生形变和开裂损伤时会释放弹性波。因此,利用混凝土单轴拉伸试验,研究混凝土在不同轴拉荷载路径作用下的声发射特性,对隧道混凝土裂缝检测有重要意义。采用声发射（AE）仪器采集了加载过程中混凝土内部的声发射信号,在拉应力接近峰值之前,混凝土内部产生的声发射信号较少,当拉应力达到峰值后,混凝土内部声发射信号开始剧烈增多,声发射幅值较高,试件表面的微裂缝逐渐扩展为宏观裂缝。试验结果表明,声发射特性与混凝土损伤开裂特征相吻合,声发射能够对隧道混凝土内部断裂损伤进行有效探测。     

无黏结预应力高性能粉煤灰混凝土桥梁疲劳损伤计算方法的研究

结合洛湛线工程项目,以不同掺量的高性能粉煤灰混凝土无黏结预应力桥梁的疲劳试验为基础和基于结构变形的方法计算无黏结预应力筋增量,提出一种考虑钢筋和混凝土两种材料耦合作用的非线性疲劳损伤过程分析方法.该方法可以考虑由于组成材料损伤机制不同而造成的疲劳损伤过程中的应力重分布现象,通过分段线性的方法进行混凝土构件的非线性损伤过程分析.理论分析与试验结果比较表明,该方法能够较好地描述无黏结预应力混凝土梁疲劳损伤的全过程,并能给出更符合实际情况的疲劳寿命.     

早期受扰混凝土受硫酸盐侵蚀后的受荷损伤模型

基于损伤力学原理,考虑初凝至终凝期间早期扰动和硫酸盐侵蚀对混凝土造成的损伤,推导混凝土受压状态下的损伤演化方程和本构方程。通过侵蚀后的早期不同时刻受扰混凝土试件的抗压强度试验及声发射采集结果分析,研究早期扰动对受侵蚀混凝土的应力和弹性模量的影响,并建立早期受扰混凝土受硫酸盐侵蚀后的受荷损伤模型。结果表明:早期扰动会导致混凝土的峰值应力和弹性模量降低,在初凝至终凝中间时刻受扰混凝土的峰值应力和弹性模量降低幅度最大,分别降低了36.1%和34.5%;损伤演化方程和本构方程的拟合结果与试验值的相关系数均在0.98以上;与未受扰混凝土相比,受扰侵蚀混凝土受荷初期压密阶段更长,在初凝至终凝中间时刻受扰的混凝土在相对应力达到70%之前几乎都处于初始压密阶段。     

25T轴重列车作用下混凝土梁斜筋和箍筋的疲劳损伤

本文提出了混凝土梁斜筋和箍筋应力脉的计算公式。用Ｍｉｎｅｒ线性损伤理论对我国常用的３３种混凝土梁进行了研究。认为这些梁的斜筋、箍筋损伤远小于跨中下缘钢筋的损伤，不会影响２５Ｔ轴重技术的实施。     

高温作用对混凝土破坏准则的影响

借助连续介质力学理论,将损伤变量D引入强度理论,从理论上建立了混凝土材料因高温作用的损伤破坏准则,以反映材料内部状态的改变对混凝土材料强度的影响.计算值与文献试验值的对比结果证实了所提出的损伤破坏准则的合理性,同时也表明双轴强度极限线是逐渐萎缩的.     

混凝土在重复荷载作用下疲劳寿命分布的概率方法研究

混凝土在重复荷载作用下的疲劳寿命由于不可避免的随机因素的干挠，具有较大的离散性，因此有必要把概率的方法引入混凝土疲劳寿命的研究中去。本文根据混凝土在疲劳荷载下的损伤机理，提出以应变做为表征其损伤程度的量度。并由疲劳损伤过程与马尔可夫过程的数学相似性，认为可以考虑混凝土的疲劳损伤过程具有马尔可夫性。通过求解FOKKER-PLANCK方程，我出疲劳损伤状态的转移概率密度函数，求出在指定时间下疲劳损伤分布，也可求出在给定的临界损伤后的疲劳寿命分布。经与试验相比较，可知由此方法推出的寿命分布函数较对数正态分布更为接近试验数据，且具有较大的适用范围。该方法在进行铁路桥梁疲劳可靠性分析中是有用的。     

混凝土结构损伤累积与灾变演化规律研究建议

论述了研究混凝土结构损伤累积与灾变行为演化规律的工程背景和重大现实意义,提出了相应的建议.     

含水量对隧道衬砌混凝土耐火性能影响试验研究

火灾对特长公路隧道衬砌混凝土产生不同程度的损伤,含水量对隧道衬砌混凝土的耐火性能影响较大。对3种不同含水量的混凝土标准试块分别在不同的温度条件下(200,400,600,800,1 000℃)恒温加热5 h后静置冷却,测量其残余抗压强度和劈裂抗拉强度,并与常温下试块的强度进行比较。研究结果表明:高温下混凝土试块爆裂的频率和损伤程度随含水量的升高而加大,混凝土中水分加剧了混凝土耐火性能的劣化;C25混凝土发生爆裂的温度范围为500～600℃,爆裂的临界含水量为6%～8%。此结果可为火灾后隧道衬砌结构的鉴定、修复与补救提供参考。     

钢筋混凝土截面损伤分析与检测

以平截面假定和截面力平衡关系为基础,导出钢筋混凝土双向压弯截面含损伤变量的割线刚度、切线刚度矩阵。将截面受压混凝土分成若干四边形,用高斯数值积分完成每个四边形的积分,截面含损伤变量的刚度等于各四边形积分之和。对截面进行了全过程损伤分析,并进行钢筋混凝土梁损伤试验,用冲击回波法检测垂直裂缝,试验检测结果与理论分析结果较吻合。     

既有混凝土桥梁的碳化分析及耐久性预测

混凝土碳化深度值理评价钢筋混凝土桥梁损伤和耐久性的一个重要指标，本文分析了混凝土碳化的影响因素，基于实测数据建立了碳化经验公式中碳化速度系数的概率模型，依混凝土保护层碳化失效概率，提出了既有混凝土桥梁耐久性预测的一种简便方法。