耐候桥梁钢及其焊缝耐腐蚀性评价研究

目前耐候钢耐腐蚀性常见评价方法有耐腐蚀指数计算法、周期浸润腐蚀试验法和电化学测试法。针对耐候桥梁钢及其焊缝的耐腐蚀性设计要求,为了准确评价耐候桥梁钢焊缝的耐腐蚀性,以我国耐候钢桥常用的Q420qENH耐候钢板为对比试样,采用与其匹配的CHT71NHQ药芯焊丝熔敷金属制作成焊缝试样,基于3种耐腐蚀性评价方法,分析焊缝的耐腐蚀性。结果表明：Q420qENH耐候钢板和CHT71NHQ药芯焊丝的耐蚀腐蚀指数I均大于等于6.5,焊缝与耐候钢相对腐蚀速率为3.87%,且二者自腐蚀电位差较小,仅为13 mV,CHT71NHQ药芯焊丝与Q420qENH耐候钢耐腐蚀性相匹配,均满足设计要求;3种方法均可反映耐候钢与焊缝耐腐蚀性的优劣。     

桥梁美学设计及其进展

文中首先阐述了桥梁美学设计的必要性和重要性,然后论述了桥梁设计中的美学考虑,桥梁美学的发展,桥梁美学理论及美学设计的实现等等。     

桥梁冲击系数理论研究和应用进展

为推动桥梁冲击系数理论和应用研究的进一步深入开展,从计算方法、理论与数值模拟、现场试验与测试3个方面系统梳理国内外公路、城市和铁路桥梁工程领域冲击系数(或动力系数)的研究进展,并探讨其不足和发展趋势.计算方法方面,从桥梁冲击系数的定义出发,详细阐述典型国家最新规范冲击系数表达式;理论与数值模拟方面,分析了车辆参数、桥梁...     

桥梁美学设计及其进展

阐述在桥梁设计中进行美学考虑的必要性和重要性,指出现代桥梁设计应把强化桥梁技术品质与体现桥梁美学价值相统一,同时还要与其周围的环境相协调融合。介绍桥梁美学理论及美学设计的实现,结合生态审美的理念分析展望了桥梁美学设计的未来发展趋势。     

耐候钢桥耐腐蚀性能与腐蚀疲劳性能研究进展

针对耐候钢桥所面临的腐蚀损伤及腐蚀疲劳性能耦合劣化问题,介绍了耐候钢桥基于理论模型与试验研究的耐腐蚀性能评价方法;总结了腐蚀疲劳耦合劣化机理、疲劳试验研究及其成果;研究了各国规范中适用于腐蚀环境的S～N曲线;分析了耐候钢的腐蚀疲劳寿命评价模型。结果表明：耐候钢耐腐蚀性能评价采用单一评价指标很难全面地表征腐蚀程度,应采用多指标联合评价,合理的焊材与母材匹配是提高耐候钢焊接结构耐腐蚀性能的关键;耐候钢腐蚀疲劳性能可通过风化后腐蚀疲劳试验进行测试,耐候钢焊接结构的腐蚀疲劳性能劣化较母材更加严重,是工程应用中关注的重点;现行规范对钢结构腐蚀疲劳性能的劣化效应多采用降低结构细节等级的方式,建议根据腐蚀环境、结构类别、试验方法等分门别类地制定腐蚀疲劳S～N曲线;免涂装耐候钢焊接节点的腐蚀疲劳寿命预测有待开发理论模型支撑。     

耐候钢及其焊接节点大气腐蚀经时演化预测方法

为了给解决耐候钢桥在应用和发展中所面临的腐蚀问题提供理论方法与对策,针对耐候钢在大气环境中的腐蚀损伤演化特性,通过编制MATLAB程序,建立了基于三维元胞自动机技术的耐候钢焊接节点大气腐蚀经时演化模型。该模型根据耐候钢在大气腐蚀过程中发生的化学反应,将大气腐蚀系统中的关键元素抽象成4种元胞类型,并离散成元胞网格。对母材和焊缝分别定义了不同的元胞邻居类型,模拟了耐候钢焊接节点代表性体元在介观尺度上的腐蚀演化过程,并通过大气暴露试验验证了所提出方法的可行性和有效性,揭示了耐候钢焊接节点腐蚀动力学及蚀坑演化规律,分析了溶解氧浓度和溶解概率对腐蚀损伤的影响。在此基础上提出了耐候钢大气腐蚀经时演化预测方法。研究结果表明：所提出的耐候钢焊接节点经时演化模型稳定可靠,演化规律合理,当时间尺度和空间尺度分别设置为0.2年和100μm时,模拟结果与大气暴露试验数据吻合良好;耐候钢焊接节点的腐蚀损伤主要由溶解概率和溶解氧浓度决定,平均腐蚀深度随溶解概率和溶解氧浓度的增加而增大。所提出的耐候钢大气腐蚀演化预测方法能够较为准确地再现研究对象的大气腐蚀过程,描述和识别研究对象在大气中的腐蚀动力学、腐蚀形态和蚀坑...     

青岛海洋大气中桥梁结构钢的腐蚀模型对比研究

为了预测桥梁结构钢在海洋大气环境中的腐蚀速度,并用以指导青岛海湾大桥钢结构的后期维护维修,利用多年累积的材料暴露腐蚀试验数据,对桥梁结构钢(Q235)的腐蚀深度,分别建立了幂函数预测模型和灰色预测模型,并对两者的预测结果进行了对比.结果表明:灰色预测模型预测精度较高,但仅能预测Q235钢在t=2n年的腐蚀深度;幂函数预测模型可预测不同钢种在不同环境中的腐蚀深度,应用范围更广,但精度较低;实际应用过程中,可综合考虑这2个模型的腐蚀预测结果.     

UHPC桥梁研究进展与规模化应用技术路径分析

工程材料的革新是推动土木工程结构发展的重要驱动力,工程结构的发展又将促进工程材料不断突破。超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete, UHPC)是一种具备超高强度、高韧、高耐久、高抗爆等优异性能的新型超级混凝土,能较好地适应下一代桥梁工程大跨化、轻型化、高性能化的发展趋势。为促进UHPC在桥梁工程领域的研究与应用,系统梳理了近年来UHPC桥梁学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先总结了UHPC材料研究进展,包括材料组成、基本力学特性与桥梁用UHPC发展历程。然后对UHPC结构设计理论研究进行了梳理总结,包括考虑纤维贡献的UHPC结构受弯受剪计算理论、UHPC结构抗冲击、抗爆与疲劳计算方法等,并重点介绍了无腹筋UHPC桥梁、钢-UHPC组合桥梁、UHPC用于桥梁抗震、UHPC桥面铺装、UHPC用于桥梁加固等结构体系创新研究进展。基于以上UHPC研究与工程应用现状,指出了UHPC在桥梁工程领域规模化应用面临的关键问题、主要挑战及实现技术路径,以期对UHPC在桥梁工程领域的学术研究和规模化应用提供新的视角和参考。     

耐候桥梁钢在工业大气环境下的耐蚀性研究

通过周期浸润加速腐蚀试验,对比低合金钢Q345qD和耐候钢Q345qDNH在模拟工业大气环境下的腐蚀行为,通过SEM、XRD等手段分析试样的腐蚀失重、宏观形貌、截面形貌、锈层成分。结果表明:在工业大气环境下耐候钢Q345qDNH的腐蚀率较低,添加的合金元素促进了锈层物相由γ-FeOOH向α-FeOOH的转化,从而形成致密的稳定内部锈层,隔绝了外部S、Si、Mn等易腐蚀元素的渗入,从而具有良好的耐大气腐蚀性能。     

钢结构桥梁的防腐蚀方法

介绍了国内外钢桥梁的腐蚀现状和钢结构的腐蚀类型,论述了4种防腐蚀方法的优缺点,指出电弧喷涂复合涂层在钢结构桥梁防腐蚀上具有较好的前景,能够创造巨大的经济效益和社会效益。     

开口加劲肋正交异性钢桥面铺装力学行为特性研究

为了研究开口加劲肋正交异性钢桥面铺装的力学行为特性,通过建立钢箱梁和铺装整体三维有限元模型,分析了荷载作用下铺装层最大拉应力、铺装与钢板层间最大剪应力等技术指标的变化及分布规律。得到如下结论:拉应力是导致铺装出现开裂破坏的主要原因,疲劳裂缝应沿桥梁的纵向;当以拉应力作为控制指标时,钢桥面铺装在距离横隔板0.4 m范围内受力最为不利;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装应变水平远大于一般沥青路面;铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应;铺装与钢板层间剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料。     

工业海洋大气环境下焊接耐候钢Q355NHD腐蚀后力学性能研究

随着钢结构桥梁建设需求不断提高、应用日益广泛,耐候钢以其优良的耐候性能,从材料层面为钢桥防腐提供了一种理想方案;但是,由于中国应用耐候钢的时间较短,耐候钢在某些自然环境下的适用性尚未得到充分论证,对其腐蚀后基本力学性能和疲劳性能的认识尚不完善。为此,以钢桥常用的Q355NHD焊接耐候钢及其对接焊缝为研究对象,针对中国滨海城市常见的工业海洋大气环境,通过周期浸润加速腐蚀试验探讨Q355NHD的耐候性能,并对腐蚀后Q355NHD的单调拉伸性能和疲劳性能开展试验研究。基于形貌观察、基体扫描、锈层分析和腐蚀深度计算等多角度分析,发现在模拟工业海洋大气环境下,Q355NHD尽管会形成具有一定致密性的锈层,但其腐蚀速率等宏观指标相比于普通钢并不突出。腐蚀后单调拉伸试验结果表明:腐蚀8周(等效于青岛受工业污染的海洋大气环境下自然腐蚀20年)后Q355NHD母材试件的屈服强度和抗拉强度分别下降8.1%和7.2%,对接焊缝试件的屈服强度和抗拉强度分别下降14.1%和12.5%。腐蚀后疲劳试验结果表明:腐蚀8周后Q355NHD母材试件和对接焊缝试件的设计疲劳强度分别下降35.6%和30.3%,为317.9 MPa和211.0 MPa,但仍然满足《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)中相应构造类别的疲劳设计要求。经与既有文献报道的Q355普通钢试验结果对比,表明尽管Q355NHD在工业海洋大气环境中未表现出良好的耐腐蚀性能,不建议按免涂装使用,但其力学性能在不同批次试验结果中处于较高水平,可以视为一种优质的Q355钢材。     

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。     

波纹钢腹板组合箱梁的抗剪受力性能

以某跨径为40 m的波纹钢腹板预应力组合梁桥为原型,根据相似理论设计制作了缩尺模型试验梁。通过测试模型梁在静力荷载作用下的挠度和应变,研究了该桥型的抗剪受力性能。采用有限元方法研究了波纹钢腹板的整体尺寸、波纹板厚度、波折角度、波纹板高度和平板宽度等对波纹钢腹板构件非线性剪切屈曲性能的影响。另外,对Hamilton所做的波纹钢腹板剪切屈曲试验结果进行了回归分析,给出了波纹钢腹板局部屈曲强度的半经验半理论计算公式。结果表明:混凝土顶板和底板承担了大部分弯矩,波纹钢腹板主要承担剪力,且剪力沿波纹板高度方向均匀分布。     

海水侵蚀环境下混凝土力学性能劣化试验

以人工海水为侵蚀介质,采用加速腐蚀试验,对设计强度等级为C35的混凝土试件进行了0、10、20、30、40、50、60次干湿循环试验,检测了海水侵蚀作用对混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量及应力-应变关系的影响.试验结果表明,混凝土随着干湿循环次数的增多,其表观质量和力学性能均呈现出不同程度的下降趋势.建立了混凝土随侵蚀循环次数变化的抗压强度折减模型、抗拉强度折减模型和弹性模量的折减模型,为进一步开展混凝土结构在侵蚀离子作用下的力学性能劣化机理与计算模型的研究提供了依据.     

钢管混凝土拱桥力学特性试验研究

武汉江汉三桥、江汉五桥和南宁永和桥均为钢管混凝土拱桥。通过3座实桥的计算分析与静、动载试验,对钢管混凝土拱桥的力学特性做了研究。结果表明:目前钢管混凝土拱桥所用设计理论和方法可靠,施工方法可行且质量优良。     

钢芯FRP束预应力混凝土梁受力性能研究

在研究钢芯FRP包裹束的构造和力学性能的基础上,分别对以钢芯FRP包裹束、FRP束和钢束为预应力材料的预应力混凝土梁进行全过程受力分析。结果表明,钢芯FRP包裹筋可代替钢束作为预应力筋,对梁的受力性能的影响在桥梁工程应用的许可范围内,并且采用钢芯FRP包裹筋为预应力较FRP束更为实用;钢芯FRP包裹筋具有双线性特征,预应力钢芯FRP包裹筋混凝土梁的张拉控制应力应小于钢芯FRP包裹筋的名义屈服应力;钢芯FRP包裹束的预应力混凝土梁除具有与FRP束预应力混凝土梁同样的耐久性外,还能通过改变其微结构设计,适应不同的力学性能要求。     

横向大悬臂钢箱梁桥力学性能分析

以一座横向大悬臂宽钢箱梁桥为背景,建立其有限元模型,详细分析了宽钢箱梁桥截面的剪力滞效应,研究该结构在标准组合作用下的结构的正应力、剪应力和变形分布规律。根据分析结果,对该结构的设计和构造提出一些建议,以期对类似工程具有参考意义。