钢筋混凝土桥梁疲劳时变可靠度分析

考虑钢筋疲劳强度随时间变化,提出疲劳强度时变模型.在此基础上对钢筋混凝土桥梁进行疲劳可靠度分析.基于混凝土碳化模型和钢筋锈蚀深度公式推导钢筋截面面积随时间变化公式.根据试验数据,提出S-N曲线中疲劳强度系数下降的疲劳强度时变模型.基于钢筋截面面积和疲劳强度时变,运用极限损伤度法和改进的一次二阶矩法,求解失效概率与疲劳可靠指标,然后根据选定的目标可靠指标获得桥梁的剩余寿命.算例表明:考虑和不考虑钢筋截面面积随时间的变化,对钢筋混凝土桥梁疲劳时变可靠度计算的影响较大;在桥梁的钢筋锈蚀到一定程度后,考虑和不考虑钢筋疲劳强度随时间的变化,对钢筋混凝土桥梁疲劳时变可靠度计算有明显的影响.     

基于热-应力耦合分析的钢筋锈蚀作用下隧道衬砌结构性能劣化规律研究

为探究钢筋锈蚀对衬砌结构性能的影响,基于应力场与温度场的耦合分析建立拉拔试验数值模型,并通过试验与计算结果对比验证了模型的可靠性,最终构建锈蚀作用下的衬砌结构性能劣化模型,分析不同锈蚀率下衬砌结构的性能退化规律.研究结果表明:(1)随着衬砌内部钢筋锈蚀率的增大,衬砌各部位的变形量与第一主应力均有不同程度的增加;(2)随...     

铁路梁桥在多因素腐蚀环境影响下构件抗弯性能研究

为了研究西格铁路专用线中桥梁结构在多种因素腐蚀环境影响下抗弯性能的变化,分别分析水分、二氧化碳浓度以及氯离子等因素对钢筋抗拉强度、有效受拉面积、混凝土碳化以及两者之间的黏结强度等性能方面的影响,基于钢筋锈蚀之后与混凝土之间重新形成的协同工作关系,通过构造新的几何条件,对锈蚀钢筋混凝土构件抗弯承载力的计算公式重新进行推导,分析钢筋锈蚀程度对构件抗弯性能的影响。研究表明:钢筋混凝土构件在腐蚀环境长期作用下,钢筋的抗拉强度不断降低,有效受拉面积不断减小,混凝土碳化现象加剧,两者之间的黏结性能削弱;通过重新构造锈蚀钢筋与混凝土之间应变关系,推导得到的锈蚀钢筋混凝土构件抗弯承载力计算公式可以较好地反映试验结果;随着钢筋锈蚀程度的不断增加,构件抗弯承载力损失率也在不断提高,当锈蚀率达到17%时,构件承载力损失率可达到30.33%。     

钢筋混凝土氯离子扩散与寿命预测CA模型研究

氯盐侵蚀会引起钢筋锈蚀,造成其保护层开裂,进而导致结构性能退化。研究氯离子在混凝土内扩散原理以及钢筋初始锈蚀时间,对钢筋混凝土结构耐久性及寿命预测有重要意义。本文利用元胞自动机(CA)原理,建立模拟钢筋混凝土内氯离子扩散过程的CA模型,该模型考虑了时间效应、水灰比和温度的影响。基于建立的CA模型,通过编写Matlab程序,分析钢筋混凝土板、钢筋混凝土方形和圆形柱中一维和二维氯离子扩散行为,并预测钢筋初始锈蚀时间。研究结果及与现有解析解和数值解比较表明,本文建立的模型是正确、有效的,与其他数值方法相比精度更高。     

等幅疲劳加载后锈蚀钢筋静力本构关系研究

锈蚀钢筋在承受疲劳荷载作用后,其应力-应变关系相较于静力荷载作用下的应力-应变关系出现了明显的区别。为探讨准确的锈蚀钢筋疲劳加载后应力-应变关系,开展不同锈蚀率钢筋的静力拉伸试验和疲劳加载后静力拉伸试验。试验结果表明:锈蚀钢筋静力拉伸断裂,断面不规则,有颈缩现象,屈服平台随锈蚀率的增加而缩短直至完全融入强化段。锈蚀钢筋承受疲劳荷载后会产生残余变形,残余变形按较快增长、稳定增长、快速增长3阶段规律发展。依据试验数据拟合锈蚀钢筋疲劳残余应变演化方程,定义以残余应变表述的锈蚀钢筋损伤变量。建立疲劳荷载作用后锈蚀钢筋静力拉伸本构关系模型,成果可为锈损结构耐久性、剩余承载力、疲劳性能评估提供试验参考。     

混凝土中氯离子扩散数值分析方法及实桥应用

氯离子在混凝土中扩散聚积到一定浓度后会引起钢筋锈蚀,钢筋锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂影响钢筋混凝土结构正常使用性能,对氯离子扩散系数进行修正,修正系数可以考虑时间效应、温度效应和湿度效应,将修正扩散系数与有限元软件结合得到氯离子渗透数值分析方法,通过氯离子在试块中一维和二维渗透试验结果对数值分析方法进行验证,最后将数值分析方法应用到实桥中。研究结果表明:基于本文建立的氯离子渗透数值分析方法的计算值与试验值吻合较好;预应力T梁在考虑氯离子空间分布下,相同深度而位置不同处的氯离子浓度不同,最外层钢筋在100 a时氯离子浓度最大值为0.231%;预应力箱梁计算结果说明底板角部钢筋在最大龄期100 a时氯离子浓度为1.03 kg/m3是中部位置氯离子浓度的1.30倍,结果均小于临界氯离子浓度,说明箱梁内钢筋在服役期内不会发生锈蚀。     

锈蚀钢筋的疲劳试验研究

根据钢筋混凝土梁内锈蚀钢筋的试验结果，提出了锈蚀钢筋的疲劳曲线，为合理确定服役老化的混凝土桥梁的疲劳寿命提供必要的依据。     

考虑耐久性损伤的钢筋混凝土梁疲劳寿命试验研究

为研究主筋锈蚀、混凝土碳化等耐久性损伤后钢筋混凝土梁的疲劳性能,对1根钢筋未锈蚀静载对比梁、1根钢筋未锈蚀疲劳加载对比梁、4根钢筋锈蚀疲劳加载试验梁和4根混凝土碳化钢筋锈蚀疲劳加载试验梁进行了试验。试验梁钢筋平均锈蚀率均按6%、8%、10%、12%设计。结果表明:随着试验梁受力主筋锈蚀率增加,试验梁疲劳寿命显著降低,破坏形态由纵筋疲劳断裂演变为受压区混凝土沿梁纵向锈胀开裂,疲劳荷载作用后受压区出现纵、横、竖3个方向裂缝贯通混凝土崩裂并最终受压失效。试验梁最大跨中挠度随着锈蚀率的增加和疲劳加载次数的增加逐渐增大,试件梁抗弯刚度显著劣化。通过理论分析和试验结果拟合,提出以分段线性函数描述试验梁疲劳寿命与锈蚀率之间的关系,即以临界锈蚀率为界建立基于不同钢筋锈蚀率的锈损钢筋混凝土梁分段线性疲劳寿命预测模型。     

25t轴重作用下混凝土梁锈蚀疲劳问题初探

研究了２５ｔ轴重作用下混凝土桥梁的锈蚀疲劳评估方法。对混凝土中钢筋锈蚀的电化学过程从理论上进行了定量分析和描述，从钢筋的面积损失出发，利用分段线性的方法得到２５ｔ轴重作用下按中一活载设计的混凝土梁锈蚀疲劳的累积损伤度和剩余疲劳寿命。     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的试验研究

鉴于现在广泛应用的拉拔式试验结果不能反映实际受弯构件中钢筋与混凝土的粘结性能,设计了梁式试件来研究钢筋与混凝土之间粘结性能.采用半干法的钢筋通电快速锈蚀法对钢筋进行锈蚀.在此基础上,对锈蚀钢筋的混凝土梁受力各阶段特征点的粘结应力及滑移值进行试验测定,拟合出粘结滑移曲线及锈蚀对粘结性能影响曲线.基于试验数据,提出了锈蚀率及锈胀裂缝宽度对钢筋与混凝土粘结强度影响系数的建议表达式.     

加速锈蚀钢筋的疲劳试验研究

采用外加电流加速锈蚀方法获取锈蚀钢筋并进行轴向拉伸疲劳试验,研究锈蚀钢筋的疲劳寿命退化规律。对7根未锈蚀钢筋试件和34根加速锈蚀钢筋试件进行轴向拉伸疲劳试验研究,分析应力幅值与平均截面锈蚀率对钢筋疲劳寿命的影响。钢筋试件近似按平均截面锈蚀率分为0、5%、10%、15%和20%等5组。研究结果表明:锈蚀后钢筋疲劳寿命显著降低,但不同锈蚀程度钢筋试件的应力幅值与疲劳寿命之间均呈对数线性关系;与未锈蚀钢筋试件相比,平均截面锈蚀率为5%、10%、15%和20%的钢筋试件疲劳寿命分别下降了70%、80%、90%和95%;锈后钢筋试件的疲劳寿命近似按指数规律衰减。     

既有铁路钢筋混凝土桥梁病害原因分析及材料劣化的评估和防治

造成桥梁病害及损伤的原因除结构因素外,更多的是由于材料的性能劣化造成的,包括混凝土的性能劣化和混凝土中钢筋的锈蚀两个方面。综述钢筋混凝土桥梁病害的评估技术和防护技术的现状和趋势。提出从材料的性能劣化入手,对桥梁进行病害诊断及评估。     

钢筋混凝土结构锈蚀开裂模型研究

为揭示钢筋混凝土结构锈蚀开裂的机理和裂缝相关参数的发展规律，对钢筋锈蚀作用下混凝土的开裂全过程进行研究，并建立混凝土锈蚀开裂模型。模型采用混凝土材料受拉指数型软化形式和黏结裂缝理论，将锈蚀开裂过程分为保护层未开裂、部分开裂和完全开裂三个阶段。推导每一阶段对应的应力状态、径向位移和裂缝状态等力学参数的表达式，获得计算混凝土保护层裂缝宽度的控制方程，并且给出求解该方程的数值计算方法。基于所建立的模型，研究裂缝从钢筋黏结表面扩展到混凝土保护层表面的全过程行为，讨论裂缝宽度、环向应力等参数的变化规律，预测混凝土保护层表面开裂时间与相应的临界锈蚀率。研究结果表明：钢筋表面和保护层表面的裂缝宽度的差值随锈蚀时间逐渐减小并最后趋于零；混凝土裂缝宽度和锈蚀率之间表现为正线性相关关系；混凝土保护层厚度与钢筋直径之比、混凝土抗拉强度和锈蚀膨胀系数等因素直接影响着保护层锈蚀开裂时间；最后，基于黏结裂缝理论建立的混凝土结构锈蚀开裂模型能够有效地预测试验值，可为钢筋混凝土结构锈蚀开裂机理研究提供依据。     

浅析铁路桥梁桩基础在环境劣化下的疲劳寿命

分析了环境因素对铁路桩基础的影响。运用分段（△t=365d）线性解的方法计算得出铁路桥梁桩基础在锈蚀疲劳不同阶段的疲劳损伤及疲劳寿命，与用Miner理论计算得出的桥梁桩基础疲劳寿命进行比较，发现环境劣化造成的损伤对桥梁桩基础疲劳寿命影响非常大。指出可通过提高混凝土的密实性，采用合适的混凝土保护层厚度，钢筋表面做防腐处理等措施，提高桥桩的使用寿命。     

不明配筋梁的剩余疲劳寿命评估

以曼纳线性损伤准则、分段线性解为基础,在综合考虑混凝土的碳化、钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁疲劳损伤影响的前提下,运用分段线性解模型,模拟标准梁的疲劳损伤发展过程,提出钢筋应力系数发展的不利曲线,对不明配筋梁进行剩余疲劳寿命评估.     

桥上CRTS Ⅱ型底座板疲劳时变可靠性研究

主要研究桥上CRTS Ⅱ型底座板在列车荷载、温度荷载、桥梁变形共同作用下的疲劳时变可靠性。为探讨列车荷载、温度梯度、桥梁变形的作用效应，依据CRTS Ⅱ型底座板混凝土、钢筋的疲劳性能，建立列车荷载、温度荷载、桥梁变形共同作用下的CRTS Ⅱ型底座板混凝土弯压和钢筋弯拉时的疲劳时变极限状态函数，分析混凝土疲劳强度、温度梯度、混凝土疲劳弹性模量、桥梁变形曲率、模型不确定系数、列车荷载产生弯矩的统计特征，采用PHI2方法开展底座板疲劳时变可靠性分析，并与传统时点可靠度方法的分析结果做对比，探讨底座板疲劳时变可靠指标对列车荷载、温度梯度、桥梁变形曲率的敏感性。研究结果表明：在底座板服役期内，底座板轨下截面处的混凝土弯压和钢筋弯拉的疲劳时变可靠指标均满足规范要求；传统时点可靠度方法求得的可靠指标偏大，给CRTS Ⅱ型轨道结构营运带来安全隐患；桥梁变形曲率的变化对疲劳可靠指标的影响最大，列车荷载的影响相对较小，温度梯度对可靠指标几乎无影响；荷载参数的均值大于变异系数对可靠指标的影响。研究成果可辅助确定CRTS Ⅱ型底座板养护维修的时间和方式，为高速铁路结构的运维提供理论参考。     

基于熵度量法的铁路桥梁结构钢筋防锈策略优选研究

通过广泛的资料调研和大量的事故分析,结合相关工程经验,建立了适用于铁路桥梁结构钢筋防锈策略优选分析的指标体系,并引入管理学中较为成熟的熵度量法,提出了适用于桥梁结构防锈策略优选分析的方法。以成都至贵阳高速铁路某特大型桥梁为依托,运用该体系及方法对桥梁钢筋防锈策略进行了优选分析,其评价结果可定量表达出各类防锈策略的失效度,可为决策提供有效的理论依据,最大程度降低钢筋锈蚀对桥梁结构的影响,减少经济损失。     

受腐蚀预应力混凝土桥梁病因分析

文章对京广线石家庄百孔大桥受腐蚀预应力混凝土桥梁病因进行了分析。给出了钢筋锈蚀状态的判别准则,并对预应力钢丝的锈蚀状态进行了检测和判断。对普通钢筋及预应力管道设计保护层厚度进行检测表明,太小的保护层厚度对腹板钢筋和预应力钢丝的锈蚀防护极为不利。通过对梁体碱活性骨料的种类、数量和碱含量测试,认为部分梁体已经发生了较严重的碱硅反应,它是造成腹板沿筋开裂的主要原因。对梁体氯离子分布检测表明,本桥所受的氯离子侵蚀,已到十分严重的地步,建议全部更换曲线区段梁体,对于未更换的梁,应进行加固和增设防水层、完善排水系统。     

综合整治桥梁病害，合理延长使用寿命

既有线铁路混凝土简支桥梁的四大病害：混凝土裂缝、混凝土的腐蚀、钢筋的锈蚀、荷载的累积损伤、剖析其成因和对混凝土桥梁工作性能的影响,并提出了预防措施。     

钢筋混凝土结构锈蚀防护技术研究与应用

通过试验研究,科学评价新型钢筋阻锈剂Sika901的阻锈性能。将多项钢筋混凝土结构锈蚀防护技术应用于处于高浓度氯离子(Cl-)环境下的建筑物防护,从而构筑多道防腐蚀介质的防线。