鋼絞線腐蝕后的部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁受力性能研究.pdf

1、車輛超載和環(huán)境腐蝕是引起橋梁結(jié)構(gòu)使用壽命降低的兩個(gè)主要原因。車輛超載容易引起混凝土內(nèi)部發(fā)生疲勞損傷，環(huán)境腐蝕會(huì)致使橋梁結(jié)構(gòu)耐久性降低，從而進(jìn)一步加重混凝土內(nèi)部損傷程度。本文結(jié)合科技部“863”計(jì)劃資助項(xiàng)目“基于疲勞和壽命的混凝土橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法”(2007AA11Z133)，對(duì)腐蝕鋼絞線以及鋼絞線腐蝕后的部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁開展了靜力和疲勞試驗(yàn)研究與分析，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　1、通過對(duì)同批鋼絞線進(jìn)行的靜力拉伸試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)

2、，研究了腐蝕鋼絞線的靜力性能和疲勞性能。靜力拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼絞線的塑性變形能力、極限強(qiáng)度以及彈性模量隨腐蝕率的增加而衰減。疲勞試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼絞線的疲勞壽命隨腐蝕率的增長(zhǎng)按指數(shù)規(guī)律衰減，腐蝕缺陷與疲勞荷載之間的耦合作用是導(dǎo)致疲勞壽命下降的主要原因，腐蝕對(duì)鋼絞線疲勞性能的影響遠(yuǎn)比對(duì)鋼絞線的靜力性能影響大。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸統(tǒng)計(jì)建立了腐蝕鋼絞線在靜載作用下的本構(gòu)關(guān)系模型與疲勞荷載作用下的S-N方程。
　　2、通過對(duì)同批鋼絞線腐蝕后

3、的部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁進(jìn)行四點(diǎn)彎曲的靜載和疲勞試驗(yàn)，研究了腐蝕對(duì)試驗(yàn)梁靜力和疲勞性能的影響。靜載試驗(yàn)結(jié)果表明，在靜載試驗(yàn)中，鋼絞線的腐蝕不僅導(dǎo)致部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁的破壞形態(tài)由延性破壞轉(zhuǎn)為脆性破壞，還影響了腐蝕梁的開裂荷載大小，腐蝕對(duì)延性的影響遠(yuǎn)比對(duì)極限承載力影響顯著。疲勞試驗(yàn)結(jié)果表明，腐蝕梁的疲勞破壞是由腐蝕鋼絞線的疲勞斷裂引起的，試驗(yàn)梁的疲勞壽命與疲勞強(qiáng)度隨著鋼絞線腐蝕程度的增加而顯著降低。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果回歸建立了疲勞荷載下鋼絞線腐蝕后的

4、部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁跨中撓度和混凝土殘余應(yīng)變的計(jì)算公式。此外，鑒于超載對(duì)既有橋梁結(jié)構(gòu)的影響，本章還對(duì)一種新型預(yù)應(yīng)力混凝土梁開展了單調(diào)荷載與循環(huán)荷載下的受力性能研究，結(jié)果表明，該種類型梁在單調(diào)與循環(huán)荷載作用下均有良好的承載能力和延性，具有良好的應(yīng)用前景。
　　3、基于內(nèi)力平衡方程和平截面假定，推導(dǎo)了試驗(yàn)梁的跨中撓度與鋼筋應(yīng)變關(guān)于混凝土受壓區(qū)邊緣應(yīng)變的表達(dá)式，并引入分級(jí)加應(yīng)變法對(duì)靜載作用下鋼絞線腐蝕后的部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁的受力過程進(jìn)行分

5、析。確立了受壓區(qū)混凝土以及受拉鋼筋（包括鋼絞線）疲勞本構(gòu)關(guān)系及疲勞破壞準(zhǔn)則，運(yùn)用分段線性方法并結(jié)合靜載的分級(jí)應(yīng)變法，建立了鋼絞線腐蝕后的部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁的疲勞損傷全過程分析方法。
　　4、運(yùn)用ANSYS有限元軟件對(duì)鋼絞線腐蝕后的預(yù)應(yīng)力混凝土梁在靜力荷載下的受力行為進(jìn)行了數(shù)值分析，分析了鋼絞線腐蝕對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁的靜力性能影響，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。根據(jù)Corten-Dolan累積損傷理論與ANSYS中的疲勞分析模塊對(duì)三級(jí)變幅疲勞