受疲劳荷载作用后的预应力混凝土构件冻融循环试验与损伤模型

对8根预应力混凝土梁进行受不同疲劳荷载后的冻融循环试验,研究疲劳荷载作用后预应力混凝土结构的冻融损伤特性.试验结果表明:荷载循环对预应力混凝土冻融损伤的发展有明显影响.运用损伤理论,对混凝土冻融损伤的疲劳效应问题进行了分析,并结合Aas-Jakobsen的混凝土材料疲劳寿命公式,引入疲劳效应影响因子(f(m)),建立了基于相对动弹模量的冻融损伤演化模型.结果表明:该损伤模型具有较高的精度,与试验结果吻合较好,适合工程应用.     

巴家咀水库泄洪塔冻融耐久性评估

对巴家咀水库的混凝土泄洪塔进行冻融损伤检测,依据检测结果对该混凝土结构的冻融耐久性进行初步评估.在检测过程中,综合考虑水库水位变动情况和当地气温波动情况,在具有代表性的部位钻取芯样,利用混凝土表面硬度与混凝土强度存在的相关关系,采用里氏硬度计测试混凝土芯样表面硬度,反映混凝土冻融损伤规律.检测结果表明,混凝土冻融后的强度损失率与冻融循环次数存在线性关系,应用所提出的冻融损伤模型可对冻融混凝土的使用寿命进行合理的推断与评定.     

复合盐溶液侵蚀与环境因素影响下混凝土耐久性研究进展

混凝土结构遭受各种盐离子侵蚀后,在远未达到其服役寿命时就破坏,位于恶劣环境下的混凝土还要同时遭到干湿循环、冻融、荷载等多重因素的影响,进一步加剧混凝土的损伤劣化.开展在复杂环境下受复合盐侵蚀的混凝土损伤劣化机理研究非常迫切,当前混凝土耐久性研究已逐渐转移到多因素共同作用所造成的耐久性损伤领域.针对复合盐溶液侵蚀作用下混凝土的耐久性能,对近年国内外相关研究成果进行回顾与分析.重点介绍了近年来关于混凝土在复合盐溶液与干湿循环、冻融、荷载等因素耦合作用下破坏机理和耐久性能试验研究成果,并对多因素耦合作用下混凝土耐久性研究进行了展望.     

混凝土结构寿命灰色的模型及预测

根据非等间距灰色系统理论,建立了预测混凝土结构寿命的坡度优化PGM(1,1)模型.利用混凝土结构的损伤系数进行寿命预测,得到了精度较高的预测结果.证明该模型能够满足工程需要,是一种预测混凝土结构寿命的行之有效的新方法.     

松花江大桥冻融碳化规律试验研究及其养护对策

针对松花江大桥所处环境特点,利用大桥施工时的材料及配比在施工现场制作了一批混凝土试件,养护到预定龄期后运回实验室进行冻融试验和冻融损伤影响下的碳化试验。通过试验研究掌握了结构混凝土的冻融劣化规律,建立大桥混凝土构件的冻融碳化耐久性退化模型,并提出大桥后期使用过程中的维护及修复措施。     

引气再生混凝土抗冻耐久性试验与损伤模型

通过对再生粗骨料掺量为0、25%、50%、75%、100%的C30再生混凝土和C30引气再生混凝土进行抗冻耐久性试验,得到质量损失率、动弹性模量的性能指标在冻融循环过程中的变化规律。基于Aas-Jakobsen损伤模型,定义实际应力比的相对差值为损伤变量,以相对动弹性模量作为损伤变量来拟合抗冻性能参数α,并对得到的冻融损伤关系进行验证。结果表明:掺量为50%的再生混凝土和普通再生混凝土的抗冻性能相近,较其他掺量的更优;同时,在再生混凝土中添加引气剂,有利于改善抗冻性能。从损伤模型计算值与实测值来看,二者基本相符,验证了损伤模型的合理性。     

混凝土冻融损伤研究概述

混凝土的冻融循环作用是混凝土耐久性研究的重要内容,而冻融损伤是表示混凝土遭受冻融作用的损伤严重程度的方式.本文论述了混凝土冻融作用的机理,以及冻融损伤理论,并给出了冻融损伤的相关表述.     

掺CWCPM混凝土的冻融损伤机理及演化模型

建筑垃圾的大量堆积和冻融破坏作用导致的混凝土耐久性衰减是目前土木建筑工程领域面临的两大严峻挑战。为提高建筑垃圾再生利用率,并从本质上揭示掺建筑垃圾(废砖粉)复合粉体材料(CWCPM)混凝土的冻融损伤演化机理,采用室内加速试验和理论分析相结合的研究方法,分析不同因素对混凝土宏观抗冻性能劣化规律的影响,并采用多因素分析方法建立掺CWCPM混凝土的冻融损伤演化模型。借助微细观测试手段,分析冻融过程中掺CWCPM混凝土微观形貌及孔结构的损伤演化规律,揭示混凝土冻融损伤演化机理。结果表明:随水灰比、冻融循环次数的增加和盐溶液的加入,混凝土冻融损伤破坏程度增加;CWCPM的掺入提高了混凝土的抗冻性能,与基准试件相比,50次冻融循环后,掺30%CWCPM混凝土的单位面积剥蚀量降低27.1%,抗压强度提高6.2%;基于宏观试验结果建立的冻融损伤演化模型可较好地预测混凝土抗冻性能。由混凝土微细观试验结果可知,掺CWCPM混凝土的冻融损伤的实质是其内部微观结构逐渐松散、孔结构逐渐劣化的物理变化过程,是试件内部裂纹、孔隙等缺陷产生、扩展直至破坏的损伤积累过程。     

聚丙烯纤维混凝土耐久性与冻融损伤模型研究

掺入适量聚丙烯纤维即可以提高混凝土力学性能,又能够很好地改善混凝土耐久性。通过完成不同纤维掺量聚丙烯纤维混凝土抗水渗透试验、抗冻试验,得出耐久性最佳配合比。利用现有理论,结合数值分析最小二乘拟合方法,建立以相对动弹性模量和冻融累积损伤为损伤变量聚丙烯纤维混凝土的冻融损伤模型,完善现有软岩隧道喷层支护耐久性理论,对于软岩隧道支护技术发展具有广泛推广意义。     

土木工程结构混凝土寿命预测的损伤演化方程

借助损伤力学的原理,通过系统实验,研究了混凝土在冻融与腐蚀条件下损伤失效过程的规律与特点.建立了具有普适意义的混凝土损伤演化方程,提出了损伤速度和损伤加速度的新概念,并提出了一套预测混凝土结构使用寿命的基本方法与理论体系,为重大土木工程结构混凝土的寿命预测提供了一种新方法.此外,通过专门设计的(35%弯曲荷载 冻融)双重因素和(35%弯曲荷载 冻融 3.5%NaCl溶液腐蚀 5%Na2SO4溶液腐蚀)多重因素等耐久性实验,重点研究了国家重点工程润扬大桥的主体结构混凝土的使用寿命预测问题.结果表明,润扬大桥的箱梁、索塔、墩身和锚碇采用高强高性能混凝土以后,其预期使用寿命均能达到100年设计要求.     

基于输水隧洞泵送混凝土管道的冲蚀机理

采用数值模拟方法对龙开口水电站1号输水隧洞混凝土泵送过程中管道冲蚀磨损问题进行研究。利用DPM离散相模型分析泵送管道的冲蚀磨损机理,结合1号隧洞实际泵送混凝土的情况来验证数值模型是否正确。通过模拟结果从整个管道固相体积分数分布与弯管出口处的压强变化等特征理解其内在的多相流动规律。模拟得到的弯管最大冲蚀磨损部位,与实际泵送过程中的磨损部位吻合较好。说明DPM冲蚀模型能准确预测泵送管道的磨损特性,可为类似的泵送混凝土施工提供有益参考。     

冻融作用下高性能混凝土损伤评价方法研究

针对使用寿命预测模型的缺失性,研究冻融作用下高性能混凝土的使用寿命计算方法。结合工程实际情况,建议了高性能混凝土使用寿命的取值。从损伤的角度,进行了基于使用寿命的高性能混凝土损伤评价方法的探讨与分析,并建立了新的损伤评价模型与评价准则。基于已有的试验数据进行分析,结果展示了新的损伤评价方法的可行性和正确性。这一结果,为实际当中的高性能混凝土的使用寿命设计提供了参考。     

运用概率神经网络对混凝土拱坝进行损伤位置的识别

大型水利工程的灾难性事故多由大坝的微小裂缝发展而成,在运行期间对混凝土坝的裂缝进行监测十分重要.提出了基于振动测试数据用概率神经网络对混凝土拱坝进行损伤检测,并针对一混凝土拱坝进行损伤识别的数值模拟分析,结果表明基于振动测试数据利用概率神经网络识别混凝土拱坝的损伤位置是可行的.     

冻融循环下混凝土细观结构演化及力学损伤特性研究进展

周期性冻融循环会对季冻区混凝土材料的细观结构产生不可逆损伤,进而劣化其承载能力与耐久性能。混凝土的冻融破坏本质上是内部孔/裂隙等初始缺陷在周期性冻胀力的作用下发生的疲劳损伤累积。因此,开展冻融循环条件下混凝土材料细观结构损伤演化特性的研究对于评估寒区在役混凝土结构的安全性具有重要的意义。围绕冻融循环条件下混凝土细观结构演化及力学损伤特性两个核心内容,针对混凝土细观结构获取与表征技术、混凝土冻融循环室内物理试验与数值模拟方法,以及混凝土力学损伤特性与耐久性评估等方面的研究现状进行了系统的总结与分析。传统的冻融研究主要集中于宏观尺度下混凝土局部损伤演化,从细观尺度入手,研究了冻融循环下混凝土细观结构演化与力学损伤特性,有助于更加深入地了解宏观力学性能与耐久性劣化背后的冻融破坏机制与初始孔/裂隙缺陷扩展-聚并-贯通的发展规律。在此基础上,建立考虑冻融参数的细观结构演化与宏观损伤特性之间的内在联系,实现冻融环境下混凝土材料宏观物理力学特性的准确分析。为寒区工程结构服役期的损伤特性识别、稳定性与耐久性分析提供参考。     

海底隧道衬砌混凝土在多种因素下的冻融损伤

调查了胶州湾海底隧道衬砌混凝土面临的气候环境,提出了隧道洞口段衬砌混凝土抗冻指标要求。以水和海水为冻融介质,对标准养护和现场养护的胶州湾海底隧道衬砌混凝土施加应力比为0,25%和50%的弯曲荷载,进行快速冻融试验。研究结果表明:胶州湾海底隧道洞口段衬砌混凝土快速冻融循环次数应大于300次,且应通过防水处理提高其抗冻性能。相比于标准养护,现场养护劣化了混凝土的抗冻性能,经过300次冻融循环,混凝土质量损失和相对动弹性模量损失分别提高了1.5%和15%。海水中的氯盐和硫酸盐使得混凝土表面剥落程度增加,但内部损伤程度却相应下降。弯曲荷载劣化了混凝土抗冻性能,且随应力比增加而增加。对胶州湾海底隧道200m施工里程内混凝土抗冻性能调查表明:衬砌混凝土质量稳定,抗冻性能良好,满足设计要求。     

荷载与环境因素耦合作用下结构混凝土的耐久性与服役寿命

主要介绍了我国重大基础工程建设迅猛发展的大好形势,分析了国内外重大工程过早失效的典型事例及其对国民经济所带来的巨大损失,证明了提高重大基础工程的耐久性和服役寿命是建设中重中之重的重大举措.其中结构混凝土材料自身的耐久性是关键、是要害、也是核心.还论述了最大限度高效利用工业废渣来取代更多的水泥熟料是节能、节资、保护生态环境和走社会可持续发展的必由之路.重点讨论了如何预测结构混凝土和混凝土结构的耐久性和服役寿命,剖析了重大工程所处环境的多重性、复杂性及诸多损伤因素耦合的正负效应叠加及其交互作用,揭示了不同地区的工程均应综合考虑力学因素、环境因素及材料因素间的耦合作用及其加速工程损伤劣化的规律.为提高混凝土结构耐久性评价和寿命预测的安全性和可靠性,结合当今科研工作进行了分析.     

旧水泥混凝土路面加铺钢纤维混凝土的设计与施工

针对旧水泥混凝土路面尤其是受标高和使用限制的特殊路段路面损坏后 ,如何进行改造的问题 ,以 10 4国道明光收费站站区加铺钢纤维水泥混凝土工程为例 ,结合工程实践 ,介绍了钢纤维水泥混凝土较普通水泥混凝土具有使用寿命长、养护费用低和减薄结构厚度等优点的路面结构 ,采用直接加铺的办法对原收费站站区旧混凝土路面进行改造的设计方法及施工工艺。     

Cl-环境下水库低涵进口混凝土结构使用寿命研究

以鲁家港水库低涵进口水室为研究对象,利用ANSYS软件建立了水室结构模型,模拟了Cl-在水室结构中的扩散过程,开展了基于钢筋锈蚀破坏的混凝土结构使用寿命预测研究.模拟结果表明,利用ANSYS软件对混凝土结构中的Cl-扩散过程进行模拟,能很好地反映出混凝土结构中不均匀浓度场的分布情况,再结合保护层深度的临界Cl-浓度,就能准确地预测出结构的使用寿命,为其他实际工程处理类似问题时提供参考和指导作用.     

基于破损指数法的水泥道面预养护最佳时机决策模型

为了合理确定军用机场水泥道面预养护最佳时机,在分析现有公路路面和机场道面性能模型的基础上,建立了军用机场道面破损指数与国际平整度指数之间的关系式,结合军用机场水泥道面破损指数衰变模型和破损指数 国际平整度关系式,得到了军用机场水泥道面预养护最佳时机决策模型。基于目前我军仍然主要采用三米直尺进行平整度测试的现状,在大量实测数据的基础上建立了三米直尺平均间隙与国际平整度指数相关关系式,实现了二者之间的转换。基于军用机场水泥道面性能检测数据积累较少的现状,采用空间代时间的方法,对我军使用环境相近的若干个水泥道面的破损状况和平整度数据进行了拟合分析,验证了预养护最佳时机决策模型的正确性,得出了模型的具体参数。通过对破损指数 国际平整度关系式进行二次求导寻找道面破损指数衰变最快的唯一临界值,再由破损指数衰变模型求出该值所对应的使用年限,即为最佳预养护最佳时机。