全时程时效分析理论及其在大跨桥梁长期性能预测中的应用

本文采用截面平衡方程和结构平衡方程相结合的方法 ,综合考虑了混凝土的收缩、徐变及预应力钢束松弛等时效因素对大跨径预应力混凝土桥梁结构的影响 ,提出了一种计算时效因素影响的新的时效分析理论。依据上述理论编制的计算机程序 ,可以完成对预应力混凝土桥梁从施工到通车运营以至若干年后 ,任意时刻梁体任意截面位置的应力。

路面技术状况检测与长期性能预测方法综述

高速公路路面技术性能水平的检测与长期性能的预测是公路建养护管理的核心技术。文章通过对国内外文献资料的回顾,总结了路面状况检测技术及相关领域的最新研究进展,分析评价了典型检测设备的应用情况及发展趋势,进一步对路面长期性能预测方法进展及存在的问题进行了分析,为我国公路养护管理相关领域的研究和开发工作提供参考。

海水环境下BFRP筋-海水海砂混凝土粘结耐久性

对BFRP筋-海水海砂混凝土界面粘结耐久性开展长期浸泡侵蚀试验,分析真实海水浸泡后界面粘结性能的长期退化规律,浸泡时间分别是30 d、90 d、180 d、270 d、360 d、450 d、540 d和630 d.基于拉拔试验数据,对真实海洋环境下BFRP筋-海水海砂混凝土的长期极限粘结强度保留率进行模拟预测.结果表明:在真实海水浸泡630 d后,BFRP筋-海水海砂混凝土的极限粘结强度降低了66.13%,且0~270 d退化速率明显高于270 d以后的退化速率.采用Bank模型并引入湿度修正系数,预测50 a后在海洋环境、室外环境及室内环境条件下极限粘结强度保留率分别为31.42%、57.15%和74.85%,为BFRP筋-海水海砂混凝土构件在沿海地区建筑中的应用提供参考.

海洋环境下BFRP筋与混凝土黏结性能及基本锚固长度计算方法研究

本文研究了海水浸泡环境对BFRP(Basalt Fiber Reinforced Polymer)筋与混凝土黏结性能的影响,测试了不同温度(25℃,40℃和55℃)下极限黏结强度随浸泡龄期的变化规律。结合加速腐蚀理论,并考虑环境温度和湿度的影响,对极限黏结强度随服役年限的变化规律进行了预测。参考既有文献中的97个BFRP筋黏结强度试验数据,推导了BFRP筋短期黏结强度计算公式。依据本文理论预测得出的50年设计使用年限下的黏结强度损伤因子,推导了不同环境湿度类别下的锚固长度计算公式。试验结果表明:25℃,40℃和55℃海水浸泡60天后,极限黏结强度分别降低了5.8%、9.1%和13.0%。预测结果表明,在南海年平均温度下,服役50年后,室内环境、一般室外环境和潮湿海洋环境类别下的黏结强度损伤因子分别为0.19、0.32和0.51。本文提出的基本锚固长度设计方法可为相关规范条款的制定提供依据。

FRP筋增强混凝土结构耐久性能研究进展

一般认为在恶劣服役环境下,可利用纤维增强复合材料(FRP)筋替代普通钢筋,从而有效提升混凝土结构的耐久性能。但研究表明,FRP筋并非完全免疫于服役环境,其在腐蚀性环境下的耐久性能一直是困扰FRP筋在土木工程中应用的关键问题之一。文章从三个方面系统梳理了国内外关于FRP筋增强混凝土结构耐久性的研究进展:①在试验研究方面,从FRP筋自身、FRP筋与混凝土黏结以及FRP筋增强混凝土构件三个层次,对近几十年来国内外有关FRP筋增强混凝土结构耐久性能试验研究的进展进行系统的梳理;②在长期性能预测方法方面,对现有的各类FRP筋长期性能预测模型和理论进行梳理;③在设计方法方面,总结目前各国有关FRP筋增强混凝土结构耐久性的设计方法,比较了规范间的差异。文章梳理工作对提升我国FRP筋增强混凝土结构设计水平和推广FRP筋的工程应用,具有重要的参考意义。

真实海水浸泡下FRP筋与海水海砂混凝土的粘结耐久性

在真实海水环境浸泡下对FRP筋与海水海砂混凝土(SWSSC)的界面粘结耐久性能进行了试验研究.试验变量包括FRP筋种类(GFRP筋、BFRP筋和SFCB筋)和浸泡时间(30 d、90 d、180 d和270 d),通过中心拉拔试验对3种筋与SWSSC的界面粘结性能退化进行了对比分析;基于试验数据,对实际服役环境下3种筋的长期极限粘结强度退化进行了预测.结果表明:受海水长期浸泡和不同FRP筋制造工艺差异的影响,GFRP筋表面肋的磨损程度比BFRP筋和SFCB筋的小;BFRP筋和SFCB筋的粘结应力-滑移曲线的残余段波动逐渐减小;BFRP筋和SFCB筋的极限粘结强度退化快于GFRP筋.根据预测结果,给出了海洋环境、室外环境及室内环境下3种筋在设计服役年限所对应的极限粘结强度退化值.

不同种类纤维增强复合材料湿热老化性能对比

为研究碳纤维、玻璃纤维和植物纤维增强复合材料在湿热环境下的耐久性能差异,本文制备了纤维体积分数为60vol%的单向碳纤维/环氧树脂复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)、玻璃纤维/环氧树脂复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)和亚麻纤维/环氧树脂复合材料(Flax fiber reinforced polymer,FFRP),在23℃、37.8℃和60℃下进行了吸水试验,并测试了三种复合材料在厚度方向的膨胀率、拉伸性能和层间剪切性能,同时利用时温等效原理对它们的长期吸水性能及力学性能进行了预测。结果表明,三种复合材料的吸水行为在老化前期均符合Fickian扩散定律,而后期有所偏离。从吸水性能来看,FFRP具有最高的扩散系数、饱和吸水率和膨胀率。从力学性能来看,CFRP的拉伸性能随老化时间的增加几乎不变,而层间剪切强度小幅下降,烘干后其拉伸性能及层间剪切性能与未老化时相同,CFRP在老化过程中未发生不可逆变化。GFRP老化后的拉伸强度和层间剪切强度下降幅度较大,而拉伸模量下降幅度较小,烘干后拉伸性能得到部分恢复,而层间剪切强度则基本未有任何恢复,GFRP在老化过程中发生了玻璃纤维水解及界面脱粘等不可逆变化。由于吸水后亚麻纤维的塑化,FFRP的拉伸强度略微提高,而拉伸模量和层间剪切强度则急剧下降后保持稳定,烘干后,其拉伸强度反而大幅下降,拉伸模量及层间剪切强度则大幅上升,这与水分的塑化作用、纤维及基体的膨胀和降解等变化有关。由三种复合材料的长期性能预测结果可知,CFRP的长期力学性能保持率较好,GFRP的长期力学性能保持率较差,FFRP在拉伸强度保持率方面具有优势,研究结果为湿热环境下工程结构的选材和设计提供了一定的理论依据。

基于平均养护效益模型的养护实施效果评估方法研究

传统的路面养护效益分析方法比较依赖于路面长期性能衰变规律的掌握程度,因此也限制了其适用性。本文提出一种基于平均养护效益(ATE),该模型不再依赖于路面长期性能预测模型,而且可以在养护工程实施之前,对工程实施后的效益进行评估。将基于ATE的实施效果评估方法应用于4种大中修养护措施的实施效果评估中,为养护管理单位选对养护措施的实施效果评估提供理论依据。