基于超声波换能器的钢筋机械损伤与锈蚀损伤检测及其对比研究

超声导波检测技术有检测耗时少、覆盖范围大等优点.为检测钢筋混凝土结构中钢筋损伤,采用超声波换能器研究不同深度和位置的机械损伤对超声导波传播的影响,建立损伤程度与导波特征关系.通过反射系数C定量分析损伤程度,并结合损伤反射回波判断损伤位置.在钢筋点锈蚀以及均匀锈蚀损伤检测中,锈蚀程度达到最大时,L波实际波速分别为4 738.1 m·s^-1和5 069.7 m·s^-1,以此区分锈蚀损伤与机械损伤,最后基于小波变换的时频分析判断损伤状况.研究成果可为钢筋损伤检测研究提供参考.     

受拉钢筋锈蚀后混凝土箱梁抗剪承载能力研究

为了研究不同服役时间的箱型截面混凝土桥梁上部结构抗剪受力性能和破坏机理,按1/4缩尺比设计制作了3片剪跨比1.27的工字型截面钢筋混凝土梁.首先进行纵向受力钢筋恒电流电化学快速腐蚀, 3个试件的受拉纵向钢筋锈蚀率分别为0、10%和20%,然后用两点加载法在万能试验机上进行抗剪承载力加载试验.结果表明:从S1到S3试件,随着纵向受力钢筋锈蚀率的增大,梁的峰值荷载降低,峰值荷载对应的挠度降低,极限位移降低;20%峰值荷载以下时S1和S2试件混凝土应变沿高度方向基本满足平截面假定,锈蚀率较大的S3试件则不满足平截面假定;非锈蚀钢筋混凝土梁用公预规斜截面抗剪承载力公式计算较为准确, 3种钢筋锈蚀混凝土斜截面抗剪承载力计算方法的结果基本一致,但随着钢筋锈蚀率增大, 3种方法的计算精度均有所降低.     

预制桥墩节段节点抗剪性能研究—–拟静力试验

预制节段拼装桥墩在节段接缝处混凝土断开, 仅通过纵向钢筋和剪力键连接相邻节段, 节点抗剪承载能力是设计工程师所关心的关键设计变量. 通过拟静力单调加载直接剪切试验研究了3组节段节点的抗剪性能, 试验参数包括剪力键的数量和长度、平接缝、接触面约束应力等. 分析了试验得到的剪切力—滑移曲线、受力阶段和破坏机理, 根据试验结果的回归分析得到了预制节点抗剪承载力经验公式, 并与AASHTO和已有文献中的回归公式进行了比较. 结果表明, 带剪力键试件的剪切破坏形式为多个阳齿的剪断和单个阴齿的斜裂缝, 平接缝试件的剪切破坏形式为滑移和截面的拉伸裂缝, AASHTO公式计算结果与试验结果趋势一致. 多剪力键干接缝试件发展了较好的延性剪力—滑移响应, 可作为推荐的预制拼装桥墩接缝构造形式.     

碳纤维材料应用于桥梁工程的耐久性研究

力学性能优异的碳纤维增强复合材料(CFRP)在桥梁工程中具有广泛的应用前景,然而CFRP 材料及其与桥梁结构组合体系的耐久性还有待研究。笔者对近年来对 CFRP 材料、CFRP材料加固混凝土梁(柱)、CFRP筋－混凝土主梁的耐久性及劣化机理等问题的研究成果进行系统的归纳和总结。指出：桥梁用CFRP材料多因素耦合环境加速腐蚀试验方法、CFRP材料应用于桥梁工程的防腐措施、CFRP材料与结构的组合界面力学行为随环境变化的规律、含CFRP材料的桥梁结构耐久性年限理论预测模型以及 CFRP 拉索和预应力筋的锚固体系耐久性等有待进一步研究。     

预制桥墩节段节点抗剪性能有限元模拟及参数分析

鉴于预制节段拼装混凝土桥墩中存在节段-节段接缝,而接缝(节点)属于受力薄弱环节,由此对预制拼装桥墩节段节点的抗剪性能进行研究,设计制作了一组桥墩节段节点抗剪试件进行拟静力加载试验,并建立三维有限元分析模型,通过与试验结果的比较,验证了有限元模拟方法的正确性.然后利用有限元模型进行了另外2组节段节点抗剪模型加载模拟,得到了各试件在不同约束应力作用下的剪切力—剪切位移关系曲线以及剪力键在不同受力阶段的开裂形态等结果.在比较了有限元分析得到的节点抗剪承载力与AASHTO规范的计算结果后,发现AASHTO规范公式低估了平接缝与实心截面多剪力键干接缝的抗剪承载力;同时在高约束应力下,应适当减小AASHTO规范公式中的摩擦系数,才能与试验结果一致.     

节段拼装混凝土桥墩抗震性能研究

利用纤维模型方法对无粘结预应力节段拼装桥墩进行了拟静力试验仿真分析,通过与试验结果的比较验证了计算方法的正确,然后进行了恒载轴压比、预应力筋配筋率、普通钢筋配筋率参数分析.在一定范围增大恒载轴压比时,承载能力和屈服力均有显著提高,但恒载轴压比太大时,只提高了屈服力,极限承载能力保持不变;随着恒载轴压比增大,累积能量耗散也逐渐增大.预应力筋配筋率在小范围内增大时,骨架曲线基本一致,但当预应力筋配筋率增大到一定程度时,承载力和屈服力有较大提高,累积能量耗散也显著增大.随着普通钢筋配筋率的提高,承载力和屈服力提高;能量耗散对普通钢筋配筋率比较敏感,随着配筋率的增大,能量耗散显著增大,可以通过增加普通钢筋配筋率来提高桥墩耗能能力,但同时残余位移增大.     

普通钢筋和碳纤维筋对预制节段桥墩抗震性能的影响

为了得到快速施工和利用新材料的预制节段桥墩设计方法,研究了部分钢筋替换为碳纤维筋时预制节段桥墩的水平承载力和破坏等级.首先通过与拟静力试验结果的比较证明了仿真分析的正确性,然后研究了部分普通钢筋替换为碳纤维筋,对拟静力循环荷载和地震地面运动分别作用时预制节段桥墩响应的影响.结果表明:碳纤维筋能提高桥墩水平承载力,增大有效刚度,降低等效粘滞阻尼比和滞回能量耗散.地震时程计算表明:部分普通钢筋替换为碳纤维筋时,使得预制节段桥墩在较强烈地震底面运动下不倒塌.利用绝对能量法分析了桥墩在地震地面运动下的能量吸收和耗散情况,并主要研究了4种桥墩试件在3种不同地震地面运动作用下的输入能量和滞回能量耗散,结果是随着桥墩输入地震能量的增大滞回能量耗散增长缓慢.