混凝土桥梁收缩特性影响因素敏感性分析

收缩变形对混凝土桥梁耐久性和安全性具有不利影响。构建混凝土桥梁收缩特性影响因素指标体系，选取33组混凝土收缩试验数据作为样本数据，采用主成分分析法研究混凝土桥梁收缩特性影响因素的敏感性。研究结果表明：主成分分析方法可得出各项因素对混凝土桥梁收缩影响力度，适用于混凝土收缩影响因素敏感性分析；含养护湿度、养护结束龄期等养护工艺和环境湿度对混凝土桥梁收缩影响最大；混凝土材料组成成分的影响力次之。     

混凝土收缩徐变的神经网络建模与敏感性分析

混凝土收缩徐变的影响因素较复杂,建立预测模型时如果无法确定每个因素的重要性,会导致模型的泛化能力降低。敏感性分析是一种量化影响因素贡献的方法。文中提出了一种BP-EFAST(扩展傅里叶幅度灵敏度检验)的敏感性分析方法,建立全连接BP神经网络收缩徐变预测模型,在评价现有收缩徐变经验预测模型的基础上,采用EFAST方法分析混凝土收缩徐变影响因素的敏感性。结果表明,相较于收缩徐变经验预测模型,BP模型的预测误差更小,预测范围更大;收缩龄期(持荷龄期)、体积表面积比、环境湿度对收缩徐变的敏感性较高,与混凝土收缩徐变机理相符;混凝土收缩的敏感因素有收缩龄期、体积表面积比、养护龄期、水灰比、环境相对湿度、28 d抗压强度,混凝土徐变的敏感因素有持荷龄期、水灰比、水泥含量、体积表面积比、环境相对湿度、28 d抗压强度、28 d弹性模量、加载龄期。     

高强混凝土指数型收缩徐变预测模型及工程应用

收缩徐变是导致大跨度预应力混凝土箱梁桥长期变形的重要因素,现有桥梁长期变形分析中通常采用CEB-FIP 90模型,计算结果会出现较大偏差。为减小预应力混凝土箱梁桥长期变形的计算误差,以某三跨预应力混凝土连续箱梁桥为背景,对该桥相同配比的高强混凝土进行了标准徐变试验,将实测数据拟合得到指数型收缩徐变模型,并根据该桥混凝土构件实际尺寸效应、湿度效应、钢筋配筋率和持荷年限对徐变系数进行修正。由此计算得到该桥的长期变形与实测数据吻合较好,验证了指数型收缩徐变模型比现有徐变模型具有更高的预测精度。     

不同养生方法下早龄期混凝土水分迁移规律

为了研究早龄期混凝土在养生条件下的湿度发展规律,采用湿度传感器对早龄期混凝土内部的相对湿度(RH)进行了测试,分析了3个水灰比试件在3种养生方式下的早龄期混凝土水分迁移规律,建立了考虑养生因子的早龄期混凝土在外部干燥条件下的一维水分迁移模型,并以试验数据为基础对模型的有效性进行了验证。研究结果表明:水灰比对混凝土自干燥效应的影响较大,水灰比越小,自干燥程度越大;空气养生下混凝土内部的湿度降低速率大于养护剂和水养生下的降低速率;同时考虑自干燥和外部干燥效应的混凝土的湿度变化对养生方式较为敏感;在水分迁移模型的狄利克雷边界条件中引入养生因子的概念能较好地描述养生条件下早龄期混凝土的水分迁移规律。     

粗骨料体积分数对混凝土耐久性的影响与机理研究

相比普通混凝土,粗骨料嵌锁型混凝土具有更为优越的力学性能及耐久性。为探明粗骨料对混凝土耐久性的作用机理,文中研究了不同强度等级混凝土的吸水率、电通量,以及干燥收缩与粗骨料体积分数之间的关系。结果表明,粗骨料的稀释效应是改善混凝土抗渗性和体积稳定性的直接因素;粗骨料的绕行作用可显著降低混凝土的渗透性,但随粗骨料体积分数的增加,界面过渡区的逾渗作用也增强,尤其对于较高强度等级混凝土,界面过渡区的逾渗作用对混凝土渗透性的影响更为明显;粗骨料对混凝土干燥收缩的约束作用随其体积分数的增加而增强,在粗骨料体积分数较高时,该约束作用随混凝土强度等级的增加而增强。     

海潮影响区混凝土桥梁耐久性评价

针对沿海地区混凝土桥梁,采用现场数据检测、室内试验、理论分析、实体工程应用等技术路线,对耐久性评价技术进行了研究.考虑混凝土材料、钢筋工况、环境作用等3个方面的综合影响,提出以耐久性评价为目标的层次评价分析模型,模型分为3个层次.建立评价指标体系与分级标准.根据对海洋环境中许多工程的调查结果确定了指标层权重.采用层次分析理论(AHP),在综合评价过程中采用主因素突出型模糊算子对.建立了一套完整的海潮区既有混凝土桥梁耐久性评价技术,把不可测量的混凝土结构或构件耐久性逐层分解为可现场检测的定性或定量指标.实例表明本评价方法具有逻辑性和可操作性.     

大气环境混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析

为实现大气环境混凝土碳化作用时混凝土桥梁耐久性参数敏感性分析的目标,给出耐久性退化过程中3个关键时刻的计算数学模型和截面退化的模拟方法.以一座预应力混凝土连续梁为对象,利用材料退化数学模型和混凝土桥梁耐久性分析程序,研究保护层厚度、CO2浓度、大气温度、大气湿度和混凝土强度等主要设计参数对混凝土桥梁耐久性能的影响程度.分析结果表明:在整个退化过程中,保护层厚度对整个过程都有显著影响,CO2浓度和混凝土强度分别对钢筋开始锈蚀时刻和钢筋锈蚀速率有显著影响,大气温度和大气湿度对整个过程均无较大影响.增大保护层厚度和采用高强度混凝土可明显改善大气环境下混凝土桥梁的耐久性能.     

石拱桥加固时新旧结合面应力计算研究

增大截面法加固石拱桥时,由于新旧结合面粘结,混凝土收缩、徐变变形差引起混凝土出现拉应力,加上活载及温度等作用,使得混凝土的应力有可能比较大。过大的应力导致混凝土开裂,对结构的耐久性和承载力都会产生不良影响。该文以某石拱桥为例,通过现场调研测到的数据为基础建立有限元模型,对拱桥加固时结合面上的混凝土应力进行计算,以确定结合面混凝土的应力状况,为桥梁加固提供指导。     

常规分散纳米碳酸钙对混凝土性能的影响研究

纳米材料具备促进水泥水化、改善混凝土力学性能及提高混凝土耐久性等潜能,在水泥混凝土中的应用得到广泛关注。将纳米碳酸钙采用常规分散方式掺入普通水泥混凝土中,以期改善混凝土的各项性能,并为纳米碳酸钙在水泥混凝土中的规模化应用提供参考。研究了常规分散方式下不同纳米碳酸钙掺量对水泥混凝土工作性能及力学性能的影响,测试了掺入纳米碳酸钙后各组混凝土的抗冻融循环性能、抗碳化能力及干燥收缩等耐久性指标,并系统分析了纳米碳酸钙的掺入对水泥混凝土工作性、力学性能、耐久性的影响机理。研究结果表明:纳米碳酸钙以常规分散方式加入,在掺量适宜的条件下,可以明显改善水泥混凝土的流动性,提高混凝土的强度,降低混凝土的压折比,增强混凝土的韧性;还会对水泥混凝土的耐久性产生一定的影响,增强了混凝土的抗冻融循环性能和抗碳化能力,但也会导致混凝土的干燥收缩值略有增大。采用常规分散方式向水泥混凝土中掺入纳米碳酸钙,其掺量不宜超过胶凝材料质量的1.0%。若掺量过高,将显著降低水泥混凝土的流动性、力学性能及耐久性。     

大跨径预应力混凝土连续箱梁湿度场模拟分析

为研究大跨径预应力混凝土连续箱梁在干燥环境下顶板、腹板和底板随时间变化的湿度分布状况,通过埋设传感器,对小清河大桥在干燥作用下的湿度场分布做了试验研究,结果表明:顶板、腹板和底板表面位置一处的相对湿度均表现出较快的下降趋势,直至与外部环境的相对湿度相接近时开始变得缓慢,干燥作用使混凝土表面的水分更易丢失,随着时间的增长,干燥作用逐步向混凝土内部延伸,其作用影响范围也会变大,且随着混凝土龄期的增长,其内部湿度扩散系数会有所降低。     

配筋对混凝土长期收缩应变影响的试验研究

通过对素混凝土柱和钢筋混凝土柱进行800 d的收缩对比试验,研究钢筋混凝土柱收缩特性,探讨了钢筋对混凝土收缩应变影响系数,并在考虑配筋的情况下对CEB-FIP模型和中国建科院模型进行了修正.通过国内外收缩应变预测模型对比得出,GZ (1993)模型整体预测效果较好,ACI-209模型预测效果最差.结合CEB-FIP模型和中国建科院模型对实测数据进行拟合回归分析,计算出钢筋对混凝土收缩应变的影响系数,与时变函数采用CEB-FIP模型和中国建科院模型的Trost方法进行对比,发现Trost方法中钢筋对混凝土收缩应变影响系数考虑偏低,因此在计算钢筋对收缩应变影响系数公式时仅考虑配筋率是不够的.     

混凝土抗冻等级F和混凝土抗冻耐久性指数DF之间的关联

抗冻性作为衡量混凝土结构耐久性的重要指标,现行的混凝土结构设计、施工、验收规范和混凝土结构耐久性规范都有描述,两类规范用不同的指标(抗冻等级F与抗冻耐久性指数DF)衡量。通过有关混凝土抗冻性的诸多规范(规程、标准),明确了抗冻等级F与抗冻耐久性指数DF之间的关系,并阐明了抗冻等级F和抗冻耐久性指数DF衡量同一环境相同部位混凝土结构的抗冻性能时的不匹配性。然后,根据对诸多规范(规程、标准)的有关混凝土抗冻性内容的理解,将抗冻等级F与抗冻耐久性指数DF紧密连接成相辅相成的统一整体。     

加载龄期及湿度对混凝土收缩徐变影响比较分析

对《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023-85)和(JTGD62-2004)《铁路桥涵钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》99年版和2005年版、ASSHTO-1994规范中在相同条件下,通过不同的加载龄期、不同的环境相对湿度等其中一个参数变化时对各规范收缩应变、徐变系数进行分析和比较。主要结论为:混凝土收缩应变主要与环境的相对湿度有关;混凝土的徐变系数,各规范相差较大,铁路规范中徐变系数仅与加载龄期有关,与混凝土的所处相对湿度无关,且其徐变系数相差不大;公路规范中加载龄期及湿度均对其有影响,但湿度对混凝土徐变系数影响更为敏感;在设计和施工中尤其是混凝土前期养护时的湿度应重点关注。综合分析表明,JTGD62-2004考虑参数较多、较为合理,建议铁路规范进行适当调整。     

收缩徐变效应对三塔单索面矮塔斜拉桥的影响分析

矮塔斜拉桥又被称之为部分斜拉桥,是一种结合了连续梁桥与斜拉桥受力特性的新桥型。近年来,在其适用跨径(100～300 m)内得到了广泛的应用,且一般多采用混凝土主梁结构。为了探讨混凝土收缩徐变效应对主梁结构的作用机制和时效特性,结合永州市城南大桥工程的设计项目,利用桥梁结构分析软件Midas/Civil,构建桥梁仿真三维模型,研究三塔四跨单索面矮塔斜拉桥在成桥状态后,主梁、桥塔、斜拉索等构件受到收缩徐变效应作用后的反馈。通过建立空间有限元预测模型,对成桥时刻、运营10年后4个时间节点(1、3、5、10年)的收缩徐变影响进行分析,总结出其对矮塔斜拉桥主体结构各组成部分均有较大影响的结论,在设计及施工过程中应引起足够的重视并进行关键控制。     

水泥混凝土内养护技术国内外研究进展

阐述了内养护技术的发展历史,对比分析轻集料(LAW)与高吸水树脂(SAP)作为内养护剂的优缺点,阐明内养护作用机理,通过国内外现状总结了高吸水树脂作为内养护剂对混凝土工作性、力学性能、收缩性及耐久性的影响规律,分析了高吸水树脂影响混凝土的机理及原因。     

水泥混凝土路面的温度梯度日极值预估

温度梯度的大小受外界环境如气温、辐射、风雨等因素的影响较为显著,基于大同、宁波、广州三个气象观测站近一年的气象、路面温度等数据的采集分析,引入前一日的太阳辐射数据(Q-1)作为预估模型的参数,提高了前人基于气象参数对水泥混凝土路面日温度梯度最大值的预估模型的精度;采用路面表层温度这一较容易获取的温度数据(包括路表日最高温度Ts,max与路表日最低温度Ts,min)对标准厚度路面的日最大温度梯度进行预估的模型;引进路面温度梯度日振幅ΔTg这一概念,提出路面日温度梯度最小值与日温度梯度最大值之间的指数关系。     

预应力混凝土箱梁桥施工阶段收缩徐变效应分析

该文以一座预应力混凝土箱梁桥--恩上立交桥为依托工程,在实测应变数据的基础上对比分析了3种目前公认较好的混凝土收缩徐变模型,即<公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范>(JTG D62-2004)(以下简称JTG D62)中的收缩徐变模型,GL2000模型和B3模型.研究结果表明,GLZ000收缩徐变模型更适合于节段施工桥梁结构施工阶段的收缩徐变效应计算.     

SAP内养护水泥砂浆干燥收缩特性

干燥收缩是高强高性能混凝土早期开裂的一个重要原因,把SAP均匀地掺入到水泥混凝土中,在其内部形成均匀分散的微型"蓄水库"。内养护混凝土其内部水分补偿作用为解决高强低水胶比混凝土收缩开裂提供了有效技术途径。对SAP内养护水泥砂浆干燥收缩特性进行试验研究,分析了SAP掺量、额外补水倍率对水泥砂浆干燥收缩的影响,水泥砂浆收缩率随SAP掺量增大而减少,从而得出结论 SAP内养护可以明显减小水泥砂浆的干燥收缩变形,是改善混凝土干燥收缩的有效方法之一。     

混凝土结构早期非均匀收缩试验

针对箱梁截面非均匀收缩现象开展了模型试验研究,试验中考虑了混凝土配合比及理论厚度等因素。采用以非线性湿度扩散理论为基础的的有限元分析方法,对试验模型进行了仿真分析。试验结果及理论分析均表明:混凝土箱型截面不均匀收缩现象是显著的,模型截面上、下缘应变差占轴向收缩应变的13%～18%;造成混凝土截面不均匀收缩的原因是截面各部位厚度存在差异,使得内湿度变化率不同,在收缩过程中截面各部位存在变形差,导致结构在发生轴向收缩的同时,还将发生挠曲变形。     

减缩抗裂型水泥基材料及其工程应用

设计了干燥收缩、自生收缩、椭圆环约束等试验手段,研究了矿物质微膨胀剂、硅灰和减缩剂对水泥基材料体积稳定性的影响及其作用机理。试验结果表明:(1)矿物质微膨胀剂具有较强的收缩补偿作用,随其掺量的增加,干燥收缩与自生收缩降低,当掺量为25%时,可使初始开裂时间延长至82 h。(2)随硅灰掺量的增加,干燥收缩和自生收缩增大,当掺量为10%时,初始开裂时间降低至22 h,此时开裂敏感性最大,因此硅灰掺量应合理控制。(3)减缩剂可以大幅度降低砂浆的开裂敏感性,且与其他外加剂相容性良好,对养护温度变化不敏感。由此,设计制备出一种用于重大工程结构混凝土保护层的体积稳定性优良的减缩抗裂型水泥基材料。此外还介绍了"矿物质微膨胀剂-减缩剂-混杂纤维"裂缝控制技术在武汉长江隧道工程中的应用情况。