《波浪作用下海工混凝土結構動態損傷試驗研究》是依託江蘇大學，由陳妤擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：波浪作用下海工混凝土結構動態損傷試驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳妤
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在海洋及港口工程中，關於海工混凝土結構動態損傷演化機理的探討已逐步引起相關學者的關注。本項目在申請人前期研究的基礎上，選擇沿海橋樑為研究對象，開展模擬波浪作用下混凝土結構動態損傷試驗，進而揭示海工混凝土結構內部動態損傷演化規律。主要內容有：重點開展波浪作用與鋼筋鏽蝕條件下，考慮其耦合效應影響的海工混凝土結構動態損傷試驗方法研究；運用光纖光柵感測技術，測試海工混凝土動態應變以及鋼筋銹脹應變；建立海工混凝土結構損傷衰減動力回響方程，探索結構動態損傷衰減機制；基於應變損傷理論以及分形理論，提出考慮動態損傷細觀特徵描述與巨觀損傷特性分析的動態損傷變數，構建宏－細觀結合的結構動態損傷演化方程與動態損傷本構關係，提出便於工程實用的海工結構動態損傷評價指標。相關研究成果可為後期該類結構健康監測、損傷評估以及安全預警提供理論與方法，並為相關規範的修改與完善提供依據。
結題摘要
海工混凝土結構由於長期海水中氯離子的侵蝕及波浪等外荷載的循環衝擊作用導致混凝土內部損傷嚴重，從而結構承載力降低引發耐久性不足的問題。其中一方面鋼筋鏽蝕產生的損傷會隨著鏽蝕程度的加深而變化，另外一方面隨著外荷載的作用使得混凝土內部微裂縫生成、擴展直至形成巨觀裂縫，兩方面作用損傷不斷累積而具有一定的變化規律，因此研究海工混凝土構件的損傷演化規律很有必要，可以為該類結構的損傷評估、承載力預估、健康監測與安全預警提供基礎。課題組基於連續介質損傷及彈性力學理論，建立了海工混凝土在波浪荷載與鋼筋鏽蝕狀態下的動態損傷方程，並開展相關試驗探究混凝土的損傷演化規律，主要有：（1）提出了波浪作用下海工混凝土動態損傷方程。基於連續介質損傷理論，利用殘餘應變值為損傷變數建立荷載引起的損傷方程；考慮到兩者之間相互影響的作用，研究以荷載損傷為主，鏽蝕損傷為輔，加入鏽蝕損傷影響係數分析鏽蝕損傷對荷載損傷發展產生的影響。（2）開展了波浪作用下海工混凝土構件動態損傷試驗。基於線性波理論，利用Morison方程計算波浪力，將其簡化為簡諧波的循環荷載進行試驗研究；並先後開展了鋼筋鏽蝕試驗、疲勞載入試驗和承載力試驗，研究不同鏽蝕率及載入頻率對試件損傷發展的影響。結果表明：試件在模擬波浪的循環荷載作用下荷載損傷度呈普遍的三階段規律，且在前兩階段內荷載損傷度隨作用次數變化呈對數型分布；鋼筋鏽蝕損傷越大，對荷載損傷的發展影響越大；設計的兩種載入頻率對荷載損傷發展影響區別不大。（3）探討了波浪作用下海工混凝土墩柱的承載力退化性能研究。混凝土的損傷必然導致構件的承載力退化，基於本文試驗數據，定義承載力損失度DF為承載力損失量與完好相同構件的承載力比值，其與荷載損傷度D間呈良好的指數型關係，即DF隨D的增大而增大，且DF隨D的變化具有明顯的階段性。相關研究成果為海工混凝土結構耐久性提供理論基礎。
