湿热环境作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能

为研究湿热环境下碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土结构的耐久性问题,采用6根湿热环境下CFRP加固的钢筋混凝土梁进行抗弯性能试验,研究在湿热环境下CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏形态、承载力、挠度和裂缝等;根据环氧树脂老化的化学反应微分方程和反应速度的指数定律,给出环氧树脂胶层弹性模量的衰减模型;从混凝土和环氧树脂胶层的力学性能出发,提出湿热环境下CFRP加固钢筋混凝土结构后CFRP剥离时的强度计算公式,推导湿热环境作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式.研究结果表明:随着湿热环境作用时间的增加,加固梁的抗弯承载力逐渐减小,CFRP剥离破坏由混凝土控制逐渐转换为由环氧树脂胶层控制;随着湿热环境作用的持续,混凝土裂缝数量减小、裂缝宽度增加但挠度减小,加固梁的损伤增大且脆性增加;加固梁的屈服曲率、极限曲率和曲率延性系数均减小,加固梁的延性变差且CFRP剥离破坏时的脆性和离散性增强;试验与理论计算的对比表明,在湿热环境作用下加固梁发生CFRP剥离破坏时,CFRP极限应变的理论值与试验值误差在20%以内,抗弯承载力的理论值与试验值误差在11%以内.     

钢绞线腐蚀疲劳试验方法与损伤评定研究

随着桥梁技术的不断发展,斜拉桥越来越受到人们的青睐。斜拉索是斜拉桥的主要受力结构,其主体部分是钢绞线。由于斜拉索常裸露于诸如重庆地区恶劣的酸雨环境中,因而极易发生腐蚀破坏。常规桥梁静力荷载下的缆索应力腐蚀并不能有效、直观地模拟现实环境中的情景。鉴于此,文中提出进行交变应力状态下钢绞线腐蚀疲劳试验的设想,根据钢绞线腐蚀试验中力学性能的改变来分析酸雨环境中钢绞线腐蚀对其力学性能的影响。     

多跨连续刚构桥水平顶推力与合龙顺序优化

通过理论分析与有限元模拟,研究了多跨连续刚构桥不同合龙顺序下水平顶推力的确定方式,并对合龙顺序进行了优化分析,得出了施工安全、保证线形且经济的合龙顺序。     

在役桥梁拉吊索腐蚀-疲劳损伤与破断机理分析

拉吊索(悬索桥的吊索、斜拉桥的斜拉索以及中、下承式拱桥的吊索)是拉索桥梁的重要承重构件,其服役可靠性直接影响这些桥梁的安全性。以拉吊索病害特性为导向,通过有限元分析、索体钢丝的腐蚀-疲劳模拟试验,结合理论分析研究拉吊索的损伤与破断机理,以期为拉吊索的设计、养护以及检测提供参考。首先通过有限元分析发现若下锚固区发生0.001 13 rad的转角,该处产生的弯曲应力就有18.8 MPa,研究下锚固区索体钢丝的病害不能忽视弯曲应力的影响,弯曲应力也是造成长拉吊索发生破断病害的因素之一;接着以近5 a中国西南地区雨水中形成酸雨的离子浓度的平均值为基准值,在盐雾腐蚀箱中模拟酸雨环境,将直径7 mm抗拉强度为1 860 MPa的镀锌钢丝在盐雾腐蚀箱中模拟酸雨腐蚀环境与交变应力耦合作用下索体钢丝的腐蚀-疲劳试验,研究其腐蚀-疲劳损伤机理。研究表明:服役的桥梁拉吊索在腐蚀环境和交变应力耦合作用下发生腐蚀-疲劳损伤,腐蚀-疲劳致使构件腐蚀加剧,塑性降低,脆性增强,发生脆性破断,若在设计、检测、评估分析中对结构的腐蚀-疲劳损伤考虑不充分就会有重大安全隐患;弯曲应力也是造成长拉吊索发生破断病害的因素之一;在相同的腐蚀环境下,随着时间的增加,交变应力工况试件的腐蚀程度最大,其次是静态应力工况,无应力工况下的腐蚀程度最小;试件发生腐蚀-疲劳损伤后,其破断应力约为无腐蚀试件的60%,断后伸长率降低得更多,约为无腐蚀试件的40%,断口表现为脆断;发生腐蚀-疲劳损伤的拉吊索钢丝,若有复杂空间应力的作用,更易发生脆断。     

钢-混凝土混合拱桥接头应力传递规律研究

钢、混凝土有效结合并共同受力的可靠性特别重要,作为钢-混凝土混合拱桥的关键构造,接头设计的合理性直接决定了施工安全与使用性能。通过有限元仿真比较分析了3种钢-混凝土接头设计方案的应力分布,研究了应力在钢箱-混合接头-混凝土箱区段的传递规律。结果表明:在钢-混凝土接头中增加加劲肋数量及加大混凝土箱末端横截面积、承压板面积,可以逐级、有效地把钢箱高应力状态向混凝土箱低应力状态传递、分散,从而降低钢-混凝土接头局部区域的应力集中程度。     

在役桁式组合拱桥承载力评估与加固方法研究

针对服役桁式组合拱桥进行病害检查与技术状况评估,采用静力、动力载荷试验检测桥梁的承载能力。荷载试验结果表明:桥梁结构的冲击效应显著,大大削弱了结构的承载能力,部分桥梁评估为危桥,需要对进行结构维修加固或降低荷载等级使用。针对桥梁典型病害提出了对应的维修加固方法,进一步提出了桁式组合拱桥设计与施工技术方面的改进建议。     

桥梁索体钢丝外加电流阴极保护机理试验研究

拉吊索在侵蚀环境作用下易受氯离子、氧气、水等物质的腐蚀作用,严重影响了缆索系统的耐久性。本文通过开展镀锌平行钢丝外加电流阴极保护（Impressed Current Cathodic Protection,ICCP）试验,研究外加电流对桥梁索体钢丝的阴极保护效果,根据钢丝在侵蚀过程中的微观损伤演化以及腐蚀速率、抗拉强度、延伸率、瞬断电位、开路电位、极化曲线、疲劳性能等力学性能指标的变化规律,从而确定ICCP电压的施加范围。结果表明：随着保护电压的负向偏移,ICCP的保护效果更佳,当保护电压位于-1.3 V时对延缓钢丝腐蚀的效果最好,腐蚀速率最低,抗拉强度、延伸率和疲劳寿命的损失率最低,且延性得到显著提升。     

基于预应力损失补偿的体外预应力技术加固连续刚构桥计算方法研究

基于连续刚构桥的病害机理分析,提出了以体外预应力补偿连续刚构桥底板预应力损失为控制目标的加固方法,并以某连续刚构桥体外预应力技术加固为依托工程,论证了该方法的准确性、快速性及实用性,为同类桥梁工程的加固及新建提供参考。     

体外粘贴FRP片材加固桥梁技术研究与应用进展

纤维增强复合材料(FRP)片材具有比强度高、比模量大、与砼的粘结性好等优点,近年来在砼桥梁加固补强领域得到推广运用.文中介绍了FRP材料特性,说明了FRP增强砼构件力学性能的研究进展及FRP片材加固桥梁技术的应用现状.     

基于动态称重技术的中小跨径桥梁最不利车辆荷载研究

当工业重型车辆通过中小跨径桥梁时,往往会造成比规范规定值大得多的荷载效应,因此在桥梁设计尤其是承载能力评估时,应当合理地选择车辆荷载进行复核验算。文章首先提出了最不利车辆荷载的概念,然后基于大量实测动态车辆荷载数据,通过综合评定车辆荷载构成及其效应的方法,给出了国内外最不利车辆荷载的实测记录,最后通过与规范规定值的比较,初步验证了该文所确定最不利车辆荷载构成的合理性。