海洋环境下水下区预应力混凝土构件氯盐侵蚀效应相似关系研究

摘要

预应力混凝土结构以结构性能好和经济效益高的优点被大量用于海工混凝土结构工程，然而结构构件在海水的长期浸泡和海洋环境侵蚀下耐久性问题日益突出。由于大型工程的建造对资源的消耗量极大，预应力混凝土结构的耐久性问题已经严重制约了我国可持续发展道路，受到了工程界的普遍关注。在国家自然科学基金资助项目“海工预应力混凝土结构耐久性试验相似理论探索与工程应用研究（51278230）”的资助下，本文针对海洋环境水下区预应力混凝土构件在氯盐侵蚀下的耐久性问题，基于混凝土中氯盐侵蚀效应的相似性开展试验研究，探索室内模拟加速试验构件与现场结构构件之间氯盐侵蚀效应的相似关系。主要内容如下：
　　1、完成服役结构的现场检测试验，设计并完成室内模拟加速试验。对连云港墟沟港区69号泊位进行环境调查和耐久性检测，根据调查及检测结果，基于侵蚀效应相似，制定室内模拟试验的侵蚀制度，设计试验室模拟加速的水下区混凝土结构耐久性试验，并对室内试验跟踪检测其侵蚀情况，结果表明室内试验与现场试验具有高度相似性；
　　2、分析试验数据，构建环境与应力耦合作用下的环境-应力-时间相似模型。对现场试验和室内试验的结果分别进行分析，发现氯离子浓度-时间曲线逐渐升高并趋于平缓，水胶比越大，试件氯离子浓度越大，氯离子扩散系数越大，在一定的应力水平内，氯离子浓度和氯离子扩散系数随压应力水平的增加而减小，基于相似理论由Fick第二定律扩散模型推导出环境与应力耦合作用下的环境-应力-时间相似模型，并根据试验数据对相关系数进行修正；
　　3、氯离子侵蚀后的预应力混凝土梁正截面受力性能试验。根据工程结构和环境状况设计预应力混凝土梁并进行室内模拟加速侵蚀试验，在侵蚀一定时间后进行正截面承载力试验，结果表明预应力梁在浸泡溶液中遭受侵蚀与混凝土养护的共同作用，混凝土强度等级为C40的试验梁侵蚀效果显著，承载力明显降低，混凝土强度等级为C50的试验梁在溶液中受到水的养护作用相比溶液侵蚀作用更加明显，其承载力甚至有所提高；
　　4、验证环境-应力-时间相似模型，提出模型应用方法。针对连云港墟沟港区60号泊位在役结构，基于相似理论，制定室内模拟加速试验构件，通过定期检测加速试验构件的侵蚀状况，模拟工程结构的耐久性历程，根据室内模拟加速试验与现场试验的检测结果，计算得到时间相似系数λt=10.95，氯离子侵蚀深度的相似系数λx=2.49。

目录

声明

第一章 绪论

1.1选题的背景和意义

1.2海工PC结构水下区氯盐侵蚀相似关系的研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4技术路线

第二章 现场实测试验与室内模拟加速试验的设计

2.1引言

2.2经典相似理论

2.3现场检测试验

2.4室内模拟加速试验

2.5本章小结

第三章 PC结构氯离子侵蚀下环境-应力-时间相似模型

3.1引言

3.2现场构件氯离子含量检测结果与分析

3.3室内模拟加速试验结果与分析

3.4环境-应力-时间相似模型

3.5本章小结

第四章 室内模拟加速试验下预应力混凝土梁耐久性试验研究

4.1引言

4.2试验设计

4.3试验结果分析

4.4本章小结

第五章 环境-应力-时间相似模型的工程应用

5.1引言

5.2工程概况

5.3海工预应力混凝土耐久性检测试验

5.4环境-应力-时间相似模型的应用

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1本文主要研究结论

6.2研究展望

参考文献

致谢

硕士在读期间发表论文