【摘要】：預應力混凝土作為一種實惠的高強建筑材料,在建筑工程中的地位不斷提高,預應力混凝土梁橋也在近代建筑中占了相當大的比重。然而近年來,不斷地有已建成的預應力梁橋因腐蝕破壞發(fā)生抗力退化甚至提前失效,尤其是處于富含氯離子環(huán)境中的預應力混凝土結(jié)構(gòu),會受到更加嚴重的腐蝕影響而失去可靠性,這是由于結(jié)構(gòu)中游離的氯離子會作為催化劑加速腐蝕的過程。為維護結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性,本文對氯鹽腐蝕下預應力梁橋的可靠性進行了分析,針對氯離子環(huán)境中預應力混凝土的腐蝕開展了探討和研究。主要內(nèi)容如下:(1)進行了壓應力狀態(tài)下的鹽霧試驗,對壓應力狀態(tài)下不同水灰比、不同深度的氯離子含量進行了對比分析。闡述了氯離子傳輸理論,說明了多方面因素對氯離子擴散的影響,概述了已有研究中應力下的氯離子擴散模型。對氯離子擴散基本模型進行了多因素修正,并使用試驗數(shù)據(jù)對該修正模型進行驗證。由修正模型推導出對應的腐蝕開始時間模型,并對不同應力下的結(jié)果做出對比。(2)簡單介紹了預應力鋼絞線腐蝕的機理、斷口形態(tài),分別列出了鋼筋和鋼絞線在均勻腐蝕和點蝕下的腐蝕面積計算方式。由于鋼絞線是用特殊工藝制成(7根高強鋼絲捻制),其特殊截面幾何特性導致其點蝕面積計算十分復雜�，F(xiàn)今對鋼絞線點蝕面積計算還未有較為明確的研究,本文對鋼絞線截面點蝕的路徑進行了三種模擬,并說明了這三種模擬方法的特點。之后,提出了簡化法以簡化模擬在計算時的復雜度,通過將計算值和試驗數(shù)據(jù)對比驗證模擬的準確性。對單根鋼絞線的抗力模型進行了推導,進而規(guī)劃出結(jié)構(gòu)抗力的有效取值范圍。(3)對結(jié)構(gòu)可靠性進行了簡述,列舉了一部分可靠度計算方法。以某橋為實例背景,編制MATLAB程序?qū)υ摌蜻M行抗力計算,并使用蒙特卡洛法得出該橋服役100年內(nèi)的失效概率。分別考慮了混凝土強度時變、不同腐蝕電流密度、不同保護層厚度和不同海洋環(huán)境對預應力混凝土梁橋失效概率的影響。
【學位授予單位】：長沙理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U448.35
【圖文】：

圖１．２世界上第一座預應力混凝土桁架橋一－聯(lián)邦德國芒法爾河谷橋逡逑

逑圖１．４開裂破壞邐圖１．５腐蝕破壞逡逑以上四種病害在預應力混凝土梁橋中并不是單獨存在的，而是相輔相成，互相影響，逡逑彼此深化。本文主要研究預應力混凝土梁的腐蝕破壞，筆者將在下文中對該腐蝕破壞進逡逑行更加詳細的介紹。逡逑１．３腐蝕破壞逡逑１．３．１腐蝕破壞的概念和機理逡逑腐蝕破壞是橋梁建筑損害的主要原因之一，腐蝕會導致混凝土結(jié)構(gòu)銹脹開裂，鋼筋逡逑結(jié)構(gòu)不完整，截面有效面積減小，導致結(jié)構(gòu)承載性能降低，抗拉及抗彎性能弱化，進而逡逑影響結(jié)構(gòu)整體的耐久和使用壽命。腐蝕發(fā)生的原因主要包括混凝土的碳化和氯離子的侵逡逑蝕。逡逑混凝土碳化是大氣中的二氧化碳和水結(jié)合后，與混凝土的主要成分發(fā)生化學反應，逡逑并使其轉(zhuǎn)化為碳酸鈣的過程在這個過程中，原本呈堿性的混凝土將會逐漸轉(zhuǎn)化為中逡逑性，ＰＨ值不斷降低。當ＰＨ值降低到一定程度時，鋼筋表面原有的化學反應生成的保護逡逑膜將遭到破壞。逡逑氯離子侵蝕是結(jié)構(gòu)中游離的氯離子與鋼筋發(fā)生電化學反應

２．１．３試驗結(jié)果及結(jié)論逡逑本試驗中，主要變量有兩個，分別是水灰比和應力水平（ＯＭＰａ、８ＭＰａ和１６ＭＰａ）。逡逑無應力時，三種不同水灰比下的氯離子含量隨混凝土深度的變化如圖２．１所示。逡逑０３邐０．２５邋－Ｉ逡逑ｍ邐Ｘ邐一無應力逡逑０２５邋■邋Ａ邐水灰比。．３５邐0．２邋－逡逑％邐一＾水灰比０．３０邐Ｉ邐—Ａ—應力為８ＭＰａ逡逑ｆ�！插澹姡苓姡冶龋走姡慑�°－１５邋－邐＼邐＋應力o擼徨義希傘＃保靛澹危苠危卞危苠義希﹀

本文編號：2768922