氯盐环境后张法预应力混凝土结构中钢绞线的腐蚀疲劳损伤行为

发布时间：2017-09-22 15:34

  本文关键词：氯盐环境后张法预应力混凝土结构中钢绞线的腐蚀疲劳损伤行为

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【摘要】：大量预应力混凝土结构服役于氯盐环境,其中有些结构还承受着典型的疲劳荷载作用。氯盐侵蚀与疲劳荷载共同作用会导致钢筋发生独特的腐蚀疲劳损伤与破坏,继而引起结构性能退化乃至结构失效。既有相关研究在腐蚀与疲劳共同作用的试验模拟工作方面尚存在不足,因而没能得到接近实际问题的科学认识。本文以后张法预应力混凝土结构中的钢绞线作为研究对象,通过相对长期的腐蚀与疲劳共同作用试验模拟,研究二者对钢绞线造成的耦合损伤效应,探讨腐蚀疲劳条件下预应力混凝土结构全寿命工作性态预计方法。通过对腐蚀疲劳共同作用下预应力混凝土结构中钢绞线腐蚀电流密度的检测,研究氯离子浓度、疲劳应力幅、疲劳次数对钢绞线腐蚀速率的影响,结果表明:随着氯离子浓度、疲劳应力幅、疲劳次数的增大,腐蚀速率有所增大,影响趋势大致呈指数函数关系。参考既有基本理论模型,并结合本文试验检测结果,拟合出了疲劳耦合下钢绞线的腐蚀速率经验模型。对疲劳耦合下预应力混凝土结构中钢绞线的蚀坑特征进行了统计分析,同时计算蚀坑体积和应力增大系数,借此研究疲劳作用及氯盐含量对蚀坑发展的影响,为预应力混凝土结构腐蚀疲劳耦合损伤行为提供参考性认识。结果表明:钢绞线呈现出典型的坑蚀特征,所有蚀坑在几何形状上接近于马鞍形或椭球形;蚀坑的深度、宽度、长度、体积、应力增大系数等各参数均能较好的服从正态分布及对数正态分布;随疲劳应力幅增大,应力增大系数基于对数正态分布模式的95分位值也随之增大。通过长期腐蚀疲劳试验中钢绞线疲劳损伤声发射监测,研究钢绞线损伤进程与声发射参数之间的关系。结果表明:随着氯离子浓度、疲劳应力幅、疲劳次数的增大,钢绞线疲劳累积损伤有所增加。基于钢绞线疲劳断口形貌、色泽、粗糙程度、裂纹扩展途径等方面的宏观观察与分析,反推断裂过程并从中分析断裂原因。围绕氯盐环境下混凝土结构耐久性和寿命预测问题进行系统的论述,并根据已有文献中氯离子扩散模型以及本文第2章得出的腐蚀疲劳耦合下钢绞线腐蚀速率经验模型,得到腐蚀疲劳耦合下预应力混凝土结构的寿命预计模型以及预应力混凝土结构耐久性设计方法框架。
【关键词】：预应力混凝土结构 钢绞线 腐蚀疲劳 腐蚀速率 蚀坑特征 声发射监测
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU378;TU317
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 变量注释表17-18
• 1 绪论18-44
• 1.1 研究背景和研究意义18-25
• 1.2 国内外研究现状及分析25-41
• 1.3 研究内容与目标41-43
• 1.4 研究技术路线43-44
• 2 疲劳耦合下预应力混凝土梁中钢绞线的腐蚀速率模型44-70
• 2.1 试验研究方案44-57
• 2.2 试验结果及分析57-66
• 2.3 疲劳耦合下预应力混凝土结构中钢绞线的腐蚀速率模型66-68
• 2.4 本章小结68-70
• 3 疲劳耦合下预应力混凝土梁中钢绞线的坑蚀特征70-98
• 3.1 试验研究方案70-71
• 3.2 钢绞线的腐蚀形态特征71-74
• 3.3 钢绞线的蚀坑几何形状及分布特征74-87
• 3.4 蚀坑体积损伤分布特征87-93
• 3.5 蚀坑应力增大系数统计特征93-96
• 3.6 疲劳对腐蚀影响的机理分析96
• 3.7 本章小结96-98
• 4 腐蚀疲劳共同作用下预应力混凝土梁中钢绞线的疲劳损伤特征及演化规律98-111
• 4.1 试验方案98-99
• 4.2 腐蚀疲劳损伤过程的声发射特征99-100
• 4.3 腐蚀疲劳损伤声发射参数的演化规律100-109
• 4.4 声发射参数与钢绞线疲劳损伤关系的理论分析109-110
• 4.5 本章小结110-111
• 5 腐蚀疲劳共同作用下预应力混凝土梁中钢绞线的疲劳断口分析111-116
• 5.1 疲劳断裂特征111-113
• 5.2 疲劳断裂特征及形成机理113-115
• 5.3 本章小结115-116
• 6 腐蚀疲劳共同作用下预应力混凝土梁中钢绞线的全寿命工作性态预计116-126
• 6.1 氯盐环境下混凝土结构的寿命116-118
• 6.2 预应力混凝土结构全寿命预计118-123
• 6.3 预应力混凝土结构耐久性设计方法框架123-124
• 6.4 本章小结124-126
• 7 结论与展望126-129
• 7.1 本文结论126-128
• 7.2 未来工作展望128-129
• 参考文献129-136
• 作者简历136-138
• 学术论文数据集138

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：901627