钢筋锈蚀量对周围混凝土应力场的参数敏感性分析

通过对钢筋锈蚀产生的膨胀产物用虚拟径向位移表示,变化虚拟径向位移达到对周围混凝土应力场影响的分析,模拟了多根锈蚀钢筋对周围混凝土应力场的影响,与设计中常规的钢筋分布相符,用应力路径的方式显示钢筋附近混凝土的应力变化,尤其是保护层附近混凝土剖面应力的变化值,清楚地了解到保护层最外缘混凝土的应力分布,可以判断分布钢筋锈蚀对表层混凝土的破坏位置,验证了用有限元方法分析混凝土应力场参数敏感性分析的可行性。     

锈蚀钢筋粘结性能对比试验研究

为研究钢筋锈蚀、钢筋类型和直径对钢筋与混凝土间粘结性能的影响,设计制作了变形钢筋和光圆钢筋混凝土粘结试件,并进行了实验室通电快速锈蚀。通过快速锈蚀两种粘结试件的拔出试验,得到了钢筋与混凝土间粘结应力-滑移曲线,分析了锈蚀率、钢筋直径以及钢筋类型对粘结应力-滑移曲线影响,探讨了不同锈蚀率下两种类型钢筋混凝土粘结试件破坏模式。试验研究表明:光圆钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋锈蚀更敏感,随锈蚀率变化,其最大粘结力及相应的滑移量变化幅度更大;变形钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋直径更敏感,锈蚀率接近的情况下,直径不同,其粘结应力-滑移曲线差异显著。     

预制混凝土桥面板回转式钢筋接缝的受拉性能参数分析

通过数值分析方法,对预制混凝土桥面板回转式钢筋接缝受拉性能进行参数化研究。分析了横向钢筋、回转式钢筋间距、回转式钢筋重合长度及混凝土强度等参数对回转式钢筋接缝极限承载能力的影响,探讨了回转式钢筋接缝在轴向受拉荷载下的受力性能及破坏机理。研究结果表明:在轴向受拉荷载作用下,接缝承载力随回转式钢筋间距增加而降低,随重合长度及混凝土强度增加而提高;此外,增加横向钢筋可以提高接缝承载能力,在横向钢筋面积较小时影响明显,当横向钢筋增加到一定数量后其影响逐渐减小。     

高强钢筋在桥梁结构工程中的应用

该文介绍了高强钢筋的定义、分类、卓越性能和应用价值。通过高强钢筋的生产应用状况、经济环境效益分析及推广使用状况,阐明了高强钢筋推广应用的重要性和必要性。从目前桥梁结构工程中的使用情况分析高强钢筋推广应用的制约因素。结合模型实例分析各种钢筋材质在桥梁工程中的用量比较,阐述总结高强钢筋在桥梁结构中合理应用的问题并对其发展提出建议。     

裂缝两侧钢筋应力分布特征研究

采用有限元方法分析了裂缝附近钢筋应力的分布情况,研究了钢筋直径、裂缝角度及保护层厚度等参数的影响。研究结果表明,裂缝两侧钢筋应力的局部增大导致其周围的混凝土应力呈现集中现象,钢筋直径和保护层厚度对钢筋及混凝土间相互作用影响显著,裂缝倾角的影响不明显。     

自然锈蚀钢筋的轴向拉伸疲劳试验

为研究锈后钢筋疲劳性能退化规律,在考虑锈蚀率和应力范围影响的基础上,对28根混凝土中自然锈蚀钢筋试件进行轴向拉伸疲劳试验.经统计回归,建立了考虑锈蚀率影响的锈蚀钢筋疲劳曲线方程,给出了不同保证率、不同预期疲劳寿命下自然锈蚀钢筋容许应力范围的建议值.同时,通过锈蚀钢筋疲劳断口扫描电镜的对比分析,解释了锈蚀钢筋疲劳性能的退化规律.研究结果表明:锈后钢筋应力范围与疲劳寿命的对数关系仍呈线性,但疲劳寿命显著降低,且应力范围越大其降低幅度越大;断口瞬时断裂区面积比随着应力水平的提高而增加,且锈蚀越严重,其增长速度越快.     

预制桥墩灌浆套筒连接单向拉拔承载力试验研究

为保障预制桥墩用全灌浆套筒连接极限承载力,提升其施工质量,对灌浆套筒连接进行单向拉拔承载力研究。总结分析相关规范中全灌浆套筒连接的材料性能、设计要求和施工技术等方面相关规定;进行10组足尺全灌浆套筒连接单向拉拔试验和19组有限元实体模型分析,研究钢筋锚固长度、直径、轴向偏位及灌浆料强度等因素对其极限承载力的影响,并提出施工质量控制指标和措施。结果表明：相关规范对灌浆料强度、钢筋锚固长度等指标的标准值规定存在一定差异;钢筋轴向偏位及安装偏斜对全灌浆套筒连接拉拔承载力影响可忽略,且应保证灌浆套筒连接中钢筋与灌浆料具有足够多的接触面积;当灌浆料强度不低于60、80、100 MPa时,其钢筋锚固长度应分别不低于10d、8d和6d(d为钢筋公称直径),钢筋直径应符合灌浆套筒连接规定的规格要求或小于1个级别,且钢筋轴向偏位不应大于3 mm。     

配筋复杂的结构物钢筋保护层厚度测定

结构物的耐久性是一项重要指标,而钢筋保护层合格率是判断结构物耐久性的重要现场检测指标,目前,施工现场均采用"钢筋保护层测定仪"进行测定其保护层厚度,以判断结构物耐久性。但在具体的实施中,许多配筋复杂的结构物按该方法检测出的结果与实际情况相差较大。通过多年的现场检测实践经验,针对配筋复杂的结构物,提出模拟现场实际情况,制作同一强度等级、同一施工工艺、同一配筋情况(相同主筋、相同保护层厚度)的标准块,用"钢筋保护层测定仪"测定其保护层厚度,再凿开混凝土直至露出钢筋后,用游标卡尺量测其实际保护层厚度,检测这两种方法的偏差值,用数理统计分析后,找出"代表值"对"钢筋保护层测定仪"测定的结果进行修正,弥补"钢筋保护层测定仪"检测结果的不足。     

混凝土桥面板湿接缝纯弯破坏行为试验研究

为了解不同钢筋连接形式下混凝土桥面板湿接缝的抗弯性能,以某高速公路连续梁桥为背景进行研究。设计制作带湿接缝的桥面板试件(1组直钢筋焊接试件、1组直钢筋搭接试件、5组环形钢筋搭接试件),通过纯弯试验研究其裂缝发展、破坏形态、开裂荷载、破坏荷载及混凝土与钢筋应变的变化规律。结果表明:新旧混凝土结合面最先开裂,是整个试件的薄弱面,设计中应加强;不同钢筋连接方式试件的破坏荷载从大到小依次为环形钢筋搭接直钢筋搭接直钢筋焊接;环形钢筋搭接试件的承载力随着搭接长度的增加逐渐增加;对于两端有水平约束的桥面板结构,在临界破坏状态时呈现板结构+膜结构的两体系受力状态。     

用于组合梁桥面板湿接缝的弧形钢筋连接构造

针对组合梁桥中预制桥面板在湿接缝处的受力特点和现有接缝处钢筋的连接形式,提出了一种构造简单、施工方便的新型的弧形钢筋连接构造。为了检验这种连接构造的力学性能,对其进行足尺模型的轴心受拉试验,并与现有的直钢筋连接方式和U形钢筋连接方式的力学性能进行试验对比,分析了3种湿接缝的开裂荷载、极限荷载、裂缝分布等。试验结果表明:弧形钢筋连接方式与直钢筋连接方式以及U形钢筋连接方式的湿接缝破坏形式相同,均是首先在干湿混凝土交界面上出现裂缝,3种钢筋连接方式的湿接缝对应的开裂荷载基本相同;随着荷载增加旧裂缝宽度增加、新裂缝相继出现,最后达到受拉极限状态时3种钢筋连接方式的湿接缝都是干湿混凝土交界面附近的钢筋达到屈服,此时接缝中部钢筋的应变为交界面处钢筋应变的1/2,且弧形钢筋连接方式湿接缝的抗拉极限承载力比其他2种略高;理论上在湿接缝区域中弧形钢筋连接方式的湿接缝其钢筋在厚度方向分布更加均匀,能在一定程度上提高承载力,通过试验也证实了在控制混凝土裂缝宽度和试件的承载力方面弧形钢筋连接方式的湿接缝比其他2种连接方式略优,因此弧形筋连接方式运用于实际工程中是可行和可靠的。     

2304不锈钢钢筋在港珠澳大桥的应用——钢筋耐蚀性能研究

港珠澳大桥是我国内地第一个采用不锈钢钢筋的工程。为消除工程中使用国产不锈钢钢筋的疑虑,对不锈钢钢筋的耐蚀性能以及不锈钢钢筋与碳钢钢筋搭接可能产生的电偶腐蚀问题进行了研究。通过M-S曲线研究比较了碳钢钢筋(Q235)、304L、316L和2304不锈钢钢筋钝化膜特性。通过测量2304不锈钢钢筋在含氯盐的模拟混凝土孔隙溶液中的极化曲线确定其临界氯离子浓度。结果显示2304不锈钢钢筋在此环境中的临界氯离子浓度与316L相近,几十倍于碳钢钢筋。通过零电阻法获取不锈钢钢筋与碳钢钢筋在混凝土中接触所产生的电偶腐蚀电流密度。不锈钢钢筋与碳钢钢筋搭接会产生电偶腐蚀,当两者都处在钝化状态时,电偶腐蚀电流可忽略;当不锈钢处于钝化状态,而碳钢钢筋已经活化时,电偶腐蚀对碳钢钢筋腐蚀的增加只有几个百分点。电偶腐蚀电流随着两者距离及面积比分别呈线性和指数减少的趋势。     

钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理的研究

在混凝土中 ,最能影响其耐久性的因素莫过于钢筋的腐蚀 ,由于钢筋的腐蚀而引起的混凝土耐久性的降低在混凝土中占有相当的比重。该文从钢筋腐蚀的原因出发 ,根据电化腐蚀理论 ,讨论了氯盐及碳化对钢筋产生腐蚀的机理 ,为有效保护钢筋提供了更为清晰的理论依据。     

道路工程钢筋混凝土圆管涵实际工况下受力特征的三维有限元分析

建立内径为1.5m的钢筋混凝土圆管涵三维有限元模型,分析其在车辆荷载作用下内圈钢筋、外圈钢筋、混凝土内壁、混凝土外壁四处位置的主应力分布.得到的主要结论如下:(1)管涵顶部内圈钢筋、混凝土内壁受拉,外圈钢筋、混凝土外壁受压,随着位置下移,拉压应力转换;(2)外圈钢筋及涵洞外壁在底部约束开始处出现压胀形突变;(3)圆管涵临界受荷截面位置位于涵洞顶部.     

钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀电流密度

现役钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀速率是其健康检测的一个重要内容,是结构耐久性评定、剩余使用寿命预测的重要前提,因此对钢筋腐蚀电流密度的研究有着极其重要的现实意义与发展前景。文章阐述了钢筋腐蚀的电化学机理,总结了现有的腐蚀电流密度模型,并详细分析了水泥用量、掺和料类型以及掺量、水灰比、温度、湿度等因素对混凝土内钢筋腐蚀电流密度的影响及影响机理。     

配置高强钢筋与普通钢筋的预制桥墩滞回性能试验

预制拼装桥墩的抗震性能是桥梁工业化技术的研究热点之一。在预制拼装桥墩的设计中,采用高强钢筋替代普通强度的钢筋,可以减少钢筋用量,加快接缝面的钢筋连接速度,然而,其抗震性能需要进一步研究。为对比钢筋强度对预制拼装墩柱的抗震性能影响,制作了2个具有相同尺度的混凝土试件,分别配置高强钢筋（HRB600E）和普通强度钢筋（HRB400）,开展滞回加载试验研究。结果表明：采用高强钢筋的预制拼装桥墩,具有较大的等效屈服强度和极限强度,且在塑性阶段,其极限位移和屈服后位移角增量也显著增加,同时,其较小的滞回耗能和残余位移,表明这种桥墩具有较小的塑性损伤和较好的自恢复性能;采用高强钢筋的预制拼装桥墩的刚度退化速度较为缓慢,残余刚度大,有利于震后应急通行和修复。最后,本文还对高强钢筋与普通强度混凝土在预制拼装桥墩中的联合使用进行了合理性论证。研究成果可为预制拼装桥墩抗震设计提供参考。     

薄开孔板连接件抗拔性能试验及理论研究

在试验研究基础上,对组合结构索塔中开孔板连接件的抗拔性能进行理论分析。组合索塔中连接件设计主要考虑抗拔性能。为避免剪坏纵向承重钢筋,需要采用薄板。设计了一批34个单孔薄开孔板连接件抗拔试验,通过反力架上方的穿心千斤顶顶升丝杠实现对连接件的拉拔作用,同时千斤顶的反作用也可以将反力架固定在混凝土基体之上。考察了板厚、开孔位置、钢筋在钢板孔中的相对位置、开孔直径、钢筋直径等参数对其抗拔性能的影响;通过对钢筋应变的检测,记录钢筋在薄开孔板连接件受力过程中的应力分布情况。总结薄开孔板连接件拔出过程和破坏形态规律,发现其表现为钢板破坏为主,钢筋在孔中位置对其承载力、刚度、延性等均有一定影响;得到了钢筋在连接件受力过程中的应力分布,发现钢筋在距中心7 cm的位置应力不超过50 MPa,推知并排放置的连接件之间互相影响很小。连接件初始及弹性加载阶段荷载-位移曲线特征研究表明,该连接件具有足够的初始刚度,为其工程应用提供了理论指导。最后,总结薄开孔板连接件受力机理,建立预测其抗拔承载力的计算公式,适用于开孔板连接件钢板部分的抗拔承载力,计算结果与试验符合良好。     

公路隧道二次衬砌和电缆沟间连接钢筋的改进

以某公路隧道为例,通过对比分析“先做边墙基础法”和“不做边墙基础法”2种施工方法的优缺点,认为二次衬砌边墙混凝土与电缆沟之间需通过连接钢筋来保证其成为一个整体。由于预埋连接钢筋存在着“顺直度不易保证、架立钢筋的安装需采取辅助措施”等问题,在施工过程中采用了连接钢筋的改进方法-植筋法。最后从施工质量、施工用料、施工进度等方面比较预埋连接钢筋法和植筋法,得出了植筋法优于预埋钢筋法的结论。     

桥涵构筑物钢筋加工工厂化及机械化在高速公路建设中的推广运用

在现代交通运输工程建设中,钢筋作为一种特殊的建筑材料有着极其重要的作用。然而,我国建筑用钢筋长期以来以人力加工为主,这种方式存在零散、混乱、误差大、人工需求量大等弊端,严重制约了我国项目建设施工的工业化发展速度。该文结合肇花高速公路一标的桥涵构筑物钢筋工厂化及机械化加工的实际情况,对高速公路桥涵构造物钢筋工厂化及机械化加工的运用进行了介绍。其内容可供同行参考和借鉴。     

桥梁混凝土节段梁钢筋数字化制造技术研究

钢筋作为桥梁混凝土节段梁生产过程中的主要材料,其制造方法的改进是提高桥梁建设质量的重要途径。传统基建行业钢筋加工方法自动化程度低,不仅造成材料浪费,且影响桥梁建设进度和质量。新技术和新设备的发展为钢筋制造提供了新的方法。基于BIM技术和智能装备的视角,针对传统加工方法的不足,采用“软件+硬件”相结合的思路,系统地研究了钢筋智能制造的成套解决方案。即以BIM技术为基础,建立钢筋模型并进行可视化模拟,同时基于整数规划算法开展套料优化,进而建立钢筋模型智能建造的数据源;以智能设备作为智能建造数据源的“执行者”,直接读取数据源的下料单,实现钢筋的智能建造。以桥梁混凝土节段梁的钢筋制造为例,验证本文方法的可行性和有效性。结果表明,BIM技术和智能装备相结合的钢筋智能制造方法使得材料的余料率最低,降低了制造成本;同时实现了钢筋半成品和网片的智能化加工,提高了钢筋加工的进度和质量,增强了桥梁的防震减灾能力,真正实现了软件与硬件结合的钢筋智能制造。智能制造技术高效率、低成本、高质量地完成钢筋制造,推动整体基建行业智能制造技术的发展。     

配置纤维增强筋的钢-UHPC组合桥面板抗弯性能试验研究

为提升钢-UHPC组合桥面板的结构性能，考虑采用纤维增强筋替代UHPC中的钢筋。为研究配置纤维增强筋的钢-UHPC组合桥面板的弯曲抗裂性能，寻求合理的纤维增强筋，设计、制作4组钢-UHPC组合桥面板试件(抗裂筋分别采用钢筋、CFRP筋、GFRP筋和BFRP筋，每组2个),开展弯曲试验，以钢筋试件为参照，对比3类纤维增强筋试件的挠度、应变和裂缝发展规律。结果表明：各类试件的荷载～挠度曲线、荷载～应变曲线和荷载～最大裂缝宽度曲线的发展均与抗裂筋的力学性能密切相关；抗裂筋的弹性模量决定了钢-UHPC组合桥面板试件的抗弯刚度和裂缝控制能力，CFRP筋具有与钢筋相当的弹性模量，故其抗弯刚度大、裂缝控制能力强，而GFRP筋和BFRP筋弹性模量显著小于钢筋，故其裂缝控制能力较差；抗裂筋的抗拉强度决定了钢-UHPC组合桥面板试件的抗弯承载力，3类纤维增强筋的抗拉强度均高于钢筋，故其极限承载力均高于钢筋试件。为确保钢-UHPC组合桥面板的抗裂性能，建议必要时采用CFRP筋替代钢筋。