钢绞线锈蚀导致混凝土开裂及锈蚀产物分布研究

为研究钢绞线锈蚀导致的混凝土开裂问题,通过快速锈蚀试验,研究了锈胀裂缝在混凝土内部和表面的开展情况以及锈蚀产物在钢绞线-混凝土界面和开裂混凝土内的分布形态,并从细观层面分析了骨料对裂缝发展的影响。研究结果表明,锈胀裂缝在混凝土内的发展过程与骨料分布有关,混凝土表面裂缝大多由与骨料相接的内部裂缝发展而来,箍筋可以有效地限制裂缝的发展;钢绞线的捻制形状使其与锈蚀液的接触面增大而导致锈蚀加快;锈蚀产物在混凝土内部不同位置的组成成分和颜色也有所不同,钢绞线-混凝土界面处锈蚀产物的颜色比开裂混凝土区的颜色更深。     

UHPC铺装加固斜拉桥正交异性钢桥面板

针对正交异性钢桥面板存在的桥面铺装破损及钢桥面疲劳开裂这一系列问题,以长期被该病害困扰的天津海河大桥为研究对象,分析此类病害的分布特征及产生机理;根据病害形成的原因提出采用超高性能混凝土铺装层(UHPC)与钢桥面通过剪力钉形成组合结构的加固方法,并将该方法首次应用于大跨径斜拉桥的加固;基于有限元计算和加固前后实桥比对试验,对UHPC层及桥面板关键部位应力情况进行分析,并连续2年对加固后桥梁的状况进行监测。研究结果表明:桥梁病害产生的主要原因是自身刚度不足,在重载车辆的长期作用下出现疲劳开裂;采用UHPC铺装加固后,钢桥面转变成钢-UHPC组合桥面,可大幅度提高桥面板整体刚度,其受力状态得到明显改善,钢箱梁U肋、横隔板、顶板在标准车荷载下的应力分别降低52.7%、39.2%、28.3%,UHPC铺装加固能有效抑制疲劳裂缝的产生和发展,UHPC材料的抗拉强度能满足活载作用下最大拉应力的要求;在重载交通的运营状况下桥面铺装依旧完好,钢箱梁无新增裂缝。采用UHPC铺装加固正交异性钢桥面板在改善其受力状况方面具备优越性和技术可行性。     

预应力钢棒加固T梁桥横隔板试验研究

针对T梁桥横隔板开裂、破损的问题,采用预应力钢棒对T梁横隔板进行加固。本文根据T梁桥的结构特点,提出了预应力钢棒的张拉位置及张拉力大小的确定原则,对横隔板的受力进行了分析。加固过程对横隔板裂缝宽度、张拉力进行了监测;对加固前后相同位置的受力情况进行了对比分析。结果表明:预应力钢棒加固T梁后,横隔板储备的压应力可以抵消活载产生的拉应力,横隔板裂缝宽度大大减小,且在荷载作用下裂缝不再扩展;桥梁横向分布性能大大改善,主梁挠度最大可以减少20%以上。采用预应力钢棒加固T梁横隔板效果良好。     

考虑锈蚀预应力筋利用强度的PC梁受弯承载弯矩计算

针对钢绞线锈蚀导致黏结性能下降造成预应力混凝土(PC)梁抗弯承载弯矩下降的问题,引入锈蚀影响因子研究锈蚀对预应力筋强度利用的影响,基于锈蚀PC梁静载试验,给出预应力筋强度利用率与锈蚀率的关系,进而建立锈蚀PC梁抗弯承载弯矩计算模型并进行验证。研究结果表明:PC梁抗弯承载弯矩随钢绞线锈蚀的增大而降低;在极限状态下,钢绞线屈服与配筋率和锈蚀程度有关,当配筋率小于0.23时,无论锈蚀与否,钢绞线均会屈服,当配筋率大于该临界值(0.23)时,需考虑锈蚀对钢绞线强度利用率的影响;建立的模型具有较高的精度,可以合理地预测钢绞线锈蚀对PC梁抗弯承载弯矩的影响。