无粘结预应力混凝土结构抗冻融耐久性研究

摘要

在混凝土结构耐久性破坏中，冻害是仅次于钢筋腐蚀破坏的重要原因，抗冻融破坏已经成为混凝土结构耐久性研究的重要方向。目前，国内外对混凝土结构抗冻融的研究主要集中在材料层次上，对承受一定荷载作用即有应力状态下的混凝土结构特别是预应力混凝土结构的抗冻融研究很少。本文结合国家自然科学基金资助课题“无粘结预应力混凝土结构的疲劳与耐久性研究”，主要研究不同应力状态对混凝土冻融耐久性能的影响。 主要的研究内容有： 1、研究不同压应力大小对混凝土抗冻融性能的影响。通过五种应力状态(即0.0 fc、0.10 fC、0.25fc、0.50fc、0.75fc)下混凝土试件的抗冻融试验，研究压应力大小对混凝土相对动弹性模量和质量损失率的影响规律，进而总结压应力大小与混凝土冻融寿命的相互关系。试验结果表明，压应力大小对混凝土冻融寿命影响显著。 2、根据试验测定的压应力大小对混凝土冻融寿命的影响规律，引入压应力大小影响系数，对无应力状态下混凝土冻融寿命预测的李金玉模型进行修正。修正后的预测模型能更好地反映实际结构中承受不同荷载时混凝土的抗冻融性能。 3、研究冻融循环下无粘结预应力钢绞线的抗冻融腐蚀性能。通过设置不同的试验条件，比较研究冻融和预应力对钢绞线抗腐蚀性能的影响。分析和试验结果表明，冻融环境下混凝土的劣化为腐蚀介质侵入到钢绞线表面提供了通道；在冻融和预应力共同作用下，无粘结钢绞线的腐蚀率大于各因素单独作用时腐蚀率的简单叠加。 4、初探冻融循环对无粘结钢绞线预应力损失的影响。通过无粘结预应力混凝土试件的冻融试验，研究无粘结预应力钢绞线预应力随冻融循环次数的变化规律。试验结果表明，在冻融循环中，当混凝土所受预压应力大小不同时，无粘结预应力钢绞线的预应力大小随着冻融的进行呈现出不同的变化规律。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1混凝土结构耐久性研究背景

1.2混凝土结构抗冻融耐久性研究进展

1.2.1基于材料层次对冻融破坏的研究

1.2.2基于结构层次对冻融破坏的研究

1.3混凝土冻融破坏预测模型和试验方法

1.3.1混凝土冻融破坏预测模型

1.3.2混凝土抗冻性的试验方法

1.4本文的研究目的与内容

1.4.1研究目的

1.4.2研究内容

第二章试件设计与试验过程

2.1试件设计参数

2.1.1压应力比对PC抗冻融耐久性影响试验

2.1.2无粘结预应力钢绞线的预应力损失试验

2.1.3无粘结预应力钢绞线的腐蚀试验

2.2试验过程

第三章预压应力对预应力混凝土冻融耐久性的影响

3.1不同应力比下混凝土的相对动弹性模量的变化规律

3.1.1应力对动弹性模量的影响

3.1.2结果分析

3.2不同应力比下混凝土质量损失率的变化规律

3.2.1混凝土表面剥落形态

3.2.2压力对混凝土质量的影响

3.3压应力状态下混凝土耐久性评估数学模型

3.3.1冻融损伤中的原因学观点和唯象损伤观点

3.3.2预应力混凝土抗冻预测模型

3.3.3预测模型预测值与试验结果的比较

3.4本章小节

第四章冻融循环对无粘结预应力钢绞线性能的影响

4.1无粘结钢绞线耐腐蚀现状及研究成果

4.2试验结果及分析

4.2.1冻融循环对钢绞线防护层性能的影响

4.2.2冻融循环对无粘结预应力钢绞线腐蚀的影响

4.3本章小结

第五章冻融循环对钢绞线预应力损失的影响初探

5.1无粘结预应力钢绞线预应力损失分析

5.2试验结果及分析

5.3钢绞线在冻融环境下预拉力损失的数学模型

5.4本章小节

第六章无粘结预应力混凝土结构抗冻融可靠度分析及其耐久性评估

6.1无粘结预应力混凝土冻融循环可靠度分析

6.2无粘结预应力混凝土结构耐久性等级综合评估

第七章结论与展望

7.1主要结论

7.2建议与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况