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。     

基于均匀试验的混凝土裂缝宽度影响因素分析

桥梁裂缝宽度的大小直接影响桥梁使用过程中的耐久性和安全性,裂缝宽度可以用配筋率、混凝土强度、理论厚度和环境湿度等因素来控制。为了研究以上4个因素对裂缝宽度的影响,以贵州某空心板桥为例,使用Midas/Civil进行建模分析,并用均匀试验设计法来确定各因素的影响程度。结果显示,配筋率以及环境湿度的影响较大,混凝土强度和理论厚度影响较小。所得结论为混凝土桥梁的设计研究提供了参考。     

基于红外热成像技术烃类火灾下沉管隧道开裂分析

为了研究烃类火灾下沉管隧道的开裂深度,建造沉管隧道缩尺模型,采用HCinc升温曲线在沉管隧道左、右两侧孔内同时开展明火试验。在沉管隧道火灾试验过程中,利用热电偶和红外热像仪测量沉管隧道的温度场变化,利用红外热像仪对混凝土裂缝位置的温度变化进行监测。基于混凝土内水分迁移原理,结合混凝土裂缝中水和水蒸气的温度变化及混凝土内温度场分布,推断出在点火95 min时,混凝土裂缝开展深度超过150 mm。研究结果表明：在沉管隧道内部发生火灾的情况下,受火侧受热膨胀容易导致沉管隧道外侧混凝土受拉开裂,在沉管隧道抗火设计中,建议考虑内外侧温差导致的混凝土开裂问题。     

公路改扩建导致新老路基差异沉降的因素分析

基于有限差分原理建立了三维有限元数值计算模型,对公路改扩建中导致新老路基差异沉降的因素进行探讨。结果表明,公路拓宽部分的沉降明显高于老路的沉降,且在新老路结合部位沉降发展最显著。路面的竖向沉降随公路拓宽宽度增加而增加,随新路基弹性模量增加而减小,随新地基土压缩模量增加而减小。其中拓宽宽度和新地基土压缩模量对路基表面沉降影响较大,新路基土弹性模量对路基表面沉降影响较小。这表明新地基土受到的压应力和新地基土压缩模量是影响路面差异沉降的主要因素。工程上可以着重从降低对新地基土的压应力和提高新地基的压缩模量两个角度来降低路面的差异沉降。     

混凝土结构高温爆裂风险的模糊综合评价

混凝土在火灾等高温条件下的爆裂,会给整个建筑结构的安全带来严重危害。目前,混凝土结构的高温爆裂风险分析与评价已经成为混凝土结构抗火性能研究的热点,而模糊数学理论是分析此类问题的最有效方法之一。混凝土爆裂现象比较复杂,必须综合考虑材料和外部环境2个方面的因素。选择混凝土强度、水灰比、纤维量、养护湿度、荷载水平和升温速率组成影响因素集,并按各因素的重要性赋以不同的权重,应用模糊数学理论建立混凝土结构高温爆裂风险模糊综合评价模型。先随机选取10个混凝土试样组成待评价爆裂风险的混凝土样本集;然后形成该样本集的指标特征值矩阵,并转换为相应的相对隶属度矩阵;结合权重,可得10个混凝土试样相对5个爆裂风险级别的相对隶属度矩阵;最后,计算出待评价的10个混凝土试样的爆裂级别特征值。爆裂风险预测与试验的结果一致,表明所建立的模型能有效地评价混凝土高温爆裂风险。     

高强与高性能混凝土的收缩与开裂

高强与高性能混凝土胶结料用量较多,砂率较大,粗骨料用量相对较少,因此若处理不妥易出现混凝土早期开裂现象.通过圆环法试验,研究分析高强与高性能混凝土易于开裂的原因及主要影响因素,对商品泵送混凝土配合比的优化提出了建议.同时采用不同的混凝土收缩变形公式进行计算并将计算值与试验值进行了对比,探讨了适合于高强与高性能混凝土收缩变形的实用计算公式.     

大断面盾构隧道混凝土构件的耐火试验研究

研究了大断面盾构隧道混凝土构件在火灾条件下的温度变化规律.根据汕头市苏埃通道工程的实际结构,通过立式火灾试验炉及卧式火灾试验炉,对盾构隧道的管片接缝、衬砌牛腿及排烟道顶隔板进行了耐火试验.试验中采用RABT升温曲线,测量了盾构隧道不同混凝土构件在耐火试验中的温度-时间分布曲线.结果表明:管片接缝的温度随管片缝隙宽度减小而降低,管片缝隙宽度越小,在火灾中受到的影响越小;在衬砌牛腿耐火试验中,衬砌牛腿植筋处的温度较低,而靠近火源的混凝土表面的测点温度较高,受火面的混凝土出现了局部损伤,需对牛腿结构受火面进行防火保护;在顶隔板耐火试验中,顶隔板内部温度沿厚度方向呈非均匀分布,靠近受火面的温度高,上部区域温度与中部区域温度相差不大,受火面侧已经有部分厚度的混凝土受到局部的损伤.研究结果可为盾构隧道结构设计优化和其他类似工程提供参考.     

混凝土抗爆墙防护性能的改进

借鉴国外模块化钢结构抗爆墙,根据我国当前工程实际情况,提出对传统混凝土抗爆墙进行改进的方案,以提高其安全防护性能。基于GB 50779—2012、SH/T 3160—2009的简支梁计算模型,对传统截面混凝土抗爆墙与新型抗爆墙的抗爆性能进行分析比较。就规范主要检验的变形指标,从理论分析和数值模拟两方面,对新型抗爆墙的抗爆安全性能进行了分析,并用经验公式及离散化求解方法对模拟结果进行了检验,确保了计算结果的可信性。结果表明,该改进方案是可行的,它能有效提高抗爆墙的安全防护性能。改进后的抗爆墙拥有更大的抗弯承载力,能够减小爆炸冲击时所产生的变形。波段高度越大,承载能力越高,刚度越大,跨中位移越小。改进方案具有良好的经济性,在设计承载力相同的情况下,新型抗爆墙消耗材料较少,并能减少因制作木模板而对环境造成的破坏。     

面向大坝混凝土浇筑的缆机安全防撞系统设计及应用

在大坝混凝土浇筑过程中,防止缆机碰撞事故的发生对确保施工安全性和连续性具有重要意义.针对大坝混凝土浇筑过程的缆机防撞监测的需求,基于GNSS与GIS集成模式,采用C/S结构体系设计了一个四层逻辑架构的缆机安全防撞系统.重点讨论了系统的数据库结构设计和功能模块设计,阐述了利用GIS组件开发方法在Visual Studio 2008平台上开发出相应原型系统的过程,并在国电大渡河大岗山水电站大坝混凝土浇筑过程进行应用.结果表明,该系统能够对缆机与其他设备之间的碰撞事故进行及时预警.     

基于BP神经网络的新浇筑混凝土爆破安全震动速度预测

岩体开挖爆破与局部浇筑混凝土交叉施工时,爆破产生的地震波对新浇筑混凝土的力学性能会产生不利影响,预测控制混凝土质点峰值震动速度对确保新浇筑混凝土工程质量至关重要。以新浇筑混凝土结构质点峰值震动速度为研究对象,基于BP神经网络理论,选取混凝土极限拉应变、混凝土的弹性模量和泊松比、基岩的弹性模量和泊松比5个影响因素,建立了新浇筑混凝土爆破安全震动速度BP神经网络预测模型。并对龄期为1.5 d和40 d的混凝土在两种不同基岩条件下的爆破安全震动速度进行了预测,预测结果相对误差分别为0.025、0.011、0.004和0.002,满足工程需要。研究表明,该方法计算量小,预测性能好,便于工程人员掌握。     

基于灰预测模型的大跨度预应力混凝土桥梁施工监测

运用灰色系统理论,建立大跨度预应力砼刚构-连续组合梁桥悬臂浇筑施工梁段立模标高预测的GM(1,1)模型,并用残差的GM(1,1)模型对其进行修正;同时把该预测模型应用于松原龙华松花江特大桥实际工程;其结果表明梁段立模标高预测精度较高,完全能够满足工程的需要,为同类桥梁的施工监测提供参考。     

腐蚀对预应力筋与混凝土间变形协调性的影响

针对腐蚀导致预应力筋与混凝土间黏结性能退化而引起的变形不协调对构件承载力的影响,结合8片梁的抗弯试验,通过定义变形协调系数表征腐蚀预应力筋与混凝土的应变比,进而量化变形协调性能,构造新的几何关系和平衡方程,推导变形协调系数及构件受弯承载力的表达式,探讨了预应力筋与混凝土间变形协调系数随各影响因素的变化规律,并通过与相关文献试验结果的对比进行了验证。结果表明:腐蚀会引起预应力筋与混凝土间变形协调性下降,极限荷载时,变形协调性的退化使构件承载力降低,考虑腐蚀预应力筋与混凝土间的变形不协调,有助于提高承载力的计算精度;变形协调系数随腐蚀率、梁高、梁宽和混凝土强度增加而增大,随预应力筋重心至梁底距离增加而减小。     

基于模糊可拓层次分析法的在役混凝土桥梁耐久性评估

对在役混凝土桥梁的耐久性研究是目前学术界的热点问题。使用科学的方法对其耐久性进行合理的评估,是解决该问题的关键。考虑到在役混凝土桥梁耐久性评估中的不确定性,利用改进的三标度层次分析法及模糊可拓理论,建立了基于模糊可拓层次分析法的在役混凝土桥梁耐久性评估模型。首先,根据桥梁的结构及所处环境的特点,建立了在役混凝土桥梁耐久性评估指标体系。其次,运用改进的三标度层次分析法确定指标权重。然后,使用模糊可拓理论确定耐久性等级。最后,通过具体的实例分析,证明了该评估方法的科学性和有效性。     

基于灰色关联度的高寒地区混凝土梁桥耐久性评估

在考虑决策者偏好的情况下,为了合理地对高寒地区广泛分布的混凝土梁桥进行耐久性评估,提出了多维偏好线性规划法和灰色关联度相结合的评估模型.根据混凝土梁桥的特点和恶劣环境对混凝土梁桥的影响建立评价指标体系.基于主成分分析获取样本有序对集,并运用多维偏好线性规划法完成指标的初始赋权,再构造变权修正初始权重,引入灰色系统理论计算评价指标的灰色关联系数,建立了基于多维偏好线性规划法的灰色关联度评价模型.通过实例分析证明,该模型能更准确地判断混凝土梁桥的耐久性状态,表明了该评估模型的有效性和可操作性,可为高寒地区混凝土梁桥的维修加固提供理论依据.     

混凝土梁后张预应力损失的概率特征及敏感性评估

为研究混凝土梁中后张预应力损失的分布特征及其对各种不确定因素的敏感性,以概率数值模拟为基本手段,得到各分项预应力损失及预应力总损失的概率分布特征,并对预应力损失进行了区间估计.将各影响因素划分为施工、设计和材料3类,分析了预应力损失对各类因素的敏感性.结果表明:预应力总损失可用对数正态分布描述;95％置信概率下预应力总损失的上、下限偏离均值可达20％以上,各因素不确定性对预应力损失影响不容忽视;各类因素的敏感程度依次为施工条件、材料性能和设计因素,其中张拉控制应力、预应力筋弹性模量和预应力筋面积分别在3类因素中的影响最为显著;各分项预应力损失中,管道局部偏差对摩阻损失的影响强于管道摩擦,预应力筋越长对锚具变形损失影响越弱,而混凝土收缩徐变损失对徐变的敏感程度要强于收缩.