钢筋与混凝土界面的疲劳特性

钢筋与混凝土界面的脱粘是钢筋混凝土材料与结构的主要失效形式之一。针对建立的几何剪切筒模型和选取的常用实验加载方式,对3种不同损伤模型推导出循环荷载作用下钢筋与混凝土界面脱粘应力解析模型;借助描述疲劳裂纹扩展的Paris公式,进一步研究和分析了界面疲劳脱粘速率及界面疲劳裂纹扩展长度与循环加载次数的关系;同时分析了材料刚度衰减对疲劳裂纹扩展速率和扩展长度的影响。笔者对钢筋与混凝土界面的疲劳特性研究所建立的损伤模型和分析方法,为混凝土结构的安全设计及其寿命评估提供一个新思路。     

钢筋与混凝土界面的腐蚀疲劳

腐蚀疲劳是钢筋混凝土结构破坏的主要因素之一。基于剪切筒模型及文中选用的实验加载方式 ,引入界面摩擦系数衰减表达式 ,同时考虑力学因素———应力比R和加载频率 f的影响 ,研究了钢筋与混凝土界面在拉 -拉循环荷载作用下腐蚀疲劳裂纹扩展情况。通过对Paris公式的修正 ,借助能量耗散率给出腐蚀疲劳数学模型 ,得到了界面腐蚀疲劳脱粘速率 ,脱粘长度与循环荷载作用次数的关系。最后与无腐蚀情况的结果进行比较 ,分析了影响界面腐蚀疲劳 (CF)裂纹扩展速率的因素 ,如应力比 ,加载频率。     

现有建筑物结构抗力退化计算

针对钢筋混凝土结构,在假定结构抗力退化为阶跃式模式下,从结构构件材料截面减小和材料性能退化两方面分析计算结构抗力退化,给出了以现有建筑物钢筋混凝土结构构件的混凝土截面、钢筋截面、钢筋强度、钢筋与混凝土共同作用四个指标表述的抗力退化简化计算公式。     

配电房工频磁场屏蔽方法分析

以三相重载母排为配电房工频磁场源、以配电房自身楼层面作为屏蔽体,基于涡流场分析原理建立了配电房工频磁场计算的有限元模型,并采取局部加密的方法对有限元的剖分进行控制,从而实现对配电房及附近环境中的三维涡流场的有效计算.在此基础上选取设置了素混凝土层、单层钢筋网混凝土层、双层钢筋网混凝土层、钢板混凝土层4种屏蔽模型,采用有限元法对这4种屏蔽层模型进行仿真计算,对比研究其屏蔽效能.针对研究结果,以单层钢筋网混凝土为屏蔽层,进一步讨论了屏蔽效能与钢筋网格尺寸及钢筋直径之间的关系,并对钢板混凝土为屏蔽层时其屏蔽效能与钢板厚度的关系进行计算分析.最后得出结论: 虽然钢板混凝土层的屏蔽效能最好,但是在适当选择钢筋网格数和钢筋直径的情况下,单层钢筋网混凝土结构可以满足经济性和环保安全的双方面要求.     

现有建筑物结构抗力退化计算

针对钢筋混凝土结构，在假定结构抗力退化为阶跃式模式下，从结构构件材料截面减小和材料性能退化两方面分析计算结构抗力退化，给出了以现有建筑物钢筋混凝土结构构件的混凝土截面、钢筋截面、钢筋强度、钢筋与混凝土共同作用个指档的抗力退化简化计算公式。     

混凝土中钢筋锈蚀的研究

钢筋腐蚀对混凝土耐久性和安全性有很大影响。笔者阐述了研究钢筋锈蚀的原因、目的和意义;研究了钢筋在未开裂和裂缝状态下的锈蚀机理,钢筋的腐蚀过程实质上是一个电化学反应过程;影响钢筋锈蚀的主要因素有混凝土的密实度、混凝土碳化、环境湿度、氯离子侵入等;对钢筋腐蚀过程中的4个阶段进行了研究;从锈后钢筋截面面积损失率对结构受力的影响进行讨论;从正常使用寿命和承载能力使用寿命两方面对在役混凝土结构剩余寿命进行预测;并提出了钢筋锈蚀应采取的预防措施,以提高结构的耐久性和安全性,减少耐久性破坏造成的损失。研究的成果在工程上具有一定的理论意义和实用价值。     

基于模糊模式识别的紧贴脱粘的超声检测

本文提出一种基于模糊模式识别的多层粘接结构中紧贴脱粘类型的超声检测方式。通过超声脉冲反射法获得9类已知脱粘类型的脉冲回波信号,并提取声程不同的特征回波幅值作为代表脱粘类型的特征参数。不同脱粘类型的特征参数间无明显界限且围绕各自平均值上下波动,此时可认为其特征参数形成了一个模糊子集。利用模糊函数中不同模糊子集间贴近度的计算对待测缺陷进行分类。结果表明,利用待检测缺陷与已知脱粘类型模糊子集之间的贴近度,可以有效划分脱粘类型,为超声紧贴缺陷检测的定量和定位提供了有效的解决方法。     

部分预应力混凝土梁疲劳性能及工程经济性分析

为解决那些由于早期桥梁的设计标准低或服役时间过长,导致破损、承载力不足以及老化严重的问题,对部分已建桥梁提出改扩建计划。对桥梁改扩建工程,在满足当前设计要求的基础上合理选择钢筋与混凝土等级,可以有效节约成本,体现环保理念。通过对两组共8根不同钢筋与混凝土等级组合下的PPC梁分别进行静力试验和疲劳试验研究,分析不同组合形式下试验梁的力学性能,并结合其工程造价进行全面的研究。结果表明,提高混凝土等级能有效提高试验梁的疲劳性能,并可节约成本,为改扩建桥梁工程中钢筋混凝土等级的选择提供参考依据。     

工业建筑可靠性检测鉴定技术讲座(十一)

1 检测目的 混凝土中的钢筋通常由于混凝土的碱性保护而免遭腐蚀。但由于碳化作用,空气中酸性气体(CO_2、SO_2等)的侵入,腐蚀性介质的侵蚀和混凝土中氯化钙的侵蚀等,会造成钢筋锈蚀。钢筋锈蚀使钢筋有效截面减小,并降低钢筋与混凝土之间的粘结力,从而减弱钢筋混凝土构件的承载能力和耐久性。对于旧工业建筑物,检测钢筋混凝土结构构件中钢筋的锈蚀程度,是查找安全隐患,鉴定其可靠性和耐久性的重要指标之一。 2 检测范围 当存在以下情况之一时,应检测钢筋的锈蚀程度: (1)当混凝土保护层已完全碳化时。 (2)当混凝土构件出现沿钢筋方向的纵向裂纹时。 (3)当环境中存在腐蚀性介质并侵入到混凝土构件中,或者施工时混凝土中掺入了氯盐时。     

基于混凝土循环剥落的隧道火灾损伤数值模型研究

为研究混凝土高温剥落对隧道衬砌火灾损伤的影响,在现有隧道结构非线性瞬态热—力耦合有限元模型基础上,提出1种在火灾高温条件下混凝土发生剥落的循环算法,以模拟火灾下衬砌结构截面面积的损失,并引入混凝土临界剥落温度的概念,得出基于混凝土循环剥落的隧道衬砌火灾损伤数值模型建立流程。利用该模型对某隧道衬砌结构进行火灾损伤模拟,并与试验结果进行对比验证。结果表明:火灾下隧道混凝土衬砌结构内逐渐增大的热应力是导致普通混凝土高温剥落的主要原因;可将衬砌受火面是否达到临界剥落温度作为隧道发生高温剥落的充分条件进行火灾损伤分析;模型求解所得的数值模拟结果与现场火灾试验数据基本吻合,验证了其可行性;混凝土高温剥落与否对衬砌结构等效温度应力有较大影响,在隧道衬砌结构抗火性能分析过程中应尽量考虑混凝土高温剥落造成的影响。     

钻具材料疲劳损伤的磁记忆检测试验研究

为及时准确地确定钻具疲劳损伤及应力集中位置,确定疲劳损伤程度,对42CrMo钢缺口试件进行拉扭疲劳试验及磁记忆在线检测。试验中实时采集磁记忆信号的切向分量,分析其梯度变化趋势,并提取Hp(x)max,Hp(x)sub,Kmax,Ksub等4个磁记忆信号特征参量,研究这4个特征参量在整个疲劳循环过程中的变化规律,并比较在线卸载与在线加载检测各特征参量的异同。试验结果表明,在整个疲劳过程中,各磁记忆信号特征参量具有不同的变化规律,很好地诠释了材料的拉扭疲劳过程,表征出不同疲劳阶段材料的应力集中程度。     

温度作用下混凝土拼接桥梁拼接缝界面剪应力研究*

为探究拼宽混凝土桥梁在温度效应下连接缝位置产生的界面剪应力问题,考虑施工过程中现浇拼接缝混凝土各项参数的变化,以某高速公路拼接桥梁为研究对象,基于初等梁理论提出1种考虑纵向温度应力的拼宽桥梁界面剪应力力学模型。结果表明:拼接缝混凝土弹性模量的改变对拼接缝界面剪应力的数值和分布形态影响较小;新梁和旧梁的线膨胀系数差异越大拼接缝界面剪应力越大;研究得到不同拼宽宽度下拼宽桥界面局部剪切柔度修订值的变化规律,并拟合变化公式。     

循环载荷下煤裂隙演化试验研究

为了研究循环载荷下的煤体裂隙演化特征,在不同应力水平和不同频率条件下分别进行煤样破坏力学及声发射试验。结果表明:应力-应变曲线呈疏-密-疏的变化特征,对应的振铃数柱状图呈U型;上限应力点的应变值、累积能量、撞击计数均随循环次数增加而上升,曲线呈倒S型;煤裂隙演化经历了原始裂隙闭合、新生裂隙稳定发育和裂纹贯穿破坏等3个不同阶段;循环载荷的应力水平和加载频率对煤体疲劳寿命的影响具有差异性,对煤体裂隙演化和破坏模式均有明显影响。     

一种翼缘弯折式剪切型软钢阻尼器试验研究与数值模拟

为改善普通剪切型软钢阻尼器在翼缘与连接板焊缝处应力集中问题,提出了一种翼缘弯折式剪切型软钢阻尼器。通过低周反复试验和ABAQUS有限元模拟,对阻尼器的基本力学性能和疲劳性能进行研究。数值模拟分析和试验结果大致贴合,改良后的阻尼器性能稳定,耗能效果明显,能进行较大位移的剪切变形,具有一定抗疲劳能力。该阻尼器构造简单易于制造,可为相关研究提供参考。     

交通荷载作用下饱和软基的模型试验及变形分析

采用自行研制的油压式循环加载系统室内模拟交通荷载的作用 ,对饱和软粘土地基的变形性状进行了大比尺的室内模型试验 ;考虑了饱和软基的固结状态、循环应力比的大小对竖向永久变形的影响 ;得出了饱和软粘土地基的临界循环应力比和竖向永久变形及孔隙水压力随加荷周数和固结状态的变化规律 ;模型试验及变形分析研究 ,对交通荷载下饱和软基的工后沉降计算具有重要参考价值。     

预应力混凝土桥梁腐蚀后的受力性能分析

结合某铁路大桥预应力钢丝锈断后梁体的受力性能分析,对预应力混凝土桥梁腐蚀后的耐久性评估方法进行了探讨。首先,用静载试验加载方法对腐蚀梁体进行了实桥试验,分别对每孔2片T型梁的跨中挠度、支座压缩量、跨中及L/4截面混凝土应力、内梁预应力钢丝锈断截面处的混凝土应力进行了测试;然后,对受腐蚀预应力混凝土桥梁进行了有限元分析。介绍了正常梁体和腐蚀梁体的有限元模型、有限元网格剖分建立。在预应力梁体的耐久性分析中,应重点考虑预应力筋锈蚀的影响,并给出了预应力筋的简化分析模型。通过对梁体有限元计算结果和试验值的比较,验证了计算模型基本上能准确地反映梁体的受力情况,说明可以采用有限元方法对预应力混凝土桥梁腐蚀后的耐久性进行评估。     

不同应力比的循环荷载下砂岩变形损伤特性研究*

为探究循环荷载下砂岩试件的变形损伤特性,开展3种不同幅值下的循环加卸载试验,分析应力比对砂岩变形损伤与能量耗散特性的影响规律。结果表明:应力比越大,相邻加载段应变差越大,部分高应力下不可恢复的变形在低应力时有所恢复;当应力比为0.50和0.67时,各循环泊松比相差不大,介于0.231~0.247之间,而当应力比为0.88时,泊松比随循环数有增加趋势;应力比越大耗散能占比越大,试件吸收并转化为用于自身损伤的能量越大。高应力循环荷载下试件损伤逐渐积累,在衡量试件损伤变化时采用的耗散能只考虑了轴向残余应变与应力,忽略了径向变形的影响。