鋼絞線腐蝕后的部分預應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構使用壽命降低的兩個主要原因。車輛超載容易引起混凝土內部發(fā)生疲勞損傷，環(huán)境腐蝕會致使橋梁結構耐久性降低，從而進一步加重混凝土內部損傷程度。本文結合科技部“863”計劃資助項目“基于疲勞和壽命的混凝土橋梁結構設計方法”(2007AA11Z133)，對腐蝕鋼絞線以及鋼絞線腐蝕后的部分預應力混凝土梁開展了靜力和疲勞試驗研究與分析，主要研究內容和結果如下:
　　1、通過對同批鋼絞線進行的靜力拉伸試驗和疲勞試驗

2、，研究了腐蝕鋼絞線的靜力性能和疲勞性能。靜力拉伸試驗結果表明，鋼絞線的塑性變形能力、極限強度以及彈性模量隨腐蝕率的增加而衰減。疲勞試驗結果表明，鋼絞線的疲勞壽命隨腐蝕率的增長按指數規(guī)律衰減，腐蝕缺陷與疲勞荷載之間的耦合作用是導致疲勞壽命下降的主要原因，腐蝕對鋼絞線疲勞性能的影響遠比對鋼絞線的靜力性能影響大。通過試驗數據的回歸統(tǒng)計建立了腐蝕鋼絞線在靜載作用下的本構關系模型與疲勞荷載作用下的S-N方程。
　　2、通過對同批鋼絞線腐蝕后

3、的部分預應力混凝土梁進行四點彎曲的靜載和疲勞試驗，研究了腐蝕對試驗梁靜力和疲勞性能的影響。靜載試驗結果表明，在靜載試驗中，鋼絞線的腐蝕不僅導致部分預應力混凝土梁的破壞形態(tài)由延性破壞轉為脆性破壞，還影響了腐蝕梁的開裂荷載大小，腐蝕對延性的影響遠比對極限承載力影響顯著。疲勞試驗結果表明，腐蝕梁的疲勞破壞是由腐蝕鋼絞線的疲勞斷裂引起的，試驗梁的疲勞壽命與疲勞強度隨著鋼絞線腐蝕程度的增加而顯著降低。根據試驗結果回歸建立了疲勞荷載下鋼絞線腐蝕后的

4、部分預應力混凝土梁跨中撓度和混凝土殘余應變的計算公式。此外，鑒于超載對既有橋梁結構的影響，本章還對一種新型預應力混凝土梁開展了單調荷載與循環(huán)荷載下的受力性能研究，結果表明，該種類型梁在單調與循環(huán)荷載作用下均有良好的承載能力和延性，具有良好的應用前景。
　　3、基于內力平衡方程和平截面假定，推導了試驗梁的跨中撓度與鋼筋應變關于混凝土受壓區(qū)邊緣應變的表達式，并引入分級加應變法對靜載作用下鋼絞線腐蝕后的部分預應力混凝土梁的受力過程進行分

5、析。確立了受壓區(qū)混凝土以及受拉鋼筋（包括鋼絞線）疲勞本構關系及疲勞破壞準則，運用分段線性方法并結合靜載的分級應變法，建立了鋼絞線腐蝕后的部分預應力混凝土梁的疲勞損傷全過程分析方法。
　　4、運用ANSYS有限元軟件對鋼絞線腐蝕后的預應力混凝土梁在靜力荷載下的受力行為進行了數值分析，分析了鋼絞線腐蝕對預應力混凝土梁的靜力性能影響，并與試驗結果進行比較。根據Corten-Dolan累積損傷理論與ANSYS中的疲勞分析模塊對三級變幅疲勞