裂缝两侧钢筋应力分布特征研究

采用有限元方法分析了裂缝附近钢筋应力的分布情况,研究了钢筋直径、裂缝角度及保护层厚度等参数的影响。研究结果表明,裂缝两侧钢筋应力的局部增大导致其周围的混凝土应力呈现集中现象,钢筋直径和保护层厚度对钢筋及混凝土间相互作用影响显著,裂缝倾角的影响不明显。     

BOTDA光纤传感技术监测钢筋锈蚀损伤的试验研究

基于钢筋锈蚀后钢筋及其周围混凝土的应力、应变发生变化的事实,提出了一种混凝土中钢筋腐蚀监测的新方法,即应用基于布里渊光时域分析计(BOTDA)的光纤传感技术监测钢筋混凝土结构的应变,通过应变分布的变化实现对钢筋锈蚀的监测.通过试验梁对该方法的可行性进行了验证,并对比分析了钢筋局部锈蚀对应变分布的影响,对试验梁的锈蚀位置进行了识别.结果表明,利用BOTDA系统的识别效果与荷载大小,锈蚀位置,锈蚀长度有关,荷载越大,锈蚀段长度越大,越靠近跨中,识别效果越好.因此,BOTDA光纤传感技术能够识别钢筋的锈蚀损伤,实现混凝土结构中钢筋锈蚀的分布式监测.     

锈蚀钢筋粘结性能对比试验研究

为研究钢筋锈蚀、钢筋类型和直径对钢筋与混凝土间粘结性能的影响,设计制作了变形钢筋和光圆钢筋混凝土粘结试件,并进行了实验室通电快速锈蚀。通过快速锈蚀两种粘结试件的拔出试验,得到了钢筋与混凝土间粘结应力-滑移曲线,分析了锈蚀率、钢筋直径以及钢筋类型对粘结应力-滑移曲线影响,探讨了不同锈蚀率下两种类型钢筋混凝土粘结试件破坏模式。试验研究表明:光圆钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋锈蚀更敏感,随锈蚀率变化,其最大粘结力及相应的滑移量变化幅度更大;变形钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋直径更敏感,锈蚀率接近的情况下,直径不同,其粘结应力-滑移曲线差异显著。     

钢筋锈蚀率对RC构件粘结性影响的试验研究

为获得钢筋锈蚀率不同的混凝土试件,对钢筋混凝土试件中的钢筋开展电化学快速锈蚀,通过钢筋开槽、内贴应变片的拔出试验,得到了不同位置处的钢筋应变实测值,由此计算出钢筋与混凝土间的粘结应力;探讨了钢筋锈蚀率与粘结应力的关系;绘制出混凝土试件的粘结应力-滑移曲线,并进一步分析了锈蚀率对滑移的影响。     

氯盐环境下钢筋强度时变模型

为了研究氯盐环境下钢筋强度规律,主要开展了以下工作:1运用Fick第二扩散定律,在基于氯离子扩散系数时变性以及多参数影响的基础上,得到了钢筋初锈时间,建立了蚀坑面积时变模型,继而构建了锈蚀钢筋强度时变模型;2对钢筋强度时变模型的影响因素进行了敏感性分析,发现混凝土保护层对钢筋强度的影响最大:当混凝土保护层厚度由10 mm增加到25 mm时,钢筋强度较之前可提高63%,而临界氯离子浓度对钢筋强度的影响最小;3利用误差传递公式对局部锈蚀钢筋的强度进行了理论分析,得到均值、变异系数计算模型,同时将所得分布的均值与试验所得数据对比证明此强度时变模型可用于工程实际预测。     

基于灰色理论的锈蚀钢筋混凝土梁裂缝间距研究

在考虑影响裂缝间距的各主要因素的基础上,用正交设计法制作了37片混凝土梁试件,结合试验数据,详细阐述了试验室条件下钢筋混凝土矩形梁依锈蚀率变化的破坏过程、归纳了试验现象,探讨了锈蚀钢筋梁对裂缝间距分布的影响机理,以及试件在静载试验中的裂缝间距分布随锈蚀率变化的特点.采用灰色关联分析法分析了现行裂缝间距公式中各主要影响因素的重要程度,建立钢筋锈蚀率与平均裂缝间距的GM(1,2)灰色模型.研究表明,随着锈蚀率的增大,裂缝间距总体趋势也变大;锈蚀引起的粘结性能退化改变了受弯构件破坏机理;钢筋锈蚀是比混凝土抗拉强度对裂缝间距分布影响更为重要的因素.     

钢板加固锈蚀RC梁刚度分析

根据锈蚀会导致钢筋混凝土梁抗弯承载力及刚度下降的现象,该文采用底板锚贴钢板的方法对锈蚀梁进行加固。通过9根锈蚀RC梁的钢板加固试验,分析了不同钢板厚度和保护层厚度对加固后试验梁变形性能的影响。通过引入钢筋应变滞后系数m(ηs)、钢筋应变不均匀系数n(ηs)以及钢板与混凝土之间的协同工作系数β,提出了钢板加固锈蚀RC梁的短期抗弯刚度公式。研究结果表明:在保护层厚度相同且钢筋锈蚀率相近时,加固梁挠度随着钢板厚度的增大而减小,刚度增大,延性降低;保护层厚度的变化对加固梁变形能力的影响并不显著;挠度计算数据与实测数据差异较小。     

氯盐渗透下钢拱架锈蚀与喷射混凝土间锈胀力研究

为研究海底隧道初期支护中工字钢在氯离子渗透下严重锈蚀时对结构耐久性的影响，采用室内试验研究工字钢在不同混凝土保护层厚度下锈胀力与锈蚀率的关系以及锈胀的发展过程，再通过数值模拟研究锈胀力作用下的混凝土裂缝、混凝土应力、应变分布规律及胀裂应力变化情况。研究结果表明： 1）相同保护层厚度下，锈胀力随着锈蚀率的增加而增大；锈蚀率相同时，锈胀力随着保护层厚度的增加而增大； 2）工字钢混凝土构件锈胀开裂，裂缝集中于翼缘中部和2个角点区域，翼缘中部的裂缝由外向内发展，2角点区域的裂缝由内向外发展； 3）数值计算得出的混凝土胀裂应力大于试验得到的混凝土胀裂应力。     

近海桥梁墩柱钢筋保护层质量调研及后期施工建议

在服役15a的近海公路桥梁拆除之前,对墩柱钢筋保护层质量进行了详细调研,发现钢筋笼偏位明显,钢筋保护层厚度离散系数高达32%。个别墩柱混凝土开裂,裂缝表面宽度超过0.3mm,裂缝锋面抵达钢筋表面,但该处的钢筋锈蚀程度与相邻未开裂部位的差异不明显。在现场用(JTJ270-98)规定的"混凝土中钢筋半电池电位测定"得到了与实际相反的结果,而将保护层混凝土浸润饱和之后测半电池电位,判定的钢筋锈蚀状况与实际一致。     

基于小波神经网络锈蚀钢筋强度预测研究

为研究氯离子侵蚀和混凝土碳化综合作用下既有钢筋混凝土桥梁中锈蚀引起的钢筋屈服强度的退化,基于拆除两座旧桥主要承重构件中钢筋锈蚀影响因素的无损检测以及锈蚀钢筋拉伸试验,考虑混凝土碳化、氯离子侵蚀、保护层厚度以及混凝土强度等因素综合影响,利用小波神经网络在非线性建模中收敛迅速等优越性,提出了基于小波神经网络来预测既有钢筋混凝土桥梁中钢筋屈服强度方法。研究表明:锈蚀率较小情况下,锈蚀引起钢筋屈服强度的下降并不显著。该预测方法可以考虑不同环境对混凝土桥梁中钢筋锈蚀的综合影响,精度满足要求,具有较好的适用性。     

太阳辐射作用下钢管混凝土拱不均匀温度场及其引起的脱空分析与试验研究

为厘清太阳辐射作用下钢管混凝土拱肋内部的不均匀时变温度场,剖析其对钢管混凝土脱空效应的影响机制,并为钢管混凝土拱桥的脱空病害防治奠定理论基础,依托受日照辐射较强的贵州香火岩特大跨钢管混凝土拱桥实际工程,建立考虑钢管与混凝土界面接触关系的精细化温度-应力耦合数值模型;基于ASHRAE晴空模型及温度场计算理论,开展了钢管混凝土拱肋日照辐射不均匀时变温度场分析,揭示了钢管混凝土拱肋横截面的温度分布规律及其随时间的变化规律,并给出了计算钢管混凝土横截面温度梯度的近似公式;结合脱空的应力判别标准,计算出了拱肋横截面沿环向不同位置处的脱空高度,进而明确了钢管混凝土拱肋的横截面脱空分布模式;基于诱导振动理论,选取主要受温度影响而产生脱空的拱段,开展了钢管混凝土拱桥脱空检测试验研究,并与理论分析进行对比,验证了理论分析的可靠性。研究结果表明：日照辐射作用下,钢管混凝土截面温度场在时间、空间分布上均呈高度非线性,核心混凝土温度变化滞后于外包钢管,钢管与核心混凝土的最大温差超过25℃;日照不均匀温差引起的界面拉应力达到1.4~1.5 MPa,导致钢管混凝土环向脱空高度达到0.11~0.13 mm;基于诱导振动法的钢管混凝土拱肋脱空检测方法可识别出脱空的可能性,并发现太阳辐射作用使钢管混凝土的脱空程度略有增强。     

S形曲线钢箱梁斜拉桥沥青混凝土摊铺温度效应分析

大连滨海大道西延伸线张柏2号高架桥主桥为(50+96+192+70)m S形曲线钢箱梁斜拉桥,桥面铺装层采用热浇注式沥青混凝土摊铺方法施工,摊铺过程中出现了结构位移和应力较大等异常情况。为了解异常情况产生的原因,采用ANSYS软件建立全桥有限元模型(钢箱梁采用壳单元模拟),分析摊铺过程中温度引起的桥塔纵、横向位移,以及主梁纵向、竖向位移和纵向应力。结果表明:摊铺温度导致结构产生较大的位移和应力,主梁和桥塔纵向位移均达22.8 cm,主梁最大竖向位移为25.9 cm,钢箱梁最大拉应力为143 MPa;摊铺过程中,结构纵、横向均存在较大的位移差和应力差,导致变形不协调和局部应力过大;结构位移、应力的计算值与实测值基本一致。该类桥梁施工时应调整摊铺工艺,降低摊铺温度效应。     

钢箱-混凝土组合曲线梁桥长期爬移分析方法

为了分析钢箱-混凝土组合曲线梁桥的长期爬移规律及其影响因素,并提出可能的防控措施,采用Abaqus有限元软件建立了钢箱-混凝土组合曲线梁桥的有限元分析模型,分别提出了支座摩擦滑移、长期精细温度场以及车辆离心力的模拟方法,分析了在这几种因素共同作用下曲线梁桥支座连续2 a的切向、径向位移变化规律,为钢箱-混凝土组合曲线梁...     

预应力混凝土箱形连续梁桥裂缝成因分析及对加固方案的评价

预应力混凝土箱梁桥中出现剪力引起的斜裂缝的现象非常普遍。从设计方面寻找斜裂缝出现的原因,对现有的预应力加固方法的有效性进行探讨。从工程实例出发,利用虚拟层合有限单元法对桥梁加固前、后的空间计算做了分析,得出桥梁加固前、后两阶段的受力情况。经分析发现:竖向预应力的不足以及预应力筋的布置不妥所造成的过大局部应力是导致产生斜裂缝的主要原因。同时发现:现有的预应力加固方案中加固设计没有有效弥补原有方案的缺陷。经计算斜裂缝处的应力在加固后仍为拉应力,在设计荷载下裂缝将继续开展,试验结果也证明了这一点。     

预应力对曲线钢-混凝土结合梁桥内力的影响及计算方法

基于有限元程序Sap2000建模分析了曲线钢-混凝土结合梁预应力作用下混凝土桥面板、箱梁底板的纵向应力和竖向变形,并给出了钢箱上翼缘及腹板竖向变形云图;结合预应力张拉前后中跨跨中截面顶板径向位移对比表和径向位移差值表,说明预应力作用下在最大跨跨中产生了明显的预拱,且外箱拱起量明显大于内箱;桥面板中跨跨中处径向位移的差值沿桥面宽度由内向外呈线性逐渐增大,内箱有向外移动的趋势,而外箱有向内移动的趋势,这些均由整个截面受到预应力产生的向心与向上扭转的转矩所致。     

预应力混凝土连续曲线箱梁预应力效应分析

曲线箱形梁桥是空间复杂受力结构体系,预应力钢束产生的径向分布力是预应力混凝土曲线箱梁产生扭矩的主要原因之一。采用组合有限元法和简化方法分析曲线箱梁中预应力所产生的效应,得出预应力作用产生的内力和变形的变化趋势,为进一步完善曲线预应力混凝土箱梁桥的设计提供了依据。     

基于现场实测的隧道初期支护受力模式分析

为研究隧道初期支护的受力模式,以蒙华铁路在建隧道为工程依托,开展隧道洞周位移和初期支护受力状态的现场测试。结果表明:1)初期支护普遍受压,结构处于小偏心受压状态;2)隧道洞周位移收敛值较小,且隧道整体向净空侧变形,与初期支护普遍受压的受力模式一致;3)洞周位移、锚杆轴力和初期支护的受力状态均不符合塌落拱式的受力模式,而符合围岩与支护相互作用而产生的形变压力特征;4)格栅钢架对结构的抗压-剪承载力贡献非常小,初期支护斜截面的抗剪强度主要由混凝土控制,格栅钢架的作用仅是在混凝土开裂后提供峰后韧性。     

真实条件下CRCP温度应力通用解析解

针对现有CRCP温度应力分析方法不能充分反映CRCP真实受力条件的弊端,提出了考虑CRCP各板段实际受力情况的全路段整体迭代思路。通过对CRCP微分单元的分析,推导了考虑钢筋与混凝土间及混凝土与地基间非线性粘结-滑移关系的温度应力通用解析解。利用该解析解,在全路段范围内进行迭代求解,可以计算CRCP内任一点由温度变化所引起的应力、位移。     

广东南澳大桥海中承台施工

广东南澳大桥处于海洋恶劣环境中,砼构件受氯离子侵蚀严重。上、下部构造都采用海工砼,以提高砼构件的抗腐蚀能力,保证砼构件的使用寿命。施工过程用钢板桩围堰进行砼封底后,安装桁架式钢模板,浇筑海上大体积砼承台,消除模板安装对拉螺杆,解决因对拉螺杆孔被海水长时间泡浸、日晒影响砼使用寿命,减少砼因温差及螺杆引起裂纹侵蚀承台钢筋。     

混凝土圆环约束收缩性能试验研究

以不同配合比和养护方式作为参数,开展了混凝土圆环约束收缩性能试验.混凝土约束收缩引起的钢环应变受到养护方式的影响,相比涂刷养护剂或干燥养护,塑料薄膜包裹养护的方式更优,能有效降低混凝土的约束收缩;无论采取哪种养护方式,配合比优化组混凝土的钢环应变和收缩应力低于同龄期的基准组,说明优化混凝土的配合比能有效减少混凝土约束收...