复合材料作为水泥混凝土路面传力杆的尝试

水泥混凝土路面设计规范明确规定,所有高等级水泥混凝土路面必须设置传力杆,并且提出了加大传力杆直径的要求,因此刚性路面的钢材用量急剧增加。近年来,国内外钢材价格一直呈上升趋势,水泥混凝土路面建设将面临着大幅提高成本的局面。此外,钢筋由于接缝渗水容易导致锈蚀,而且钢筋表面硬度过大,在车轮荷载作用下极易导致与水泥混凝土接触面的损坏。因此,急需寻找一种钢质传力杆的替代品。由于复合材料具有的特性可以很好地解决以上问题,拟尝试利用填注混凝土玻璃钢管作为路用传力杆,就此进行了大量室内试验,并在野外修建了试验路。理论研究及试验结果表明,填注水泥混凝土的玻璃钢管代替传统的钢质传力杆是完全可行的。     

GFRP筋作为混凝土路面传力杆的试验研究与数值模拟

为解决水泥混凝土路面传统钢质传力杆易锈蚀且表面硬度过大的问题,文中采用玻璃纤维聚合物(GFRP)筋作为路用传力杆,通过道路整体结构三维有限元分析,研究了GFRP传力杆在车辆轴载作用于缩缝板边时的荷载传递能力;开发了传力杆的路用性能试验设备,开展了传力杆试件的静力极限试验与拟静力加速加载疲劳试验,研究了GFRP传力杆的抗剪能力与耐疲劳性能。研究发现:为保证水泥混凝土路面缩缝结构的荷载传递能力,GFRP筋的直径需要比传统钢质传力杆增加25%~30%才较为合理,不但满足重载交通条件对传力杆装置的抗剪与抗疲劳性能要求,还可缓解缩缝最不利位置的应力集中状态,降低传力杆周边混凝土承载材料在道路交通环境下的开裂风险。     

腐蚀对高性能钢Q550E力学指标影响的试验研究

为深入研究腐蚀对高性能钢Q550E力学指标的影响,分为5组,共制作了30个钢材试件,目标质量锈蚀率分别为0,5%,10%,15%和20%,在实验室对钢材试件进行了不同程度的加速锈蚀试验,开展了拉伸试验以及使用FARO 3D激光扫描仪扫描锈蚀试件。建立了腐蚀影响下高性能钢Q550E的本构关系模型。对比分析了在相同锈蚀率下高性能钢Q550E和普通钢Q235B力学指标的退化程度。试验研究表明:(1)随着质量锈蚀率的增加,Q550E高性能钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、弹性模量逐渐下降,锈蚀过程中试件表面蚀坑深度增长明显,蚀坑呈椭球型和马鞍型,随着锈蚀率增加到20%,蚀坑逐渐增长为局部大蚀坑;(2)在腐蚀试件的应力-应变曲线中,随着腐蚀率增加,钢材的延性性能减小,逐渐由延性破坏转变为脆性破坏,屈服平台逐渐缩短甚至消失,得到了Q550E高性能钢材的屈服平台消失时的临界质量锈蚀率。(3)在锈蚀率变化相同时,高性能钢比普通钢有更强的抵抗腐蚀退化和变形的能力。     

沿海地区环氧涂层钢筋的施工

近年来,环氧涂层钢筋在欧美、日本等国得到越来越广泛的应用(如在美国,环氧涂层钢筋应用在桥梁方面占钢筋总用量的2/3左右),许多国家也规定在工程建造中必须使用环氧涂层钢筋,中国国内有关环氧涂层钢筋的科研和工程应用资料不多。该文就湛江海湾大桥环氧树脂涂层钢筋的施工要点、主要注意事项、施工质量控制及相关规范要求进行探讨。     

环氧钢筋在金塘大桥中的应用

为满足金塘大桥工程百年使用寿命的耐久性要求,在试桩承台、墩座、塔座、塔柱及墩身底部等结构部位均采用了环氧树脂涂层钢筋.根据环氧树脂涂层在施工中容易损坏,对现场操作的要求高等特点,在施工过程中我们反复试验摸索,采取了一系列应对措施.文中简要介绍了涂层钢筋的施工质量控制方法,以期能给类似工程提供一些经验.     

水泥混凝土路面传力杆保护层检测方法研究

研究发现,雷达法对于水泥混凝土路面中的传力杆布置环境及混凝土保护层厚度有较好的适用性,可以作为今后水泥混凝土路面传力杆保护层厚度测量的主要方法,同时发现水泥混凝土龄期达到28d以后,深度校准值基本维持在一个定值,在不改变水泥混凝土配合比和养护条件的前提下,可以考虑使用定值参数在水泥混凝土龄期达到28d强度后再进行钢筋保护层厚度的测量。     

索承式桥梁腐蚀吊索钢丝蚀坑特征研究

首先介绍了袁州大桥腐蚀钢丝蚀坑4种常见形貌,然后利用39根袁州大桥拆除得到的腐蚀旧钢丝分析研究了钢丝腐蚀蚀坑的三维尺寸分布特征,进行蚀坑几何参数的量测和统计,记录每个蚀坑的长度、宽度(弦长)和深度。数理统计表明蚀坑三维尺寸复杂,离散性大,蚀坑长度、宽度和深度较符合对数正态分布。利用分形理论研究了钢丝蚀坑尺寸的特征及蚀坑发展规律,研究表明腐蚀蚀坑三维尺寸具有明显分形特征,长度维数和深度维数随着失重率的增加而增加,宽度维数随着失重率的增加而降低。     

刚性路面缩缝传力杆的受力分析与设计

通过缩缝传力杆的现场试验,对缩缝传力杆的受力特征,传荷能力和动应变特征进行了分析,并对缩缝传力杆的设计提出建议.     

白霍一级公路DBI系统精度控制实践

对水泥混凝土路面滑模摊铺施工过程中,缩缝传力杆自动插入装置(DBI)在施插精度方面存在的问题及其原因进行了分析,在现场反复检查量测基础上,通过DBI系统静、动态标定等方法,提高了水泥混凝土路面缩缝传力杆自动插入装置施插精度,使缩缝更好地实现设计功能,从而提高了水泥混凝土路面整体质量和使用寿命.     

刚性路面缩缝传力杆的受力分析与设计

通过缩缝传力杆的现场试验,对缩缝传力杆的受力特征,传荷能力和动应变特征进行了分析,并对缩缝传力杆的设计提出建议.     

基于混凝土pH值预测的钢筋初锈时间预测

用线性方法模拟碳化过程中混凝土的pH值随混凝土深度的变化曲线,并提出了一个pH值预测模型,该模型可以计算任意时刻、混凝土内部任意一点的pH值.用本文提出的pH值预测模型计算钢筋表面任一时刻的[OH-],用氯离子扩散模型计算钢筋表面任一时刻的[Cl-],以[Cl-]/[OH-]达到临界值作为钢筋锈蚀的条件,就可以预测混凝土内部钢筋开始锈蚀的时间,从而预测混凝土结构的使用寿命.     

自然锈蚀钢筋的轴向拉伸疲劳试验

为研究锈后钢筋疲劳性能退化规律,在考虑锈蚀率和应力范围影响的基础上,对28根混凝土中自然锈蚀钢筋试件进行轴向拉伸疲劳试验.经统计回归,建立了考虑锈蚀率影响的锈蚀钢筋疲劳曲线方程,给出了不同保证率、不同预期疲劳寿命下自然锈蚀钢筋容许应力范围的建议值.同时,通过锈蚀钢筋疲劳断口扫描电镜的对比分析,解释了锈蚀钢筋疲劳性能的退化规律.研究结果表明:锈后钢筋应力范围与疲劳寿命的对数关系仍呈线性,但疲劳寿命显著降低,且应力范围越大其降低幅度越大;断口瞬时断裂区面积比随着应力水平的提高而增加,且锈蚀越严重,其增长速度越快.     

环氧树脂涂层钢筋

美国于７０年代初开始在桥上应用环氧树脂涂层钢筋，经２０余的的试验、使用和观测证明环氧树脂涂层可以很好地解决钢筋的锈蚀问题，从而大大提高结构的耐久性。我国工程结构因钢筋锈蚀而造成的损失是不可低估的，因此钢筋防锈是一个迫切需要解决的问题。本文就涂层钢筋的制作工艺、与普通钢筋的性能判别、适用范围以及施工注意事项等作了介绍，以期在国内推广此项钢筋防锈技术。     

钢丝环氧涂层厚度与针孔数量关系的试验研究

为确定满足防腐性能的最小环氧涂层厚度,并对斜拉索的防腐提供一些试验依据及相关建议,采用电火花检测法,对钢丝环氧涂层的厚度及其与防腐性能密切相关的环氧涂层针孔数量两者之间的关系进行试验研究.试验结果表明:环氧涂层厚度宜为0.2～0.22 m;检漏电压应与环氧涂层最小厚度相匹配;储存、运输和使用过程中应减少摩擦和碰撞,避免涂层受损.     

水泥混凝土路面补设传力杆恢复接缝传荷能力研究

本文从不同界面处理方式以及不同路面厚度情况下对补设传力杆的几何尺寸要求2个方面,研究了补设后传力杆的工作状态。研究发现采取喷塑的处理方式能有效减小传力杆与混凝土间的粘结力,实现补设后传力杆在混凝土内纵向自由滑动。同时根据室内试验和依托工程的检测结果,提出了所补设传力杆的合理方式。     

水泥混凝土路面GFRP传力杆的优化设计

提出了水泥混凝土路面荷载传递效率新指标,给出了荷载传递效率η的定义,并以此系数作为评价GFRP传力杆传荷性能的标准。探讨了不同的纤维体积含量对各向异性GFRP传力杆等效三维模量的影响。采用Abaqus有限元软件,建立GFRP传力杆在车轮荷载作用下的全路面模型,首次从微观角度分析GFRP传力杆在不同纤维缠绕角度和纤维体积含量下对路面弯沉量、混凝土传力杆界面的最大拉、压应力以及单根传力杆传递的最大剪力值的影响,并给出了GFRP传力杆的纤维缠绕角度和纤维体积含量较优值。结果表明:在标准轴载作用下,GFRP传力杆较优的纤维缠绕角度为45°,较优的纤维体积含量为0.65。     

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。     

锈蚀对钢筋强度影响试验研究

通过从实桥构件和电化学快速锈蚀构件中获得361根锈蚀钢筋样本,基于锈蚀钢筋拉伸试验,分别建立了HPB235和HRB335两种类型钢筋的质量锈蚀率、截面锈蚀率与屈服荷载、极限抗拉荷载、屈服强度及极限抗拉强度间的关系,对比了锈蚀率对不同类型钢筋屈服强度、极限抗拉强度、屈服荷载和极限抗拉荷载的影响;回归了快速锈蚀与自然锈蚀两种环境下钢筋质量锈蚀率与屈服荷载和极限抗拉荷载的关系,分析了两种环境对锈蚀钢筋力学性能影响的差异。研究表明:锈蚀对极限荷载、极限强度的影响分别大于屈服荷载、屈服强度;锈蚀对HRB335钢筋的影响比对HPB235钢筋的大;快速锈蚀条件下钢筋屈服荷载和极限荷载下降速度较自然锈蚀条件的快。     

水泥混凝土路面缩缝增设传力杆施工技术

针对水泥混凝土路面设缝处极易发生病害的问题,介绍了在原未设传力杆的水泥混凝士路面增设缩缝传力杆的原理和作用,并简述了增设缩缝传力杆的必要性、可行性以及优越性;结合工程实例阐述了增设缩缝传力杆的施工技术与质量控制方法。实践证明：增设缩缝传力杆是预防和减少病害的有效措施。     

水泥混凝土路面复合材料传力杆的研究

1项目来源广东省交通厅科技计划立项编号：2006—372主要完成单位韶关道路工程学会华南理工大学3主要技术内容目前我国水泥混凝土路面使用的传力杆普遍是钢质传力杆,然而大量的研究与野外实践表明,钢材并不是最好的传力杆材料,这主要体现在两个方面：（1）使用多年后的钢质传力杆由于雨水、氯化物等侵入容易锈蚀;（2）由于钢材较大的表面硬度,导致传力杆与混凝土接触界面在车轮荷载作用下产生较大的接触应力,