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。     

基于双G断裂准则的钢筋混凝土结构锈胀寿命预测

基于文献[1]提出的腐蚀钢筋混凝土钢筋锈胀力的公式,利用断裂力学理论推导了锈蚀钢筋混凝土构件裂缝扩展应变能释放率的表达式,应用双G断裂准则对锈蚀钢筋混凝土结构的裂纹扩展寿命进行了预测,分析了裂纹扩展寿命与混凝土强度等级,保护层厚度和钢筋直径的定量关系。结果表明：构件初始裂纹长度时锈胀的起裂、稳定扩展和失稳扩展寿命影响非常严重;钢筋直径和混凝土强度等级的增加会引起裂纹扩展寿命的增加,随着混凝土保护层厚度的增大,裂纹扩展寿命略有下降趋势。因此,为提高混凝土结构的耐久性,合理设置混凝土保护层厚度是至关重要的。     

结构材质状况耐久性检测及综合评定实例在钢筋混凝土T型梁桥的应用

以某钢筋混凝土T型梁桥的检测为例,介绍混凝土旧桥表观损伤、强度、钢筋锈蚀电位、氯离子含量、钢筋分布及保护层厚度、混凝土碳化深度、电阻率、内部缺陷和表层损伤等的检测方法与评价指标及结构或构件的耐久性综合评定方法。     

考虑环境影响因子的钢筋混凝土保护层厚度检测

针对工程中构件钢筋混凝土保护层厚度难以准确检测的实际问题,研发了一套环境校准试验装置,开展构件钢筋混凝土保护层厚度检测技术研究.在研究测试仪器、钢筋种类、钢筋间距、钢筋层数以及检测速度对检测结果影响的前提下,形成了一套合理、完善且适用于公路水运工程钢筋混凝土保护层厚度检测的方法和校准规程.结果显示:利用此研究成果,能够...     

基于长期性能的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力数值分析

在外部侵蚀介质及荷载的作用下,钢筋混凝土结构或构件内的钢筋会发生锈蚀,导致结构性能劣化、承载能力降低。对其承载力的衰减程度进行数值定量分析是混凝土结构长期性能中待解决的关键问题之一。研究影响锈蚀钢筋各项参数中混凝土结构物长期性能的主要指标,基于锈蚀钢筋的退化本构模型及混凝土的时变损伤本构模型,考虑钢筋与混凝土在不同锈蚀率下的粘结强度关系,进行了锈蚀钢筋混凝土构件承载力时变衰减数值模拟,并通过回归分析建立了锈蚀钢筋混凝土梁极限承载力时变模型。分析模型可应用于已有混凝土梁式构造物的锈蚀后结构承载力计算与评定工作。     

海洋环境下混凝土结构保护层厚度问题的研究

从钢筋混凝土裂缝形成的原因,探索了钢筋混凝土保护层的厚度对裂缝宽度的影响,为了限制裂缝宽度,保护层不宜过大;考虑海上桥梁钢筋混凝土结构所处的环境,探索钢筋锈蚀2个重要原因,并且确立氯离子的渗透作用是决定保护层最小厚度的主要因素,并以杭州湾跨海大桥为例,最后得出海洋环境下钢筋混凝土结构的合理保护层厚度。     

海洋环境下混凝土结构保护层厚度问题的研究

从钢筋混凝土裂缝形成的原因,探索了钢筋混凝土保护层的厚度对裂缝宽度的影响,为了限制裂缝宽度,保护层不宜过大;考虑海上桥梁钢筋混凝土结构所处的环境,探索钢筋锈蚀2个重要原因,并且确立氯离子的渗透作用是决定保护层最小厚度的主要因素,并以杭州湾跨海大桥为例,最后得出海洋环境下钢筋混凝土结构的合理保护层厚度。     

不锈钢筋的工程应用

为验证不锈钢筋混凝土结构与普通钢筋混凝土结构施工、养护、耐久性等的差异,在受海水侵蚀的园里溪桥、红树林大桥桥墩试验采用了不锈钢筋混凝土结构。园里溪桥桥墩受海水侵蚀,墩柱混凝土开裂、钢筋腐蚀严重。采用外包不锈钢筋混凝土套箍加固,同时预留不锈钢筋混凝土暴露试件,3年后回访检查,外包不锈钢筋混凝土套箍没有明显病害;解剖预留试块,不锈钢筋均未锈蚀,即使保护层厚度小于5mm的不锈钢筋也未锈蚀,说明不锈钢筋具有优异的耐腐蚀性能。红树林大桥引桥5号桥墩右幅盖梁、墩柱、系梁及桩基顶部1.5m采用不锈钢筋混凝土结构,不锈钢筋加工工艺、设备与普通钢筋相同,不需增加额外新设备及工艺改进。试验证明不锈钢筋混凝土构件具有优异的耐腐蚀性能、加工工艺与普通钢筋相同,用于桥梁受海水侵蚀的部位,可提高桥梁整体的耐久性。国内不锈钢筋产品质量达到国外同类产品水平,在按120年寿命设计的港珠澳跨海大桥获得了应用。     

井岸大桥钢筋锈蚀检测

在已有的桥梁建筑中，大部分桥梁都是钢筋混凝土桥梁。钢筋混凝土桥梁随着使用年期的延长，或环境因素的影响，都不可避免的出现钢筋锈蚀问题。因此，如何防止钢筋锈蚀是桥梁养护工作的一个重要问题。结合井岸大桥钢筋锈蚀的电化检测实例，介绍了桥梁构件的钢筋锈蚀机理及CSE半电池检测原理和方法，并通过对检测结果的分析，提出了相应的处理措施。     

锈蚀钢筋混凝土梁承载力的理论计算与研究

本文为了正确评估钢筋锈蚀后构件的承载能力,采取以平截面假设为前提,引入锈蚀钢筋的力学模型,推导了锈蚀钢筋混凝土梁的承载力计算公式,并对锈蚀量与截面承载能力进行了讨论。     

混凝土裂缝与钢筋锈蚀的成因及防治措施

钢筋混凝土桥梁结构的钢筋锈蚀及其裂缝的产生和发展,一直是人们特别重视的问题之一.结合合宁高速公路桥梁现状从混凝土保护层的物理、化学破坏入手,分析梁板裂缝和钢筋锈蚀的机理,以及对桥梁结构的影响;并根据锈蚀的成因提出了相应的预防措施.     

混凝土裂缝与钢筋锈蚀的成因及防治措施

钢筋混凝土桥梁结构的钢筋锈蚀及其裂缝的产生和发展,一直是人们特别重视的问题之一.结合合宁高速公路桥梁现状从混凝土保护层的物理、化学破坏入手,分析梁板裂缝和钢筋锈蚀的机理,以及对桥梁结构的影响;并根据锈蚀的成因提出了相应的预防措施.     

锈蚀光圆钢筋混凝土受弯构件受力性能试验研究

进行了21根钢筋混凝土梁试件的试验,考察了钢筋锈蚀程度、钢筋直径等因素对配光圆钢筋混凝土梁力学性能的影响,分析了不同钢筋锈蚀率下混凝土梁破坏形态和承载能力的变化规律,讨论了钢筋-混凝土间黏结退化对构件承载性能的影响。试验结果表明:光圆钢筋的锈蚀致使钢筋截面积减小,拉伸强度降低,从而使锈蚀梁的承载能力下降;另一方面钢筋与混凝土之间的黏结退化也致使受弯结构的力学性能退化,但在钢筋达到屈服的条件下,钢筋与混凝土间黏结退化不是致使结构承载力降低的主要因素,对构件屈强比等性能也未产生显著影响。     

锈蚀钢筋力学性能分析

在钢筋混凝土结构自身材料、荷载和气候环境的作用下,钢筋混凝土结构或构件会随着使用时间的增加而逐渐老化,出现耐久性问题。对耐久性降低的程度和承载力的衰减程度进行定量分析,是结构耐久性研究中的关键问题。在既有研究成果的基础上,建立锈蚀钢筋的锈蚀量预测模型,从钢筋的力学参数出发,建立锈蚀钢筋的力学性能衰减模型。采用数值方法,分析了3种不同锈蚀类型在不用锈蚀参数作用下钢筋锈蚀的一般规律。研究成果为进一步研究钢筋混凝土结构耐久性能裂化和承载力时变衰减奠定了基础。     

基于EIC增长的锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命评估

锈蚀和疲劳荷载共同影响下的材料复合损伤机理十分复杂,会显著降低既有钢筋混凝土桥梁的使用寿命。为了能够准确地预测锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳寿命,通过从材料到钢筋混凝土构件的跨尺度分析,提出了一种基于材料失效机理的锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命评估方法。该方法以断裂力学和等效初始裂纹理论为基础,并且可以同时考虑钢筋的不同锈蚀形态。结合锈蚀钢筋的疲劳拉伸试验结果,提出了不同锈蚀水平下的应力集中因子表达式,结果表明随锈蚀率的增长,应力集中因子先增大后减小。然后将局部锈蚀导致的应力集中的影响融入到应力强度因子计算模型中;通过对试验数据进行拟合得到了钢筋疲劳裂纹速率增长分析模型,对该模型从等效初始裂纹尺寸到临界裂纹长度进行积分来实现钢筋混凝土梁的疲劳寿命预测。为了验证本评估方法的有效性,开展了电化学快速锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能试验,试验梁失效形式均为受力主筋的疲劳断裂;采用扫描电子显微镜对疲劳失效后的锈蚀钢筋断口形貌进行了微观分析,对比了不同锈蚀程度下钢筋疲劳裂纹扩展形式的差异。将理论计算结果与本研究试验和已有文献中的试验值进行了比较,二者吻合较好,可为日后钢筋混凝土桥梁的腐蚀疲劳寿命评估提供科学依据。     

锈蚀变形钢筋混凝土受弯构件的受力性能试验研究

针对钢筋锈蚀对受弯构件受力性能的影响展开系统的试验研究,共进行了24根试件的试验,采用电化学锈蚀方法对试件钢筋进行快速锈蚀,研究了钢筋直径、钢筋锈蚀率等影响因素对受弯构件性能的影响。试验结果表明:钢筋锈蚀削弱了钢筋与混凝土之间的粘结,降低了构件的抗弯刚度,刚度的减小幅度随锈蚀率的增大而提高;同时也影响了截面的变形协调,致使受弯构件的承载能力降低;锈蚀率相近的构件承载力退化基本相当,锈蚀试件的屈服挠度显著大于未锈蚀构件,但混凝土边缘压应变与未锈蚀试件基本相当,表明钢筋本身削弱的影响略大于粘结退化的影响。     

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。     

沿海普通钢筋混凝土桥梁的腐蚀、防护现状与不锈钢筋应用综述

受海水中氯离子侵蚀,沿海混凝土桥梁在水位变动区、浪溅区的构件使用不久即出现严重钢筋锈蚀、混凝土剥落,导致结构耐久性的降低、甚至失效,影响桥梁安全。通过总结国内外受氯离子侵蚀的钢筋混凝土桥梁腐蚀研究,指出了腐蚀的普遍性和严重性,及设计时未考虑这一问题带来的高额维修费用。现有的混凝土耐久性防护方法是通过改变钢筋周围的环境,延长钢筋开始锈蚀时间或减缓钢筋锈蚀速度,但碳钢的本性决定了现有防护措施无法从根本上解决这一难题。相距约200m在沿海建设的不锈钢筋混凝土桥梁与普通钢筋混凝土桥梁,不锈钢筋混凝土桥梁使用近70年未锈蚀,而普通钢筋混凝土桥梁使用20多年即因钢筋锈蚀而拆除,证明不锈钢筋混凝土在海洋环境具有优异的耐久性。20世纪80年代,不锈钢筋研究逐渐增多,90年代开始在高腐蚀环境的结构中得到了应用,收到了很好的效果,且美英等国已经将不锈钢筋列入钢筋混凝土用钢筋范围。     

海洋环境下混凝土中钢筋加速锈蚀研究

为研究海洋环境下氯离子渗透导致混凝土中钢筋电化学腐蚀行为、锈胀裂缝发展及锈斑分布情况,同时为青岛地铁高性能混凝土配合比的优化及耐久性能提供试验依据,设计了上置腐蚀溶液槽的钢筋混凝土试件,并针对C40、C50、C50S和C55 4类钢筋混凝土试件开展恒电位加速试验。试验结果表明： 采用本试验方法加速钢筋混凝土锈蚀,靠近混凝土保护层一侧的钢筋锈蚀严重,钢筋出现点蚀现象,与自然环境下钢筋锈蚀情况一致; 依据交流阻抗谱图拟合的钢筋电荷转移电阻随腐蚀时间增加而下降,依据计算的腐蚀电流密度,测试的钢筋电流演变拐点可确定C40、C50、C50S和C55混凝土中钢筋脱钝时间分别为60～70、80～90、90～100、100～110 h,钢筋混凝土锈胀开裂时间分别为120、136、176、264 h; 采用图像处理软件依据灰度值不同可实现锈斑分布的定量计算,混凝土护筋能力排序为C55>C50S>C50>C40。     

钢筋保护层厚度检测结果的不确定度评定

混凝土保护层是钢筋混凝土构件的重要组成。混凝土保护层厚度关系到结构的承栽力、耐久性、防火等性能,《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）规定,结构实体检验应包括钢筋保护层厚度。文章按照建立数学模型、分析不确定度来源的步骤,评定钢筋保护层厚度检测结果的不确定度,保证了结构实体检测的质量。