预应力混凝土桥梁耐久性分析与养护对策

对混凝土耐久性所涉及到的碳化深度各种计算模型和钢筋锈蚀情况进行了总结,并根据工程实例对碳化深度模型进行计算对比和分析,结果表明混凝土碳化深度计算模型大多与实测值比较吻合,可以用来进行混凝土碳化深度的预测。提出了预应力混凝土桥梁耐久性养护的考虑。     

混凝土内自然锈蚀钢筋力学性能试验及数值模拟

为了分析受盐侵蚀作用后混凝土内锈蚀钢筋的力学性能退化规律,对预制开裂混凝土构件进行了近4年的"氯盐干湿循环——自然锈蚀"试验,从而得到了一批局部坑蚀明显、且呈现全面锈蚀的钢筋样本.通过锈蚀钢筋的坑蚀深度测定、拉伸试验以及有限元分析等研究,对其锈蚀表面特性、力学性能退化规律以及数值计算模型的有效性进行了探讨.研究结果表明:氯盐干湿环境下,裂缝的存在加剧了钢筋局部锈蚀的程度,使钢筋出现局部坑蚀和大面积均匀锈蚀的全面锈蚀;随着平均截面损失率η_(avg)的增加,锈蚀钢筋的屈服平台逐渐缩短,η_(avg)为5.77%时,钢筋屈服平台消失;经回归拟合,锈蚀钢筋的名义屈服强度、名义极限强度及伸长率等性能随η_(avg)(6%)的增大呈线性下降;建立了锈蚀钢筋力学性能预测的有限元模型,其预测值与试验值吻合良好.相关研究结果可为锈蚀钢筋混凝土结构的性能评价提供一定参考.     

基于GM(1,N)模型的碳钢腐蚀速率预测

[目的]碳钢在海洋环境下的腐蚀速率预测非常复杂和模糊。针对碳钢腐蚀速率的灰色预测模型精度普遍不高的现状,为提高腐蚀速率预测模型的精度,[方法]通过船用碳钢腐蚀速率和海洋环境因素的灰关联分析,得到影响船用碳钢腐蚀速率的关键因素,进而建立具有较高精度的GM(1,N)腐蚀速率预测模型。[结果]实例分析表明,在青岛、厦门、舟山和榆林海域影响船用碳钢腐蚀速率的主要环境因素是海水温度、海生物附着量、pH值和海水盐度,在此基础上建立的GM(1,5)模型具有较高的精度且计算量较小。[结论]GM(1,N)模型可以有效预测碳钢等船用金属的腐蚀速率,可为船用金属腐蚀寿命的研究提供理论支撑,具有一定的参考价值。     

混凝土钢筋锈蚀的量化计算方法研究

混凝土中钢筋的锈蚀是影响其使用寿命的一个主要因素,因此对其锈蚀状况进行测试及量化研究具有非常重要的意义,本研究首先建立了基于检测信号的钢筋锈蚀量测算模型,然后通过线性极化法对不同外部环境下模拟混凝土孔溶液中钢筋钝化与腐蚀过程中的锈蚀电流密度值进行了测试,并基于测算模型计算钢筋锈蚀量值,最后通过钢筋失重率测试结果及曲线拟合方法对模型的参数进行修正。通过备用试件的实测结果发现该修正后的测算模型能显著提高实际钢筋锈蚀量的检测精度。     

海港码头剩余寿命预测

采用氯离子侵蚀作用下钢筋锈蚀速率模型,结合现阶段结构劣化规律研究成果,建立了海港码头使用环境下的构件承载力退化模型,提出应用时变可靠度理论解决抗力时变下码头可靠度计算问题。研究成果可用于海港码头剩余寿命的预测。     

基于NARX神经网络的船舶升沉运动实时预测方法

[目的]对船舶升沉运动进行预测有助于增强升沉补偿器的补偿效果,减少海浪对作业设备的干扰。为提高升沉预测模型的精度和稳定性,提出一种船舶升沉运动实时预测方法。[方法]基于带外源输入的非线性自回归(NARX)神经网络建立单海况预测模型,利用船舶系统仿真器获取母船升沉运动仿真数据,将NARX模型与卡尔曼(Kalman)模型、普通反向传播(BP)模型的预测结果进行对比。在此基础上,对单海况预测模型进行改进,建立多海况预测模型。[结果]多海况预测模型预测精度较高,且稳定性优于单海况模型,在2～5级海况下的最大预测误差均小于10-4量级。[结论]仿真结果表明,NARX神经网络对复杂海浪环境具有良好的适应性,它的预测速度和精度均优于BP神经网络和传统滤波方法,在高海况下仍可保持高预测精度。     

锈蚀钢筋混凝土小偏心受压构件承载力评估方法

混凝土中钢筋锈蚀造成结构性能退化进而影响到结构的承载力,本文在已有研究成果的基础上,立足现行计算理论,提出锈蚀小偏心受压构件承载力计算模型,并提供验证,为混凝土结构耐久性评估提供科学依据。     

基于二次阶段插值预测内河任意点潮高的预测模型

随着经济的发展,许多港口码头的靠离船舶趋于大型化,深吃水的船舶往往需要乘潮进出港口。因此,准确的潮高预测对大型船舶进出港口至关重要。目前大多数研究都是对已知港口的潮高进行长短期预测及潮高校正,而一些无潮高信息的港口只能通过其附近港口的潮高信息进行预估。为了精确预测无潮高预报港口的潮高信息,通过二次阶段插值建立内河任意点潮高的预测模型,通过距离-时间关系计算任意点p在同阶潮时的时间t,通过距离-潮高关系计算在时刻t对应的潮高,最后通过分段拟合来计算港口的任意时刻的潮高。测试结果表明,该模型的潮高预测有很高的精度,这对船舶进出无潮高信息港口的航行安全具有重要意义。     

锈蚀钢筋混凝土桥墩滞回性能的数值模拟

基于钢筋混凝土桥墩低周反复荷载试验结果,利用ANSYS有限元分析软件,建立桥墩的有限元计算模型,并对其进行承载力验证及低周反复荷载试验下全过程的非线性有限元分析,与相应试验结论吻合较好.通过施加温度场模拟钢筋锈胀力对混凝土桥墩的作用,进一步研究钢筋锈蚀后桥墩在不同锈蚀率下滞回曲线、骨架曲线以及桥墩耗能能力.分析比较表明:用温度场模拟钢筋锈胀力对混凝土桥墩的作用可以取得令人满意的结果.本方法可供锈蚀桥墩的抗震性能研究参考.     

港口水工建筑物中氯离子分布规律的研究

锈蚀破损为港工混凝土钢筋建筑物破损的主要形式,它严重影响着港工混凝土钢筋建筑物的耐久性。根据文中复合数学模型,表层混凝土的氯离子含量可以用毛细吸收的有关经验公式进行计算,表层以里混凝土的氯离子含量可以用菲克扩散方程求解。用氯离子在混凝土内分布的复合数学模型对天津港有关高桩码头的梁、板氯离子含量进行计算,计算结果与实测值较吻合。     

后张预应力混凝土管桩分批张拉预应力损失

后张法预应力混凝土大管桩由于抗弯承载力高和成本低,在港口工程中得到广泛应用。由于大管桩张拉过程中采用多批次张拉,需要精确计算各批钢绞线张拉应力。针对大管桩分批张拉施工技术提出的计算方法可以求解预应力筋的施工控制张拉力,使得每根预应力筋张拉一次即可,无需反复调整张拉力。根据不同张拉顺序的方案,计算出张拉顺序对构件应力和变形的影响,应用于预应力施工方案的优化设计。     

改性聚酯防锈涂料在钢筋混凝土结构工程施工中的应用

研究了改性聚酯防锈涂料对钢筋表面锈蚀情况的改善效果,优选其施工工艺,并测试改性聚酯防锈涂料对钢筋与混凝土间的握裹强度。室内试验和工程应用表明,开发的改性聚酯涂料防锈效果明显,钢筋与混凝土间的握裹强度可提高16%,有效地提高了混凝土工程的耐久性,且其经济成本相对低廉,应用前景广阔。     

锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的数值模拟

基于锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件承载力试验研究结果,运用ANSYS有限元分析软件,对锈蚀钢筋混凝土大偏心构件进行分析,通过温度场模拟钢筋锈蚀作用,得到锈蚀构件破坏特征及承载力随锈蚀程度的变化规律。经对比试验结果,该有限元模型数值计算与试验结果能较好吻合,温度场模拟钢筋锈蚀较理想。对不同直径钢筋影响受压柱承载力和裂缝分布规律进一步分析,结果表明:同等条件下,随着钢筋直径增加,钢筋锈胀力减小,裂缝开裂分布区域发生变化。     

混凝土结构预应力筋分批张拉过程中张力的仿真分析

工程施工中常用分批张拉法把结构中预应力筋分别张拉到各自的设计张力值.针对分批张拉施工技术,提出了可以求解预应力筋的施工控制张拉力的汁算方法,使得每根预应力筋张拉一次即可,无需反复涮整张拉力,而且还能根据不同张拉顺序的方案,计算出张拉顺序对构件应力和变形的影响.可应用于预应力施工方案的优化设计.     

海洋环境下钢筋混凝土构件抗力随时间变化模型研究

考虑混凝土强度变化、钢筋锈蚀过程、混凝土碳化和钢筋锈蚀引起的混凝土与钢筋之间粘结能力的改变等因素,建立了高桩码头钢筋混凝土构件抗力随时间变化的随机过程模型。通过算例研究了混凝土碳化、氯离子侵蚀、混凝土强度、构件所处水位等对高桩码头钢筋混凝土构件抗力的影响。并提出海洋环境条件和使用荷载作用下钢筋混凝土构件的累积损伤、裂缝宽度计算方法、裂缝宽度对氯离子侵蚀速度的影响、以及钢筋混凝土码头健康状态诊断方法等。     

Degradation of bond strength and deformation between TRC-confined seawater sand concrete and BFRP bars under chloride corrosion environment

The interfacial bonding performance between seawater sand concrete and basalt fiber reinforced polymer (BFRP) bars were tested under different textile reinforced concrete (TRC) confinement layers, confinement sequences and chloride salt dry-wet cycles. The results show that TRC confinement can change the failure mode of the specimen and improve the ductility of specimens. With the increase of corrosion age, compared with the specimens with the same restrained layers in the conventional environment, the ultimate bond strength of restrained specimens before corrosion gradually decreases, and the slip value when reaching the ultimate bond strength also slightly decreases. The bond strength of the pre-restrained corroded specimens has the same development trend. Based on the bond-slip model of deformed steel bars and concrete proposed by Eligehansen for the first time in 1983—BPE model, under the control of TRC confinement and corrosion age, the relationship between the TRC confinement layer and the ultimate bond strength and slip of seawater sand concrete and BFRP steel bar is established. By fitting and predicting the ultimate bond strength, corresponding slip value, and corrosion age control of different TRC confinement layers, it is found that the confinement effect will not be significantly improved when the confinement layers exceed 4 layers. Under long-term chloride corrosion, the failure mode of the specimen may still change into splitting failure when the number of restrained layers is small.     

提高东海大桥混凝土结构耐久性的措施

东海大桥是我国较为罕见的大型海洋工程。影响东海大桥结构混凝土耐久性的首要因素是Cl-在混凝土中的渗透性。针对这一情况,并考虑当地实际,提出采取高性能混凝土技术为核心的综合耐久性策略,及满足现阶段工程实际和技术水平的施工措施和质量保证措施,确保了高性能混凝土质量符合耐久性设计要求。     

钢筋锈蚀引起混凝土开裂过程的研究

本文根据Fiek定律,建立了混凝土中钢筋锈蚀的数学模型,应用快速锈蚀试验的结果推出了钢筋锈蚀引起混凝土开裂时间的计算公式,并将其推广应用于实际港工结构,所得计算结果与实际情况十分吻合。     

后张混凝土梁预应力筋张拉顺序数值模拟及优化

基于混凝土材料的本构理论,采用有限元方法对后张预应力钢筋混凝土梁中的预应力筋的张拉进行了仿真模拟。提出了两种不同的张拉顺序方案,并将两种方案对梁应力和变形的影响进行了比较,进行了张拉顺序的优化。     

内河库水位变动下码头桩基混凝土碳化深度预测模型

内河环境下,由于混凝土碳化所导致的内部钢筋锈蚀是引起港口码头结构发生耐久性失效破坏的主要原因.为研究内河库水位周期性变动下码头桩基混凝土的碳化规律,开展一般大气环境与干湿交替环境下混凝土的加速碳化物理试验.结果表明:1)混凝土碳化深度随碳化时间的增加而逐渐增加,碳化速率随碳化龄期增长而减缓.2)与一般大气环境相比,干湿...