立面不均匀腐蚀条件下近海桥梁地震失效模式及抗震性能研究
发布时间：2021-10-17 11:57
海蚀环境下近海桥梁结构通常可分为大气区、浪溅区、潮差区、淹没区和海底泥土区5个腐蚀带,立面差异化腐蚀环境会导致近海桥墩出现分区不均匀劣化现象。其中,桥墩浪溅区和潮差区由于不断遭受干湿循环作用且与空气充分接触,具有最优腐蚀环境,是结构性能退化最为严重的部位。目前,各国学者关于海蚀环境下桥梁结构腐蚀的独有特征及其对结构抗震性能的影响鲜有研究。揭示桥墩特殊立面不均匀腐蚀所导致的地震作用下结构失效模式和力学行为演化规律,了解海蚀环境下桥梁抗震性能,对近海桥梁的震害预测及灾害风险管理具有重要意义。本文基于拟静力试验、振动台试验和数值模拟方法对上述问题开展研究,主要研究内容、方法及结果如下:（1）开展了海蚀环境下近海桥墩拟静力试验研究,研究了浪溅潮差区在桥墩中间部位情况下的性能劣化特征及抗震性能。设计并建造6个具有相同几何尺寸及材料性能的圆形截面悬臂桥墩,采用电化学加速锈蚀方法实现试件浪溅潮差区由无到严重的腐蚀损伤状态。桥墩低周往复加载破坏现象及试验结果表明:浪溅潮差区与淹没区的严重性能退化差异可导致塑性铰上移,发生显著异于设计预期的结构破坏。以塑性铰转移时对应桥墩锈蚀率为转折点,左区间内构件抗震...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
腐蚀环境中RC桥梁
近 170 座桥梁出现不同程度破坏。1999 年台湾 Chi-Chi 地座桥梁破坏极为严重。2008 年四川省汶川地震，649 座位于重灾区的31.3%中等程度受损，4.3%严重受损，并有 20 座以上桥梁倒塌。历成的灾害不断的提醒科研工作者，要更加深入的了解桥梁在整个服役能力的改变，进而为工程领域桥梁结构的修复和维护提供依据和策略受设计地震动强度作用时，尽可能达到设计目标，不发生严重破坏或倒近海桥梁处于高盐高湿海洋环境中，发生腐蚀损伤的概率远远高于内构，性能退化更为严重，地震灾害作用下局部或整体倒塌的风险更大由于海水的潮汐和波浪作用，近海桥梁结构立面不同高度处腐蚀环境差异，由上到下可分为大气区、浪溅区和潮差区以及淹没区。不同区表面氯离子浓度、含氧量和相对湿度不同，加上干湿循环作用，将产能退化差异（图 1-2）。目前对腐蚀桥梁抗震性能的研究大多集中于，此类非均匀腐蚀现象，以及该现象导致的结构在地震作用下不同于的力学性能演化尚未得到重视。在地震和海蚀环境的双重作用下，近役安全面临严重挑战，抗震性能急需进行深入详细的研究。
2+ -2 2 2Fe + 2cl + 4 H O Fecl 4 H O式（1-11）中铁基体失去的电子通过钢筋传递至阴极，阴极发生钢筋表面氧气和水得电子生成 OH-的过程，化学式描述为：-2 22 H O+ O + 4e 4OH阴极生成后，一般通过导电介质溶液转移到阳极，与 和成2Fe(OH) 。当氧气充足时， 进一步氧化为3Fe(OH) ：2 -2- -2 2 2 22 2 2 3Fe 2OH Fe(OH)Fe c l 4 H O 2OH Fe(OH) 4 H O 2cl4 Fe(OH) O 2 H O 4 Fe(OH) 公式（1-11）-（1-14）可以看出，锈蚀电流回路形成过程中氯离和生成物同时出现，其浓度在原电池中并没有被消耗。相反，由响，钢筋表面氯离子浓度会持续不断增大。因此，近海桥梁结构开始，性能退化迅速，严重影响结构抗震能力，需要得到重视
【参考文献】：
期刊论文
[1]锈蚀箍筋约束混凝土柱低周往复试验研究[J]. 李强,牛荻涛,张成中,杨光. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]Numerical failure analysis of a continuous reinforced concrete bridge under strong earthquakes using multi-scale models[J]. Li Zhongxian,Chen Yu,Shi Yundong. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2017(02)
[3]Probabilistic Durability Assessment of Concrete Structures in Marine Environments: Reliability and Sensitivity Analysis[J]. YU Bo,NING Chao-lie,LI Bing. China Ocean Engineering. 2017(01)
[4]Reliability-based service life prediction of existing concrete structures under marine environment[J]. 吴灵杰,周拥军,寇新建,蒋萌. Journal of Central South University. 2015(09)
[5]在役钢筋混凝土连续刚构桥梁抗震性能评估[J]. 赵珺,牛荻涛. 中国公路学报. 2014(09)
[6]锈蚀钢筋混凝土梁的受弯分析模型[J]. 邢国华,牛荻涛. 中南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[7]沿海混凝土桥梁工程的腐蚀环境评价以及耐久性设计要求[J]. 石建光,余志勇,林挺宁,李钢. 混凝土. 2013(12)
[8]锈蚀箍筋约束混凝土柱低周反复荷载试验研究[J]. 陈茗宇,牛荻涛,李强. 四川建筑科学研究. 2013(06)
[9]海洋大气中桥梁盆式支座腐蚀失效故障树分析[J]. 郑轩. 公路工程. 2013(06)
[10]混凝土不同面的氯离子侵蚀规律研究[J]. 董建锋,邢峰,戴虹,申士军. 混凝土. 2013(01)
硕士论文
[1]氯离子腐蚀条件下跨海桥梁桥墩拟静力分析与试验设计[D]. 巴希.哈尔滨工业大学 2013
[2]HRB500高强钢筋低周疲劳性能研究[D]. 吕品.大连理工大学 2011
[3]钢筋混凝土桥梁耐久性设计探讨[D]. 刘志杰.内蒙古农业大学 2009
本文编号：3441725
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
腐蚀环境中RC桥梁
近 170 座桥梁出现不同程度破坏。1999 年台湾 Chi-Chi 地座桥梁破坏极为严重。2008 年四川省汶川地震，649 座位于重灾区的31.3%中等程度受损，4.3%严重受损，并有 20 座以上桥梁倒塌。历成的灾害不断的提醒科研工作者，要更加深入的了解桥梁在整个服役能力的改变，进而为工程领域桥梁结构的修复和维护提供依据和策略受设计地震动强度作用时，尽可能达到设计目标，不发生严重破坏或倒近海桥梁处于高盐高湿海洋环境中，发生腐蚀损伤的概率远远高于内构，性能退化更为严重，地震灾害作用下局部或整体倒塌的风险更大由于海水的潮汐和波浪作用，近海桥梁结构立面不同高度处腐蚀环境差异，由上到下可分为大气区、浪溅区和潮差区以及淹没区。不同区表面氯离子浓度、含氧量和相对湿度不同，加上干湿循环作用，将产能退化差异（图 1-2）。目前对腐蚀桥梁抗震性能的研究大多集中于，此类非均匀腐蚀现象，以及该现象导致的结构在地震作用下不同于的力学性能演化尚未得到重视。在地震和海蚀环境的双重作用下，近役安全面临严重挑战，抗震性能急需进行深入详细的研究。
2+ -2 2 2Fe + 2cl + 4 H O Fecl 4 H O式（1-11）中铁基体失去的电子通过钢筋传递至阴极，阴极发生钢筋表面氧气和水得电子生成 OH-的过程，化学式描述为：-2 22 H O+ O + 4e 4OH阴极生成后，一般通过导电介质溶液转移到阳极，与 和成2Fe(OH) 。当氧气充足时， 进一步氧化为3Fe(OH) ：2 -2- -2 2 2 22 2 2 3Fe 2OH Fe(OH)Fe c l 4 H O 2OH Fe(OH) 4 H O 2cl4 Fe(OH) O 2 H O 4 Fe(OH) 公式（1-11）-（1-14）可以看出，锈蚀电流回路形成过程中氯离和生成物同时出现，其浓度在原电池中并没有被消耗。相反，由响，钢筋表面氯离子浓度会持续不断增大。因此，近海桥梁结构开始，性能退化迅速，严重影响结构抗震能力，需要得到重视
【参考文献】：
期刊论文
[1]锈蚀箍筋约束混凝土柱低周往复试验研究[J]. 李强,牛荻涛,张成中,杨光. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2017(05)
[2]Numerical failure analysis of a continuous reinforced concrete bridge under strong earthquakes using multi-scale models[J]. Li Zhongxian,Chen Yu,Shi Yundong. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2017(02)
[3]Probabilistic Durability Assessment of Concrete Structures in Marine Environments: Reliability and Sensitivity Analysis[J]. YU Bo,NING Chao-lie,LI Bing. China Ocean Engineering. 2017(01)
[4]Reliability-based service life prediction of existing concrete structures under marine environment[J]. 吴灵杰,周拥军,寇新建,蒋萌. Journal of Central South University. 2015(09)
[5]在役钢筋混凝土连续刚构桥梁抗震性能评估[J]. 赵珺,牛荻涛. 中国公路学报. 2014(09)
[6]锈蚀钢筋混凝土梁的受弯分析模型[J]. 邢国华,牛荻涛. 中南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[7]沿海混凝土桥梁工程的腐蚀环境评价以及耐久性设计要求[J]. 石建光,余志勇,林挺宁,李钢. 混凝土. 2013(12)
[8]锈蚀箍筋约束混凝土柱低周反复荷载试验研究[J]. 陈茗宇,牛荻涛,李强. 四川建筑科学研究. 2013(06)
[9]海洋大气中桥梁盆式支座腐蚀失效故障树分析[J]. 郑轩. 公路工程. 2013(06)
[10]混凝土不同面的氯离子侵蚀规律研究[J]. 董建锋,邢峰,戴虹,申士军. 混凝土. 2013(01)
硕士论文
[1]氯离子腐蚀条件下跨海桥梁桥墩拟静力分析与试验设计[D]. 巴希.哈尔滨工业大学 2013
[2]HRB500高强钢筋低周疲劳性能研究[D]. 吕品.大连理工大学 2011
[3]钢筋混凝土桥梁耐久性设计探讨[D]. 刘志杰.内蒙古农业大学 2009
本文编号：3441725
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