基于損傷量化的預(yù)應(yīng)力混凝土梁安全性評價(jià)研究.pdf

1、在役預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)損傷是造成橋梁承載力不足的主要原因，這些損傷主要包括鋼筋銹蝕、預(yù)應(yīng)力水平降低、混凝土強(qiáng)度下降、截面缺損和裂縫等。其中混凝土截面缺損和裂縫可直接簡單測量，混凝土的強(qiáng)度下降也可由回彈法或鉆孔取芯法測量。在役混凝土梁在不破壞的情況下，鋼筋的銹蝕無法直接測量，在無預(yù)埋傳感器的情況下，預(yù)應(yīng)力水平的降低也無法直接測量。
　　本文以鋼筋銹蝕和預(yù)應(yīng)力水平下降這兩類損傷的量化研究為出發(fā)點(diǎn)，基于混凝土的損傷理論，通過試驗(yàn)和有限

2、元模擬，對各種損傷侵蝕下的在役預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁開展安全性評價(jià)研究，主要內(nèi)容如下：
　　首先，基于鉆孔釋放的原理，通過有限元手段、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)預(yù)應(yīng)力梁的鉆孔試驗(yàn)與在役混凝土橋梁的現(xiàn)場試驗(yàn)，通過測量混凝土內(nèi)的應(yīng)力水平反推預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力水平，通過與設(shè)計(jì)初值的比較，引入預(yù)應(yīng)力筋名義銹蝕率的概念把預(yù)應(yīng)力筋預(yù)應(yīng)力的下降等效到名義銹蝕率上來。具體如下：(1)基于混凝土的彈塑性損傷理論與ABAQUS生死單元模塊模擬了混凝土鉆孔應(yīng)力/應(yīng)變釋放的初步

3、規(guī)律;(2)通過室內(nèi)與現(xiàn)場試驗(yàn)進(jìn)一步探討了應(yīng)力/應(yīng)變釋放規(guī)律、最大釋放率及影響因素，并據(jù)此給出了被測點(diǎn)混凝土的應(yīng)力水平和釋放工藝過程，為工程應(yīng)用打下良好基礎(chǔ);(3)基于混凝土的應(yīng)力水平推導(dǎo)了預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力水平，進(jìn)而計(jì)算了預(yù)應(yīng)力筋的名義銹蝕率，為安全性評價(jià)提供合理數(shù)據(jù)。
　　其次，依據(jù)不同部位鋼筋的銹蝕特點(diǎn)可分為均勻銹蝕和非均勻銹蝕兩種情況，對于均勻銹脹，考慮銹蝕產(chǎn)物在界面間隙和裂縫中的填充效應(yīng)，對Bazant理論模型進(jìn)行修正，同時(shí)

4、引入損傷的概念對混凝土保護(hù)層內(nèi)環(huán)向應(yīng)力進(jìn)行修正，建立了混凝土保護(hù)層開裂時(shí)的銹脹力與鋼筋臨界銹蝕率的損傷模型。對于非均勻銹脹，考慮銹蝕產(chǎn)物在界面間隙和裂縫中的填充效應(yīng)，以ABAQUS為平臺，基于USDFLD子程序，建立鋼筋混凝土銹脹開裂的有限元模型，討論了鋼筋直徑、保護(hù)層厚度、銹脹系數(shù)等因素對臨界銹蝕率的影響。在這兩種模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合Vidal模型，建立裂紋寬度與銹蝕率的關(guān)系。
　　最后，基于有限元模型討論了不同載荷下鋼筋銹蝕、混