氯离子侵蚀作用下预应力空心板疲劳特性试验研究

摘要

近年来，我国交通事业迅猛发展。截止到2015年，我国公路通车总里程突破460万公里。桥梁结构作为交通的重要组成部分，其安全性至关重要。特别是氯离子、冻融循环和碳化腐蚀等不利环境作用加速了桥梁结构的的破坏，耐久不足所引发的桥梁安全问题日趋严重。且并未充分考虑耐久性损伤程度与桥梁疲劳特性之间的关系，因此开展基于耐久性劣化的桥梁疲劳特性研究具有重要的实际意义。
　　本文针对空心板梁环境作用劣化下的疲劳耐久性，开展氯离子侵蚀作用下预应力空心板梁构件的耐久性与疲劳特性试验研究，主要工作如下:
　　(1)通过对受到不同程度氯离子侵蚀后的混凝土同期力学性能试验，探讨了氯离子侵蚀对水泥混凝土材料力学性能的影响。
　　(2)通过对不同程度氯离子侵蚀劣化下的试验板开展疲劳特性试验，总结了氯离子侵蚀下的试验板应力、应变、挠度、基频与阻尼的变化规律。
　　(3)分析了试验板疲劳荷载作用下挠度变化与疲劳次数二者的关系，得到了挠度增长系数与疲劳次数的相关关系。
　　不利环境作用下桥梁结构耐久性研究对于实际工程检测、评价、加固及寿命预测具有重要意义，研究成果对完善丰富桥梁耐久性加固和寿命预测具有一定的参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景、目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 预应力混凝土模型板与试验方案设计

2．1 预应力混凝土模型板的设计

2．1．1 原材料的选择

2．1．2 预应力混凝土模型板设计

2．1．2 预应力混凝土模型板的浇筑

2．2 试验方案设计

2．3 本章小结

3 氯离子对预应力空心板梁的侵蚀机理

3．1 氯离子对水泥混凝土的侵蚀作用

3．2 氯离子环境下钢筋的锈蚀机理

3．3 氯离子侵蚀作用下预应力混凝土试验板电化学腐蚀时间计算

3．3．1 基于法拉第定律确定的钢筋锈蚀率

3．3．2 本次试验所需通电时间确定

3．4 本章小节

4 预应力混凝土空心板梁及同期试块氯离子侵蚀试验

4．1 试验目的

4．2 试验材料及试验设备

4．3 氯离子侵蚀预应力空心板具体步骤及试验板锈蚀率检测

4．3．1 氯离子轻度、重度侵蚀试验板步骤

4．3．2 氯离子侵蚀过后混凝土试验板钢筋锈蚀率检测

4．4 氯离子侵蚀后混凝土试块力学性能试验

4．5 本章小结

5 预应力混凝土空心板梁静载试验

5．1 试验准备

5．1．1 试验设备

5．1．2 加载方案设计

5．1．3 测量内容及方法

5．2 静载试验过程

5．3 预应力混凝土空心试验板静载过程挠度与应变数据分析

5．3．1 预应力混凝土空心试验板静载过程挠度数据分析

5．3．2 预应力混凝土空心试验板静载过程应变数据分析

5．4 预应力混凝土空心板截面承载力理论计算

5．5 本章小结

6 氯离子侵蚀条件下预应力混凝土空心试验板梁疲劳试验

6．1 疲劳试验准备以及设备布置

6．1．1 疲劳试验主要设备及疲劳加载方案

6．1．2 测量方法

6．2 氯离子侵蚀作用下试验板疲劳试验

6．2．1 预应力混凝土试验板疲劳试验步骤

6．2．2 未受到氯离子侵蚀的试验板疲劳试验过程

6．2．3 轻度氯离子侵蚀试验板的疲劳试验过程

6．2．4 重度氯离子侵蚀试验板的疲劳试验过程

6．3 不同侵蚀程度下预应力试验板疲劳性能分析

6．3．1 预应力试验板在不同侵蚀条件下裂缝分析

6．3．2 预应力试验板在不同氯离子侵蚀条件下混凝土应力与挠度分析

6．4 不同氯离子侵蚀程度下预应力空心板梁疲劳过程模态分析

6．4．1 模态测试理论与方法

6．4．2 预应力试验板自振频率分析

6．4．3 预应力试验板阻尼数据分析

6．5 氯离子侵蚀对试验板疲劳特性影响分析

6．6 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要研究结论

7．2 展望

参考文献

致谢