在役隧道环境侵蚀下管片承载能力概率劣化模型

在役盾构隧道管片衬砌的承载能力劣化模型是隧道结构耐久性评价及科学养护的基础.以建立能考虑工程不确定性的钢筋混凝土管片概率承载能力劣化模型为目标,考虑隧道运营环境的主要侵蚀因子及管片衬砌的压弯受力特性,建立碳化侵蚀与氯离子侵蚀下管片主筋的锈蚀模型;考虑锈蚀管片中钢筋的截面面积损失以及钢筋[混凝土黏结滑移,以钢筋锈蚀率为媒...     

大气环境下严重锈蚀钢筋混凝土梁力学性能试验研究

大气环境中17根严重锈蚀钢筋混凝土梁试验表明,严重锈蚀梁的截面延性和刚度随着锈蚀率的增加而降低,在锈蚀率大致相同的情况下,Ⅱ级钢筋浇筑的梁的下降程度比Ⅰ级钢筋要大。Ⅰ级钢筋浇筑的梁锈蚀后存在明显的屈服点;Ⅱ级钢筋浇筑的梁锈蚀后屈服点不明显,因而可能发生脆性破坏。提出严重锈蚀钢筋混凝土梁承载能力的计算公式。     

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。     

锈蚀钢筋砼单筋矩形截面梁延性试验研究

主要利用截面分析方法研究了钢筋锈蚀、砼劣化对构件延性特性的影响;分别讨论了两种腐蚀情况下钢筋砼梁截面延性特性的变化规律.研究表明,拉压区钢筋在锈蚀初期将导致受腐蚀钢筋砼粱截面曲率延性提高,随着钢筋锈蚀率的提高,钢筋与砼粘结性能逐渐退化,截面曲率延性系数逐渐降低;砼的劣化将引起梁截面曲率延性系数降低,当砼强度退化到一定程度时,受弯梁由延性破坏转变为脆性破坏.因而目前对受腐蚀钢筋砼构件的受力分析中一般仅考虑锈蚀钢筋对构件受力性能的影响,而忽略砼的退化作用的近似处理并不十分合理,在受力分析中应将砼退化作用一并考虑.这同时又为砼材料性能的研究提供了一个新的方向.     

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。     

锈蚀钢筋混凝土矩形梁正截面抗弯承载力计算方法

结合48片钢筋混凝土梁的抗弯试验数据,探讨了不同锈蚀率的钢筋混凝土矩形梁极限抗弯承载力的变化规律,对平截面假定进行了验证,并给出了在平截面假定不成立的前提下,受弯梁处于极限状态时跨中截面处钢筋应变和钢筋对应处混凝土应变的关系.通过构造新的几何条件给出了光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土矩形梁受压区高度随锈蚀率变化的计算公式,进而推导出锈蚀钢筋混凝土正截面抗弯承载力计算公式,并通过试验数据进行验证.结果表明:钢筋锈蚀状态下,钢筋和混凝土的应变不再符合平截面假定;提出的抗弯承栽力计算公式计算结果准确可靠,可用于指导工程实践.     

桥梁混凝土中钢筋锈蚀评定方法研究

阐述了结构混凝土中钢筋锈蚀的原理及无损检测方法,结合《公路桥梁承载能力检测评定规程》(JTG/T J21-2011)对钢筋锈蚀无损检测方法中综合分析法的评定方法进行研究,利用模糊判断矩阵得出影响钢筋锈蚀的影响因素的权重,并计算钢筋锈蚀的评定标度,从而对该方法进行了量化。结合具体桥梁实际工程,验证了方法的可行性,为工程实际应用提供参考。     

孔道压浆质量对预应力砼梁的影响研究

基于孔道压浆密实度的分级标准和实际工程调查结果,分析了预应力钢筋锈蚀后的力学性能,推导了预应力钢筋锈蚀后砼梁的抗弯承载能力计算式,并分析了预应力钢筋与砼的整体性降低对砼梁抗弯性能的影响;利用有限元软件ANSYS模拟不同压浆质量下的预应力砼梁,计算了结构频率和在外力作用下跨中截面的应变和挠度,结果表明提高孔道压浆质量能提高预应力砼梁的刚度,梁的受力也更合理。     

锈蚀对钢筋强度影响试验研究

通过从实桥构件和电化学快速锈蚀构件中获得361根锈蚀钢筋样本,基于锈蚀钢筋拉伸试验,分别建立了HPB235和HRB335两种类型钢筋的质量锈蚀率、截面锈蚀率与屈服荷载、极限抗拉荷载、屈服强度及极限抗拉强度间的关系,对比了锈蚀率对不同类型钢筋屈服强度、极限抗拉强度、屈服荷载和极限抗拉荷载的影响;回归了快速锈蚀与自然锈蚀两种环境下钢筋质量锈蚀率与屈服荷载和极限抗拉荷载的关系,分析了两种环境对锈蚀钢筋力学性能影响的差异。研究表明:锈蚀对极限荷载、极限强度的影响分别大于屈服荷载、屈服强度;锈蚀对HRB335钢筋的影响比对HPB235钢筋的大;快速锈蚀条件下钢筋屈服荷载和极限荷载下降速度较自然锈蚀条件的快。     

钢筋锈蚀的配斜筋混凝土梁抗剪性能试验研究

为了解钢筋锈蚀对配斜筋混凝土梁抗剪破坏形态和抗剪承载力的影响,设计制作14片配斜筋混凝土梁,采用电化学方法对试验梁钢筋进行快速锈蚀,达到设计锈蚀率后进行抗剪试验,分别研究仅箍筋锈蚀和全部钢筋锈蚀对试验梁抗剪破坏形态和抗剪承载力的影响,并考虑钢筋截面减少、力学性能退化及混凝土截面损伤等因素提出配斜筋混凝土梁抗剪承载力的简化计算方法。结果表明:剪跨比相同的情况下,钢筋锈蚀对试验梁的抗剪破坏形态影响不大;箍筋轻微锈蚀在一定程度上能提高梁的抗剪承载力,严重锈蚀时抗剪承载力下降较为明显;全部钢筋锈蚀时,梁的抗剪承载力随锈蚀率的增加显著减小,其下降速率比仅箍筋锈蚀时更快;提出的混凝土梁抗剪承载力计算方法具有较高的精度。     

锈蚀钢筋混凝土圆柱加固后的抗震性能

通过试验研究了利用加大截面和碳纤维布包裹复合加固后的锈蚀圆柱的抗震性能,研究变量包括钢筋锈蚀程度、轴向荷载大小以及碳纤维布包裹层数。根据试验结果编制程序,对复合加固锈蚀柱的骨架曲线进行了数值模拟,并分析了轴压比、碳纤维布用量、锈蚀量和加固钢筋用量对加固效果的影响。结果表明:碳纤维布包裹与增大混凝土截面复合加固锈蚀钢筋混凝土构件是一种有效的方法,改善了试件的延性,提高了加固试件的极限承载力和耗能能力,与仅用增大截面加固的试件相比,复合加固试件抗震性能改善明显;提出的骨架曲线确定方法,可用于锈蚀钢筋混凝土结构加大截面和碳纤维布复合加固后的地震时程分析。     

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。     

GFRP筋连续配筋混凝土基层沥青路面

连续配筋混凝土基层沥青路面刚中有柔,以刚为主,具有承载能力高、行车舒适性好、路面病害少、易于维修养护等优点,尤其适用于重载交通。但是,该路面结构存在钢筋拉断、钢筋锈蚀的问题。提出用GFRP筋替代传统钢筋,以克服钢筋耐锈蚀性差的缺陷,形成GFRP筋连续配筋混凝土基层沥青路面。     

基于碳化数值模拟的桥梁混凝土构件耐久性设计

现有混凝土桥梁耐久性规范和指南中,对精细化的耐久性设计还未有明确的规定,在面对桥梁混凝土构件转角区域的二维侵蚀情况时,存在一定的局限性。为解决这一问题,基于碳化作用的数值模拟工具,开展了二维的碳化过程计算。依托于工程实际中存在的构件二维侵蚀情况,对6个截面进行了数值模拟计算,通过对比钢筋实际分布情况与碳化锋面发展情况,给出了钢筋锈蚀可能性的判断标准;对钢筋锈蚀不利截面开展了深入分析,采用数值模拟工具计算了寿命周期内不利截面的碳化情况,基于计算结果制定了对应的管理养护策略。     

基于增大截面法的钢桁架桥塔加固力学分析

以某钢桁架桥为研究对象,针对该桥存在的承载力不足、钢结构锈蚀等问题,采用增大截面加固法进行加固,并利用有限元软件对加固前后桥梁的承载能力进行对比分析,评价加固效果.结果显示,增大截面加固法能有效增强桥梁的承载能力,改善其使用性能.     

公路桥梁结构材质状况耐久性检测及综合评定方法研究

针对目前旧桥承载能力评定方法存在的不足,克服需大量借助昂贵荷载试验进行旧桥承载能力鉴定的缺点,主要介绍了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。     

多部件非均匀锈蚀对钢混组合梁承载力退化的影响研究

为明确钢混组合梁构件多部件非均匀锈蚀对其承载力退化的影响,对均匀锈蚀、非均匀锈蚀情况下锈胀应力场进行了理论推导,并采用有限元方法对解析解进行验证,利用通过验证的仿真模型建立方法,针对某钢混组合梁工程实例进行简化有限元计算,通过推导锈蚀率与锈蚀层厚度、有效截面的关系,实现单部件非均匀锈蚀、多部件非均匀锈蚀和不同锈蚀率工况的加载,对钢混组合梁承载力退化情况进行定量分析。结果表明,非均匀锈蚀与均匀锈蚀环向、径向应力分量的分布存在差异,非均匀锈蚀下应力分量显著大于均匀锈蚀;通过指定锈蚀率可计算锈蚀层厚度、有效截面,实现有限元模型加载;全圆周非均匀锈蚀下结构承载力退化幅度大于半圆周非均匀锈蚀,钢筋、栓钉全圆周非均匀锈蚀组合工况下峰值荷载相较于未锈蚀工况降低了23.0%,且组合工况下降幅度大于单部件工况下降幅度之和;承载力退化程度随锈蚀率增加而增大,相较于栓钉锈蚀,钢筋锈蚀对结构承载力的影响更为显著。     

服役混凝土梁桥承载能力时变模型分析与应用

阐述分析了锈蚀钢筋与混凝土粘结性能、混凝土碳化衰减性能、混凝土抗压强度的时变性能、锈蚀钢筋力学性能及不同受力状况等对混凝土梁桥性能退化的影响。通过工程实际和研究,在已有资料的基础上,改进了服役钢筋混凝土梁桥承载能力模型。研究的理论基本上解决了服役混凝土梁桥的承载力评定和预测问题,为旧桥的可靠性评估奠定了基础。最后,通过工程实例的计算,具体说明了梁桥承载力验算的方法以及理论与实际的符合情况。     

承载能力极限状态下CFRP加固前后锈蚀RC桥梁时变可靠性比较分析

该文结合一座实桥,运用JC法分别计算了承载能力极限状态下,CFRP加固前后锈蚀(坑蚀)RC桥梁的时变可靠度指标。考虑钢筋均匀锈蚀和坑蚀的情况下,对CFRP加固RC桥梁后承载能力极限状态的时变可靠性进行了分析。结果表明:CFRP加固能够明显地提高锈蚀RC梁的可靠性能,可靠度指标能提高1左右。坑蚀情况下可靠度指标比均匀锈蚀的可靠度指标低,并且随时间的增加可靠度指标退化更显著,因此用均匀锈蚀模型会过高地预测加固后桥梁继续服役的耐久性,坑蚀模型更加符合加固后桥梁结构性能评估的需要。     

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。