受腐蚀高速铁路预应力蒸养混凝土桥梁的力学性能研究

摘要

高速铁路的高速度、高舒适性、高安全性和高密度连续运营等特点对铁路线路提出严格的要求。桥梁结构作为高速铁路中极其重要的交通运输设施，一旦中断，将会造成重大的经济损失与社会影响。桥梁结构在高速铁路线路中所占的比例很大，而其耐久性研究已成为我国高速铁路建造的技术难点。目前，我国高速铁路桥梁桥型大部分采用32m预应力蒸养混凝土箱型梁。梁中的预应力钢筋长期在高应力状态下工作，对于环境腐蚀特别敏感，一旦发生锈蚀，就很有可能失效。本文以32m预应力蒸养混凝土桥梁为研究对象，通过模型试验，研究预应力钢筋锈蚀后，预应力蒸养混凝土桥梁的力学性能，论文主要完成了以下几方面的工作:
　　 (1)根据相似理论，设计了模型试验梁的尺寸及配筋;制定预应力钢筋的腐蚀方案，依据法拉第定律，计算通电时间，用GECOR8测试了预应力钢筋通电锈蚀时的腐蚀电势;
　　 (2)制定静载试验方案，对不同锈蚀率的蒸养混凝土预应力梁进行了静载试验，得到了预应力钢筋锈蚀后梁的破坏形态及裂缝发展规律;研究了预应力钢筋锈蚀后梁的开裂荷载、极限承载力、跨中挠度、混凝土应变及钢筋应变等随锈蚀率的变化规律;
　　 (3)通过试验研究了预应力钢筋锈蚀后蒸养混凝土预应力梁的疲劳性能，分析了梁的破坏形态、疲劳寿命、跨中挠度、混凝土应变及钢筋应变随锈蚀率的变化规律;
　　 (4)根据损伤力学及试验数据，得到了损伤变量随疲劳寿命的变化规律;提出了考虑疲劳寿命分布的不均匀性的损伤变量的计算公式，并对该公式进行了验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 预应力混凝土耐久性的研究

1．2．1 耐久性的定义和极限状态

1．2．2 混凝土的腐蚀力学性能

1．2．3 普通钢筋的腐蚀力学性能

1．2．4 预应力钢筋的腐蚀力学性能

1．3 预应力混凝土梁弯曲疲劳研究

1．4 本文研究的内容

第2章 预应力蒸养混凝土桥梁的模型试验设计

2．1 试验内容和目的

2．2 模型梁的设计

2．2．1 原型梁简介

2．2．2 模型试验理论基础

2．2．3 模型梁的设计

2．3 试件制作

2．3．1 实验材料

2．3．2 材料性能试验

2．3．3 模型梁的浇筑

2．3．4 养护方法

2．3．5 预应力筋的张拉

2．4 腐蚀制度

2．4．1 腐蚀原理

2．4．2 通电腐蚀方案

2．4．3 GECOR 8腐蚀电流测试结果

2．5 测点布置和数据采集

2．5．1 挠度测点布置

2．5．2 应变测点布置

2．5．3 数据采集系统

2．6 本章小结

第3章 腐蚀后模型梁静力性能试验研究

3．1 引言

3．2 静载加载方案

3．3 静载试验结果分析

3．3．1 静载作用下的破坏形态

3．3．2 试验承载力

3．3．3 荷载-挠度曲线

3．3．4 混凝土的应变曲线

3．3．5 钢筋的应变曲线

3．4 本章小结

第4章 腐蚀后模型梁疲劳性能试验研究

4．1 引言

4．2 疲劳加载方案

4．3 疲劳试验结果分析

4．3．1 疲劳试验的破坏形态

4．3．2 疲劳寿命结果分析

4．3．3 跨中挠度发展规律

4．3．4 混凝土应变变化规律

4．3．5 钢筋应变变化规律

4．4 本章小结

第5章 疲劳损伤退化规律分析

5．1 引言

5．2 疲劳损伤的基本概念

5．3 损伤变量的退化规律

5．3．1 损伤变量Dc的退化规律

5．3．2 损伤变量DB的退化规律

5．3．3 拟合公式的验证

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与科研情况