铁路预应力混凝土32m T梁纵向裂缝修补效果评价

在日常维护管理过程中,发现32 m预应力混凝土简支T梁在开通运营1~2年内裂缝病害量多、面广、发展较快,裂缝主要分布于梁体腹板及下翼缘处,裂缝走向主要沿预应力管道方向。针对此病害,通过结构基本状态检测、无损检测等工作,掌握了裂缝的分布、形态和宽度,钢筋及钢绞线锈蚀情况等;通过桥梁运营性能检验,分析桥梁结构竖向和横向刚度是否满足《铁路桥梁检定规范》(铁运函[2004]120号)中的要求。封闭涂装处理后经过10年的运营,部分裂缝重新开裂,但复测结果显示,梁体混凝土碳化深度未超过钢筋保护层厚度,钢筋锈蚀电位及混凝土电阻率测试显示钢筋锈蚀较慢,不存在大规模锈蚀的可能;上部结构横向振幅及横向加速度均满足《铁路桥梁检定规范》的要求。     

超高性能混凝土梁正截面承载力

对超高性能混凝土(UHPC)的单轴受压应力一应变全曲线和UHPC梁的受力性能进行试验研究及理论分析.试验结果表明:UHPC具有良好的受压变形性能,其应力峰值点应变达0.0035,极限应变可达0.004 5;UHPC梁具有良好的受拉变形能力及裂缝分布,其极限变形达梁跨径的1/30.1～1/71.8,梁体的混凝土应变基本符合平截面假定.基于UHPC的初裂抗拉强度得到的UHPC梁截面塑性影响系数为1.53.并据此建立UHPC受弯构件的开裂弯矩计算公式和极限承载能力计算公式,预测UHPC梁的破坏模式、开裂弯矩以及极限弯矩.计算结果具有较高的精度.     

氯盐环境下钢筋混凝土梁的黏结试验研究

为分析腐蚀环境对钢筋混凝土构件黏结性能的影响,对6根无端部锚固的钢筋混凝土梁试件进行三分点加载黏结试验研究,其中1根为对比试件,其余5根均经过氯盐溶液浸泡腐蚀。分析试验结果发现:混凝土锈胀裂缝沿受拉钢筋布置位置分布,锈胀裂缝宽度随着钢筋锈蚀程度的增加而增大;加载过程中,随着荷载的增加,钢筋与混凝土产生相对滑移,二者不再满足变形协调;混凝土裂缝发展规律表现为由跨中向两端支座延伸,由混凝土梁底向顶部发展;随着荷载的继续增加,支座上方出现沿钢筋方向的黏结撕裂裂缝,最终发生黏结脆性破坏;试验梁极限承载能力随着锈蚀率的增加总体呈下降趋势,但在锈蚀率小于3%时,极限承载能力有微小提高。     

表层嵌贴预应力螺旋肋钢丝混凝土梁的裂缝性能研究

通过7根内嵌预应力螺旋肋钢丝加固混凝土梁静力试验研究,分析了初始预应力水平、加固量和开槽尺寸3种参数对加固混凝土梁裂缝性能的影响。基于预应力钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算公式,对加固梁最大裂缝宽度进行了理论研究。研究结果表明:加固梁的开裂荷载随初始预应力水平和加固量的增加而增加,与对比梁相比,开裂荷载最大可提高402%;最大裂缝宽度随初始预应力水平和加固量的增加而减小,较对比梁最大裂缝宽度最大降低5.48 mm;而开槽尺寸对加固梁裂缝性能影响较小;研究成果可为工程实际加固设计提供参考。     

后张预应力简支梁沿管道混凝土裂缝成因浅析

基于西北某高原铁路预应力混凝土后张法简支梁裂缝整治及防护工程施工纪录的原始资料，通过取梁体腹板的截面薄片进行受力情况的等效，利用弹性力学中带圆孔薄板孔口应力集中的解答和体应变胡克定律的结论和梁体混凝土干燥收缩的经验公式，对该铁路预应力混凝土后张梁出现沿预应力管道产生裂缝的原因进行分析，提出避免或减轻该类梁裂缝的措施。     

预应力型钢混凝土梁静载及疲劳试验研究

为了探究疲劳荷载对预应力型钢混凝土梁服役性能的影响,设计了2根预应力型钢混凝土梁,分别对其进行静载破坏试验以及实桥等效应力水平下疲劳200万次后的静载破坏试验。通过测试型钢截面应变、梁体变形等分析了疲劳荷载作用对梁体刚度、裂缝发展的影响。研究结果表明:预应力型钢混凝土梁的破坏由正常使用极限状态条件控制;疲劳作用后裂缝发展速度加快,裂缝宽度明显增大,用裂缝宽度作控制指标则疲劳作用使梁的承载力降低了33%。     

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。     

碳纤维技术在桥梁加固工程中应用的探讨

通过对比跨度32 m铁路预应力混凝土梁用不同方法加固前后的力学性能,研究碳纤维加固技术应用的适宜场合。研究结果表明:在抗弯加固方面,碳纤维加固更适合于原结构高度较小、配筋较少、荷载变化不大的构件;对于梁高大、配筋多、活载作用大的桥梁,特别是预应力混凝土梁,因新增碳纤维的面积远远小于实体梁面积,加固后构件的刚度,钢筋应力的改善有限,其加固的效果不如预应力加固。采用黏贴碳纤维布的加固方法基本无法提高实体梁的抗裂性能,但在梁体开裂后,碳纤维对梁体的裂缝发展有较好的约束作用。     

铁路32 m预应力活性粉末混凝土低高度梁力学性能研究

针对铁路32 m预应力活性粉末混凝土低高度T形梁,通过实梁静载试验和有限元分析,研究其受力性能.进行的2个循环加载试验结果表明:梁体跨中处应变沿梁高分布呈线性变化,而且该梁均呈现线弹性工作状态,平截面假定适用;梁体下翼缘的底面和侧面均未出现裂缝,该梁具有良好的抗裂性能.运用ANSYS有限元分析软件进行梁跨中截面受力全过程分析,得到该梁的抗裂安全系数为1.4,极限承载力安全系数大于2.28,满足相关设计规范要求.     

不锈钢钢筋混凝土在地铁设计中的应用

从钢筋腐蚀寿命的角度出发说明不锈钢钢筋应用于地铁混凝土结构所具有的优势;利用现有的8根不锈钢钢筋混凝土梁的正截面承载力试验数据进行计算对比,结果表明《混凝土结构设计规范》关于梁正截面承载力的计算公式同样也适用于不锈钢钢筋混凝土梁,且计算偏于安全,同时还给出不锈钢钢筋与普通钢筋的对换表,方便不锈钢钢筋混凝土构件的设计;比较分析纵向受拉钢筋在不同应力比下不锈钢筋与普通钢筋混凝土构件最大裂缝宽度,得出在钢筋应力水平小于0.6的情况下,可以按照普通钢筋混凝土构件进行裂缝计算;针对地铁顶纵梁设计的耐腐蚀和造价两个方面提出不锈钢钢筋与普通钢筋混合使用的经济型构造措施,同时给出不锈钢钢筋建议使用的地下环境标准,为不锈钢钢筋混凝土在地铁设计中的实际应用提供参考。     

铁路工程应用高强钢筋后裂缝宽度计算试验研究

为了研究高强钢筋对铁路桥涵混凝土构件裂缝宽度计算的影响,并验证文献[2]裂缝计算的适用性,对36根配置高强钢筋的混凝土构件进行了试验研究,通过32根构件的静载受弯试验和4根构件的重复荷载试验对该类构件的裂缝变化情况进行了观测和记录,结合收集到的部分同类试验数据,对构件的裂缝宽度计算进行了统计分析。试验结果表明:该类构件裂缝开展情况同普通钢筋混凝土构件一致,疲劳荷载作用下构件的裂缝宽度则随着重复加载次数的增加而增加,初期增长较快,后期趋于稳定,但是该类构件的裂缝宽度实测值与文献[2]计算存在一定偏差,利用收集到的高强钢筋裂缝数据对文献[2]中裂缝计算进行重新修正,提出的公式适用性良好,可以作为铁路工程应用高强钢筋裂缝计算的参考。     

不同掺量高性能粉煤灰混凝土铁路桥梁试验研究

以9组不同掺量高性能粉煤灰混凝土无粘结预应力模型梁的使用荷载试验和抗弯承载力试验为基础,研究高性能粉煤灰混凝土梁在重复荷载作用下的受力行为。研究结果表明:掺量为20%~40%的高性能粉煤灰混凝土梁在使用荷载作用下,200万次疲劳加载后,梁体仍处于弹性阶段,疲劳加载对位移影响很小;梁的基频在200万次疲劳加载范围以内基本保持不变,表明梁体的刚度基本不变;相同强度高性能粉煤灰混凝土模型梁的开裂荷载和极限荷载均随高性能粉煤灰掺量(20%~40%)的增加有所提高;掺加高性能粉煤灰能显著减小混凝土梁裂缝的间距、宽度、高度,抑制裂缝的扩展,对提高梁体的耐久性有重要意义。因此,掺高性能粉煤灰20%~40%的混凝土用于32 m铁路预应力简支梁是可行的。高性能粉煤灰混凝土梁的抗弯承载力按TB10002.3—99规范计算,具有足够的精度。     

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。     

活性粉末混凝土梁斜裂缝宽度影响参数探析

为了分析剪跨比、配箍率、钢纤维体积率和纵筋率等不同参数对试验梁斜裂缝宽度的影响,进行4组11根HRB500级钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪试验研究,并提出其最大斜裂缝宽度计算的建议公式。研究结果表明:剪跨比、钢纤维体积率、配箍率和纵筋率都对试验梁的斜裂缝宽度有一定的影响,剪跨比越小,试验梁的斜裂缝宽度越小;配箍率、钢纤维含量和纵筋率越大,试验梁的斜裂缝宽度越小;其中钢纤维体积率的影响最为明显。基于普通钢筋混凝土梁斜裂缝宽度计算公式构建的修正公式,可为HRB500级钢筋活性粉末混凝土简支梁的抗剪计算提供些许参考。     

HPFL加固RC梁抗弯疲劳性能试验研究

为了研究用高性能水泥复合砂浆钢筋网(High performance ferrocement laminate,简称HPFL)加固钢筋混凝土梁的疲劳性能,对11根对比梁和加固梁进行了静力和疲劳性能试验。试验结果显示,与未加固梁相比,加固梁的疲劳性能有明显改善,疲劳寿命提高16%~104%。在经过相同的循环次数之后,加固梁跨中挠度减小30%以上,混凝土和钢筋应变有所降低,裂缝宽度和间距也显著减小。没有植剪切销钉的构件发生了加固层与构件混凝土之间的界面剥离破坏,但端部植入一定数量的剪切销钉后就能避免发生这种破坏模式。     

FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算方法

基于FRP筋混凝土梁裂缝宽度计算公式研究了FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算方法,探讨了板与梁结构特征差异对裂缝宽度计算的影响机理。引入平均裂缝间距、截面内力臂系数、FRP筋应变不均匀系数等参数的修正方法,建议取消对有效配筋率下限值的规定。利用该方法对FRP筋混凝土板在不同的有效配筋率和受拉区FRP筋应力影响下的裂缝宽度进行了计算。结果表明:有效配筋率0.01,公式修正前后计算得到的裂缝宽度相对误差均10%。修正后的公式更能合理反映FRP筋混凝土板裂缝宽度的计算结果;公式中受拉区FRP筋应力修正前后得到的裂缝宽度相对误差均3%,其修正结果对构件裂缝宽度变化影响较小。     

钢筋钢纤维高强混凝土梁的抗弯性能试验研究

通过6根钢筋钢纤维高强混凝土梁抗弯性能试验,研究普通钢筋高强混凝土梁掺入钢纤维后的破坏特征和受力性能,分析纵筋配筋率和钢纤维体积率对钢筋钢纤维高强混凝土梁抗弯极限承载力、抗裂弯矩、最大裂缝宽度及截面刚度的影响。试验结果表明:与普通钢筋高强混凝土梁相比,钢纤维的掺入可以有效约束裂缝发展,显著提高梁的抗弯承载力、整体刚度和极限变形能力。结合本文试验结果以及现行规范计算方法,提出抗弯承载力计算公式和最大裂缝宽度计算公式,计算结果与试验结果吻合较好,可为实际工程应用提供参考。     

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.     

钢-混凝土组合梁耐久性初步研究

针对钢-混凝土组合结构,对其耐久性影响因素综合考虑,包括环境、材料、构件和结构四个层次;总结了部分钢-混凝土组合结构耐久性的研究成果,包括环境作用、混凝土碳化、氯离子在混凝土中的扩散、酸雨对钢-混凝土组合结构的腐蚀、钢筋锈蚀、钢梁和混凝土板二者连接界面的侵蚀、构件性能退化规律和结构耐久性的评估;并阐述了提高钢-混凝土组合结构耐久性的方法。     

形状记忆合金智能混凝土梁变形特性的研究

利用形状记忆合金的形状记忆效应,即在受限恢复时能产生较大驱动力的特性,配制智能混凝土梁。运用试验方法研究形状记忆合金智能混凝土梁的变形规律及其影响因素,并分析形状记忆合金对梁的驱动机理。研究结果表明：形状记忆合金能够显著提高混凝土梁的变形能力;通电激励合金恢复后,梁在合金的恢复力作用下挠度逐渐减小,裂缝闭合;增加合金的总截面面积或增加合金的初始预应变值,可提高合金对混凝土梁的驱动效果;在混凝土梁中配置受拉钢筋,虽然可以提高梁的承载能力,但钢筋的塑性变形对形状记忆合金梁的变形恢复又起到阻碍作用,会影响梁的修复效果。