杂散电流与氯盐耦合作用下钢筋混凝土梁疲劳刚度衰减规律研究

通过钢筋混凝土梁在空气环境、杂散电流环境、氯盐环境和两者耦合环境下的疲劳试验,研究了这4种环境下梁的变形发展过程、刚度损伤过程和电化学腐蚀参数.结果表明,在不同腐蚀疲劳环境作用下,梁挠度-循环比和刚度损伤变量曲线呈三阶段特征,但其变化程度有所不同,空气环境最慢,氯盐环境到疲劳后期较快,杂散电流环境较快,耦合作用下最快....     

多环境腐蚀作用下钢筋混凝土梁疲劳损伤模型

地铁、轻轨等城市轨道交通混凝土结构常处在杂散电流、氯离子与疲劳荷载共同作用下服役。针对这种典型服役条件下钢筋混凝土疲劳损伤行为,开展了30V杂散电流与3.5%氯离子多环境腐蚀作用下钢筋混凝土梁四点弯曲疲劳试验研究。基于弯曲疲劳模量退化,建立用于这种典型服役条件下钢筋混凝土梁的非线性疲劳寿命预测和疲劳累积损伤模型。研究结果表明:杂散电流和氯离子多环境腐蚀对钢筋混凝土梁疲劳损伤影响显著,且疲劳荷载越大影响越大。损伤过程分初始损伤、累积损伤和失效破坏等3个阶段,破坏时无征兆。本文所建立的非线性疲劳损伤模型可描述这一损伤演化趋势,预测结果与实测值吻合较好。     

杂散电流环境下钢筋混凝土梁弯曲疲劳损伤演变规律研究

采用超声波检测仪和基于超声波速自定义的损伤变量对杂散电流环境下钢筋混凝土梁弯曲疲劳损伤过程进行实时跟踪研究.结果表明:定义的损伤变量对杂散电流与疲劳荷载共同作用下钢筋混凝土梁损伤发展状态较敏感,能够有效跟踪损伤不同发展阶段.损伤变量跟踪显示:杂散电流环境下钢筋混凝土梁弯曲疲劳损伤过程,与一般大气环境下弯曲疲劳损伤过程类似,具有明显3阶段特性,即初始快速增加、稳定增加和临近破坏的急速增加;随杂散电流强度增大,钢筋混凝土疲劳损伤发展加快.疲劳断裂试件表明:杂散电流环境下混凝土梁弯曲疲劳损伤劣化进程加速,主要是由于杂散电流与氯离子一样会引发混凝土中钢筋发生电化学腐蚀,且与疲劳荷载构成损伤劣化耦合作用.     

CAN总线技术在轨道交通杂散电流监测中的应用

分析了轨道交通杂散电流对埋地金属的电化学腐蚀后果。根据轨道交通杂散电流的分布规律,分析了CAN(控制器局域网)总线技术应用于杂散电流监测的合理性。设计了基于CAN总线技术的杂散电流在线监测系统,并通过实验室的模拟实验装置进行验证试验。     

地铁杂散电流动态分布模型研究

分析单边供电与双边供电下的杂散电流静态分布模型。根据列车的速度、位置、取流大小等随时间发生变化的情况,以轨道-排流网-埋地金属-大地结构的杂散电流静态模型和牵引计算为基础,设计双边供电方式下基于时间-位置-取流变化的杂散电流动态分布模型,并对模型进行计算求解,实现三维仿真。分析杂散电流和轨电位在不同工况下的动态分布规律,得出特定位置杂散电流和轨电位随时间的动态分布。     

城轨回流系统动态排流与钢轨电位控制仿真研究

当前,城轨供电回流过程中杂散电流与钢轨电位问题突出,排流装置与钢轨电位限制装置(OVPD)作为杂散电流与钢轨电位的治理设备被广泛采用,但系统运营过程中动态排流与钢轨电位控制仿真方法及分布规律尚缺乏研究。通过建立回流系统动态排流与钢轨电位控制仿真模型,分析多区间多列车动态运行过程中全线钢轨电位与杂散电流动态分布规律。研究结果表明,单点钢轨电位控制过程中会引起其他位置OVPD连锁动作,还会大大抬高全线杂散电流水平;杂散电流动态排流过程中,全线钢轨电位与杂散电流水平均会出现一定程度的抬升,因此当前钢轨电位控制与杂散电流排流方法应进一步结合系统多点耦合干扰特性进行改善。     

局部绝缘损坏对地铁杂散电流的影响

在行业标准CJJ 49-92<地铁杂散电流腐蚀防护技术规程>中,地铁杂散电流的计算公式是在钢轨对地绝缘介质均匀条件下得出的,并且没有考虑结构铜和排流网等实际情况.对这些情况下的杂散电流分布进行分析,并考虑钢轨绝缘扣件的局部绝缘损坏情况.     

地铁杂散电流模拟实时监测系统

地铁走行轨杂散电流的存在,会对埋在地下的金属产生电化学腐蚀作用。在实时监测系统中,通过改变电路的结构与电源正极在电路中的接入点,模拟普通走行轨、交叉点、分叉点和列车运行过程中的杂散电流,进而分析在不同地质条件下杂散电流对金属的腐蚀情况。通过对实时监测模拟装置中的工作电流的变化,研究杂散电流的大小和分布规律,为在城市轨道交通的设计、施工和旧线改造过程中削弱或减小杂散电流,提供相关的实验数据。     

氯盐环境下铁路混凝土配合比参数的研究

分析氯离子扩散系数作为氯盐环境下混凝土耐久性评价指标的原因及合理性。系统研究水胶比(0.33、0.38、0.45)、矿物掺和料种类(粉煤灰、磨细矿渣粉、偏高岭土、硅灰)、掺量及含气量等配合比参数对混凝土氯离子渗透性能影响规律;探讨氯盐环境下铁路混凝土配制要求;提出氯盐环境下铁路混凝土配合比参数限值。研究表明:氯盐环境下适当加入矿物掺和料是提高混凝土耐久性的关键技术措施;粉煤灰和矿渣适宜掺量分别为30%～50%、40%～60%;适当引气(含气量为4%～6%)能提高混凝土抗氯离子渗透性能;严重氯盐腐蚀环境下,应采用矿物掺和料复掺技术,且宜添加适量硅灰。     

地铁常用隧道杂散电流场三维有限元模拟

基于地铁不同隧道类型对杂散电流场分布规律的影响,建立地铁矩形和盾构型隧道的杂散电流场三维有限元模型,通过加载电流,在不同地质条件下利用ansys有限元软件进行仿真分析。研究结果表明：钢轨及钢轨到周围地下环境的电位均呈非线性衰减趋势;加载的电流越大,不同隧道周围相同位置处的电位不同;在钢轨加载电流和隧道周围地质条件相同的情况下,矩形隧道比盾构型隧道向外泄漏的杂散电流少。     

柴达木盆地冻融、盐蚀环境下混凝土腐蚀机理及耐久性研究

为研究柴达木盆地地区强腐蚀环境下混凝土结构的耐久性,配制与现场土壤腐蚀浓度相近的腐蚀性溶液,对掺加特定外加剂的不同强度等级混凝土试件进行冻融、盐浸循环试验,通过检测试件的电通量、强度损失率、质量损失率等参数研究其腐蚀规律及耐久性。试验结果表明,在强腐蚀环境下,低强度混凝土耐久性较差;掺加抗冻防腐剂后混凝土密实性可提高28%~53%,抗压强度损失率可减小22%~54%;氯盐对混凝土的侵蚀破坏起主导作用;混凝土腐蚀破坏前期表现为盐类结晶膨胀型破坏,后期主要是氯盐溶蚀破坏;混凝土破坏为氯盐和硫酸盐共同腐蚀的破坏效果叠加。根据试验结果及腐蚀机理,提出强腐蚀环境下考虑设计、施工、养护的混凝土结构耐久性综合设计方案。     

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.     

主筋锈蚀对钢筋混凝土梁承载特性的影响

基于适当的钢筋、混凝土本构关系以及锈蚀钢筋和混凝土的黏结滑移模型,建立有限元模型,对5根不同主筋锈蚀率的钢筋混凝土梁进行承载特性分析。获得了梁中点处的荷载-挠度关系,受力筋的应变分布以及钢筋与混凝土之间的滑移分布。研究结果表明：随着受力筋锈蚀率的增大,钢筋混凝土梁的极限承载力降低,延性下降,受力筋的最大拉应变和伸长量逐渐增加,钢筋和混凝土之间的滑移量也大幅增加。     

锌加涂层在高铁桥梁下部结构钢筋防腐中的应用

分析了钢筋混凝土在H3、H4严重侵蚀环境下的腐蚀机理,阐述了锌加涂层的防护原理及其作为钢筋防腐涂料的优越性,并针对锌加涂层在施工应用中暴露的问题,提出工艺改进措施。     

铝合金筋混凝土在地铁工程中的应用探索

对于含有腐蚀性介质的地下环境中的地铁工程,钢筋混凝土结构容易因钢筋锈蚀而造成耐久性和安全性降低。从防止受力钢筋锈蚀的角度出发,探索将铝合金筋应用于地铁工程混凝土结构的可行性;基于现行《混凝土结构设计规范》及铝合金材料的力学性能特点,推导铝合金筋混凝土梁正截面受弯承载力计算表达式,并通过现有9根铝合金筋混凝土梁受弯试验数据对表达式进行验证;基于现有研究成果对铝合金筋混凝土梁裂缝宽度的计算进行探索;从耐腐蚀性和经济性角度,对比普通钢筋混凝土梁及铝合金筋混凝土梁的使用寿命和工程造价,给出铝合金筋和普通钢筋混合使用的研究思路,为铝合金筋混凝土在地铁工程设计中的研究及应用提供了一定的方向和参考。     

地铁杂散电流的腐蚀和防护

根据轨道交通的杂散电流产生原理,结合工程实际,提出完整的杂散电流防护体系;结合轨道交通的工程特点,从杂散电流与接地的关系分析,提出结构钢筋可用作设备接地的建议.     

自动排流柜的设计

杂散电流对地铁隧道结构钢筋及地下金属设施产生严重的腐蚀,为此需装设排流网及排流柜。分析了排流法的工作原理,讨论排流的不同工作状态及其对杂散电流腐蚀和轨道交通安全的影响。在阐述自动排流基本原理的基础上,设计了一种能自动实现合理排流的排流柜。该装置可独立使用,也可与杂散电流自动监测系统配套使用,把杂散电流的危害降至最低。     

时速200km城际铁路双线圆端形空心墩受力性能分析

结合时速200 km城际铁路双线圆端形空心墩设计实例,阐述铁路空心墩在非温差工况和温差荷载工况作用下的受力分析思路,总结出空心墩的受力特点和配筋原则。结论为:非温差工况作用下,墩身应力水平较低,仅需配置构造钢筋,按混凝土构件对墩身进行检算;温差工况作用下,部分墩身截面应力已超出混凝土的容许应力,需按计算配置钢筋,按钢筋混凝土构件对墩身进行检算;实体和空心交界处存在明显固端干扰效应,需局部加强钢筋布置。     

全功率双向变电站与地铁杂散电流问题

地铁杂散电流会腐蚀地铁当中的金属(如承重墙里面的钢筋),为系统安全埋下隐患。与混合型变电站(由二极管整流器和 PWM 变流器组合而成)相比,由 PWM 变流器构成的全功率双向变电站不但具备正常的能馈功能,而且可基于其良好的调节直流电压的能力来维持各变电站输出电压一致,从而达到降低杂散电流的目的。分析全功率双向变电站降低地铁杂散电流的原理及其改善效果,仿真结果表明,全功率双向变电站能使地铁当中的杂散电流吸收垫充分发挥作用,显著降低地铁杂散电流。