电场作用下混凝土中氯离子输运模型及仿真

为了研究处于氯盐、杂散电流耦合侵蚀环境的混凝土结构耐久性,对电场作用下氯离子在混凝土内部的输运规律进行研究.首先,根据Hamilton型变分原理,建立电场作用下混凝土内部氯离子的输运模型;其次,基于细观角度,建立混凝土内部孔隙水饱和度的定量计算公式,并同时考虑时变因素和孔隙水饱和度对氯离子输运的影响,对非饱和状态下氯离子的扩散系数予以修正;最后,通过comsol模拟氯离子在混凝土内部的输运过程,并对电场作用下氯离子的输运速率与仅有浓度梯度作用下氯离子自由扩散速率进行了比较分析.研究结果表明:应用电场作用下混凝土中的氯离子输运模型研究地下混凝土结构的耐久性及结构寿命预测问题是可行的;在10 V电场作用下,混凝土中的氯离子的输运效率相当于自由扩散状态下氯离子输运效率的769倍.     

矿物掺合料及外加剂对混凝土抗氯离子渗透性的试验研究

文章针对江苏沿海(南通)地区盐渍土环境下混凝土结构耐久性研究,结合室内实验和现场工程数据的验证对比,通过氯离子在不同矿物掺合料及外加剂的混凝土结构中的扩散试验分析,由Fick扩散定律,推导出氯离子环境下混凝土结构初始腐蚀时间的计算公式,并对氯离子环境下影响混凝土保护层最小厚度进行了研究,为江苏沿海地区新建工程项目混凝土结构耐久性设计提供了保护层最小厚度的建议。     

基于元胞自动机的开裂混凝土氯离子扩散模拟与分析

为获得氯离子在开裂混凝土中的浓度分布以及分析裂缝形状、分布形式、偏转角度对混凝土中氯离子扩散效应的影响,根据氯离子在开裂混凝土中的扩散机理,利用元胞自动机和均匀化等效分析方法,建立了模拟开裂混凝土中氯离子扩散过程的元胞自动机模型,并利用数值试验对模型中元胞尺寸进行了优化.研究结果表明:在不影响计算精度的情况下,为提高模...     

连云港盐渍土中钢筋混凝土结构寿命预测

通过分析连云港盐渍土中盐分含量分布,指出连云港盐渍土属于氯盐渍土,盐分含量随土层深度的增加线性减小,对钢筋的腐蚀性为中等腐蚀性;综合考虑氯离子在混凝土孔隙溶液中的扩散、电迁移以及毛细吸附过程,建立氯离子运移模型;模型的计算结果与实测结果有较好的拟合度;采用有限元方法分析了连云港盐渍土环境下混凝土内部氯离子含量分布状况,并计算不同混凝土保护层厚度的结构物寿命,建议混凝土保护层厚度应该大于50 mm。     

混凝土Ⅰ型裂缝扩展的氯离子渗透特征

为了研究荷载作用下混凝土结构裂缝扩展过程中的氯离子侵蚀问题,更加准确地描述不同扩展阶段裂缝周边的氯离子侵蚀特征,依据混凝土断裂准则,采用ANSYS参数化设计语言APDL进行二次开发,自编程序模拟了混凝土小梁Ⅰ型断裂裂缝开展过程;在断裂分析的基础上通过参数等效,采用结构-热分析方法,基于体应变-损伤变量-氯离子扩散系数一一映射关系,实现了混凝土裂缝扩展过程中各个阶段氯离子侵蚀的数值分析.结果表明：不同裂缝扩展阶段,三点弯曲混凝土小梁裂缝周边氯离子侵蚀结果与试验结果吻合,荷载作用下混凝土裂缝尖端氯离子侵蚀呈现加剧现象,在混凝土结构耐久性寿命分析中起决定性作用;双K断裂准则和基于损伤参数的氯离子扩散模型能够模拟混凝土开裂过程氯离子侵蚀问题.     

多轴持续应力下混凝土结构的耐久性研究

轴向和侧向压应力的存在影响氯离子在混凝土中的扩散,会导致混凝土结构的性能退化,进而影响桥梁结构的使用寿命.研究了一维氯离子侵蚀下单轴和双轴持续压应力的氯离子扩散性能,试验结果表明:持续压应力的存在并不总是抑制氯离子在混凝土中的扩散,对于单轴持续压应力而言,应力水平小于等于0.4时,抑制氯离子的扩散较为明显,而对于双轴持...     

疲劳荷载下无砟轨道混凝土中氯离子传输研究

疲劳荷载作用下，无砟轨道混凝土的抗氯离子渗透性能是影响其服役特性的主要因素之一. 为分析混凝土在疲劳荷载作用下氯离子的传输变化规律，首先针对浸泡于氯离子溶液的混凝土试件进行弯曲疲劳试验，然后利用COMSOL有限元软件建立结构力学场与氯离子传输场的两场耦合模型，模拟氯离子在混凝土中的扩散行为. 研究结果表明:当侵蚀时间为2 d时，应力比为0.3、0.5和0.7对应的氯离子扩散深度分别为7、11、16 mm，混凝土中氯离子扩散深度随荷载应力比的增大而增大；两场耦合有限元模型计算得到的氯离子含量与试验测试结果基本吻合，验证了模型的合理性；混凝土中氯离子扩散深度随侵蚀时间的增大而增大，采用一元二次多项式可较好地描述扩散深度与侵蚀时间的关系.      

沿海混凝土桥梁的防腐蚀设计方案

概述建筑于跨海、海岸和临海的钢筋混凝土与预应力混凝土桥梁,由于环境介质中的氯离子或混凝土原材料中的氯离子渗入到钢筋周围,达到一定浓度后破坏钢筋的钝化膜,引起钢筋锈蚀,削减其有效截面,降低其粘结强度等受力性能,使混凝土保护层顺筋胀裂,     

沿海混凝土桥梁的防腐蚀设计方案

建筑于跨海、海岸和临海的钢筋混凝土与预应力混凝土桥梁．由于环境介质中的氯离子或混凝土原材料中的氯离子渗入到钢筋周围．达到一定浓度后破坏钢筋的钝化膜．引起钢筋锈蚀．削减其有效截面．降低其粘结强度等受力性能．使混凝土保护层顺筋胀裂,是影响桥梁耐久性的主要灾害．已经引起国内外的普遍重视。其原因是预应力筋的钢筋腐蚀破坏。     

考虑热湿度及压应力作用的混凝土氯离子扩散数值分析

如何预测氯离子在热湿度及压应力作用下的侵蚀过程是混凝土结构工程师面临的严峻挑战.利用系数形式偏微分方程建立了考虑环境变量、应力水平耦合的氯离子模型控制方程,控制方程中所涉及的参数均有参考的依据.为能再现混凝土结构在热湿度及压应力条件下的真实情况,通过有限元软件构建了二维混凝土骨料模型,并将模型控制方程与骨料模型结合起来...     

氯离子侵蚀环境下常见施工偏差对混凝土结构耐久性能的影响

为揭示常见施工偏差对混凝土结构耐久性能的影响规律,对国内外预测氯离子侵蚀条件下混凝土结构使用寿命的6种模型进行比较,分析氯离子侵蚀环境下影响耐久性的主要参数。选择典型环境下的混凝土桥梁构件,模拟保护层厚度、水胶比等参数的常见施工偏差,在各模型下分析比较保护层厚度对结构耐久性能的影响。结果表明,保护层厚度、水胶比等参数变化(偏差)对预期耐久寿命有显著影响,影响程度与偏差大小、设计参数取值及计算模型的选用有较大关系。保护层厚度不足(-5 mm)的施工偏差会导致预测氯离子侵蚀耐久寿命缩短约20%~40%;水胶比增大(+0.02)会导致预测寿命缩短约15%~25%。可见,施工质量控制偏差对结构抗氯离子侵蚀耐久性能的影响重大,加强关键参数质量控制极为重要。     

沿海混凝土桥梁的防腐蚀设计方案

沿海钢筋混凝土与预应力混凝土桥梁易受渗入到钢筋表面的氯盐腐蚀,影响结构的耐久性。为了提高耐久性,针对混凝土桥梁阐述了在设计和施工中亟宜采用的防氯盐腐蚀的基本措施,以及在恶劣环境下的重要工程所宜采用的特殊防护措施。     

无粘结预应力混凝土结构非线性数值分析

基于弹塑性理论,对无粘结预应力混凝土结构的非线性数值分析进行了探讨,分析了结构的材料非线性,并考虑了材料的强化作用和混凝土裂缝等因素。根据无粘结预应力混凝土结构的受力特性,考虑无粘结预应力筋与混凝土的相互作用,建立了有限元计算模型,并基于ANSYS有限元分析系统,对所建立的模型进行了全过程仿真计算,从而达到考察结构性能的目的。     

除冰盐对水泥混凝土的损坏及水溶性氯离子含量的测定

通过测定损坏水泥混凝土中残留的水溶性氯离子含量,分析了氯盐型除冰盐对混凝土的损坏问题。试验结果表明:损坏的松散混凝土中水溶性氯离子含量大于未损坏的混凝土中水溶性氯离子含量,氯离子含量可以作为混凝土损坏原因的一个判定指标。     

波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥参数敏感性分析

为研究波形钢腹板预应力混凝土连续梁桥的参数敏感性,以减河大桥为研究对象建立有限元模型,分析主梁质量、混凝土弹性模量、预应力损失及混凝土收缩徐变等参数对主梁结构的影响,从主梁顶板、底板应力变化及竖向挠度变化确定各参数对结构的影响程度,即参数敏感性.结果表明:主梁质量、预应力损失和混凝土收缩徐变对桥梁结构影响较大,混凝土弹...     

城市立交匝道桥箱梁结构形式设计比选

为选择更适合城市立交匝道曲线桥梁的箱梁结构形式,建立预应力混凝土箱梁结构和钢-混箱梁结构桥梁数值模型,并将2种箱梁结构形式桥梁的变形及受力变化规律对比分析,结果表明:预应力混凝土箱梁结构相对于钢—混箱梁结构桥梁下挠值约小-32 mm,可以更好地控制结构变形;预应力混凝土箱梁结构桥梁中墩曲线内、外侧支座反力差值要远小于钢...     

氯盐环境下钢筋混凝土桥梁耐久性评估

针对氯盐环境下钢筋混凝土桥梁耐久性评估问题,基于钢筋混凝土结构耐久性评估模型,采用Visual Basic6.0编写了钢筋混凝土桥梁耐久性评估程序,并对一座处于氯盐环境作用下的钢筋混凝土桥梁的耐久性进行了分析评估。研究表明:与DuraCrete LRFD方法相比,采用铁路规范对桥梁结构进行耐久性评估偏于保守;在影响钢筋混凝土桥梁耐久性的因素中,氯盐环境比碳化环境更为显著;增加混凝土保护层厚度可以显著提高结构耐久性能。     

饱和状态下开裂混凝土中氯离子扩散简化分析

提出了饱和状态下开裂混凝土内氯离子扩散的简化计算方法．根据已有试验结果,将裂缝处的氯离子扩散分为3种情况：①当裂缝宽度小于0．03mm时,裂缝对氯离子扩散没有影响;②当裂缝宽度大于0．1mm时,氯离子不仅沿混凝土暴露表面向内扩散,还将沿垂直于裂缝面的方向扩散,两者扩散的表面氯离子的质量分数相同;③当裂缝宽度介于0．03和0．1mm之间时,扩散情形与②相似,只是两者的表面氯离子的质量分数不同,裂缝面的表面氯离子的质量分数要小于暴露表面的氯离子的质量分数．计算结果表明,在一定宽度范围内,裂缝附近氯离子沿开裂方向和沿垂直于裂缝面方向的质量分数均随裂缝宽度增加而增大,其中短期扩散比长期扩散随裂缝宽度的变化更敏感,计算结果与已有试验结果吻合．     

某外贴CFRP板加固预应力空心板梁桥数值分析研究

外贴CFRP板加固混凝土结构是目前运用较为广泛的加固方法。针对某预应力混凝土空心板实际加固桥梁,总结了加固结构承载力计算公式,建立了Ansys有限元分析模型,进行了预应力空心板桥梁CFRP板加固前后的承载力计算,同时考察了最佳CFRP板预应力、混凝土强度对加固结构承载力的影响。有限元分析表明:有限元承载力分析值与承载力公式计算值较为吻合,验证了有限元模型的可行性。CFRP板加固预应力空心板结构提高了其抗裂能力,同时加固结构的承载力得到显著提高。加固后静载试验混凝土挠度、应变均降低。不同CFRP板预应力水平分析表明,CFRP板预应力过大或者过小均是不利的,本有限元模型中确定的最佳预应力大小为1 000 MPa,当采用C60混凝土时,加固结构的承载性能提高最有利。     

海洋环境下钢筋混凝土桥梁结构的耐久性评估

以海洋环境为背景,从钢筋和混凝土自身的劣化出发,根据Fick扩散定律,推导出沿海环境下钢筋初始锈蚀时间的计算公式.考虑钢筋坑蚀的特点,选择了适合的钢筋劣化模型和混凝土劣化模型,建立了偏心受压结构按承载力极限状态计算的抗力劣化模型,并运用可靠度分析方法对某跨海大桥的墩柱进行了耐久性评估.