环境腐蚀对预应力混凝土桥梁疲劳性能影响研究

摘要

环境腐蚀已经成为高速公路桥梁结构设计考虑的主要因素之一，是引起结构耐久性问题的主要原因。环境腐蚀会进一步加剧结构的疲劳损伤累积，降低桥梁结构使用寿命。因此，腐蚀环境条件下桥梁结构的疲劳问题应当引起足够的重视，加之近几年在役桥梁的数量的增加，桥梁的腐蚀在使用过程中是不可能避免的。为了更清楚地了解桥梁的疲劳性能以确保桥梁的安全运营，本文进行了环境腐蚀对预应力混凝土桥梁结构疲劳性能影响研究工作，主要内容如下：
　　1、总结预应力钢筋混凝土结构疲劳性能的分析方法,分析其疲劳累积损伤理论，研究其疲劳破坏原理，探索出进行试验研究的思路，选择合适的理论方法进行疲劳分析；
　　2、从材料、构件两个层面提出影响预应力混凝土梁受力性能的各物理量。依据量纲分析法并考虑梁中普通钢筋与预应力钢筋布置要求，按照中性轴位置相对不变、混凝土面积按相似关系转化、截面高度按相似关系转化等原则，进行预应力混凝土模型梁截面缩尺设计和尺寸拟定；
　　3、采用不连续通电的电化学加速腐蚀和内掺氯盐相结合的方法对预应力混凝土试验梁进行腐蚀试验。根据法拉第定律，通过控制时间和电流密度得到不同腐蚀率的试验梁；
　　4、对不同腐蚀率预应力混凝土试验梁进行受弯性能试验研究，得出其开裂荷载、极限荷载等，对试验梁在静载下的破坏形态、挠度、钢筋应变等因素进行分析，并验证了平截面假定，不仅为后续疲劳试验提供腐蚀预应力混凝土梁的试验数据,也为完善和发展腐蚀预应力混凝土梁的抗弯性能研究提供了一定的依据；
　　5、依据高速公路车辆荷载确定本次试验的疲劳幅值，进而对不同腐蚀率预应力混凝土试验梁进行等幅疲劳试验，观察其疲劳破坏形态，并对试验梁位移、混凝土最大应变和残余应变、钢筋应变等因素进行数据采集分析。采用 DHMA模态分析软件进行梁模态分析，得出裂缝对试验梁自振频率的影响结果。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 预应力混凝土梁疲劳性能研究现状

1.3 腐蚀钢筋混凝土构件力学性能研究

1.4 本文的主要研究内容

第二章 腐蚀预应力混凝土桥梁疲劳损伤机理

2.1 腐蚀环境简介

2.2 钢筋的腐蚀原理

2.3 疲劳损伤理论

2.4 本章小结

第三章 腐蚀预应力混凝土桥梁疲劳试验方案

3.1 引言

3.2 试验梁模型设计与制作

3.3 预应力混凝土梁腐蚀试验

3.4 材料试验

3.5 试验概要

3.6 本章小结

第四章 腐蚀预应力混凝土桥梁静载试验研究

4.1 引言

4.2 试验概要

4.3 静载试验结果及受力性能分析

4.4 本章小结

第五章 腐蚀预应力混凝土桥梁疲劳试验研究

5.1 引言

5.2 等幅疲劳试验概要

5.3 等幅疲劳试验结果及受力性能分析

5.4 不同腐蚀率试验梁模态分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间所取得的相关科研成果

致谢