酸雨環境下受腐蝕鋼筋混凝土橋樑抗震性能研究

《酸雨環境下受腐蝕鋼筋混凝土橋樑抗震性能研究》是依託哈爾濱工業大學，由張英姿擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：酸雨環境下受腐蝕鋼筋混凝土橋樑抗震性能研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張英姿

項目摘要

處於酸雨地區的鋼筋混凝土橋樑在服役過程中不可避免地遭受酸雨的侵蝕、乾濕交替影響及荷載的長期作用，造成材料、構件及結構發生損傷並逐步積累擴大，導致其抗震能力逐漸下降，存在著嚴重的工程隱患。因此確定酸雨地區在役鋼筋混凝土橋樑的動力性能演化規律，預測其剩餘壽命，合理評估其抗震性能的研究工作迫在眉睫。本課題旨在遵循材料-構件-結構的研究思路，並著眼於實際工程套用，將試驗研究，理論分析及有限元數值模擬相結合。首先建立受酸雨腐蝕混凝土材料應變率相關的本構關係及鏽蝕鋼筋混凝土橋墩恢復力模型，其次通過酸雨侵蝕不同程度下橋墩受力過程的試驗分析和破壞分析及結構模型數值仿真模擬，探討在役鋼筋混凝土簡支梁橋在地震荷載作用下的損傷演變機理和失效模式，從而揭示酸雨環境下受損鋼筋混凝土簡支梁橋的抗震性能變化規律，並提出其抗震性能評估方法，為酸雨地區在役鋼筋混凝土橋樑制定合理的維修加固決策提供依據。

結題摘要

處於酸雨地區的鋼筋混凝土橋樑在服役過程中不可避免地遭受酸雨的侵蝕、乾濕交替影響及荷載的長期作用，造成材料、構件及結構發生損傷並逐步積累擴大，導致其抗震能力逐漸下降，存在嚴重的工程隱患。本課題旨在遵循材料-構件-結構的研究思路，並著眼於實際工程套用，將試驗研究，理論分析及有限元數值模擬相結合。 首先對4種應變率下受酸雨不同腐蝕時間的混凝土進行了抗壓性能試驗研究。 其次對鏽蝕鋼筋和受腐蝕混凝土之間的粘結性能進行了初步探討。研究結果表明：與靜載相比，載入速率為10-4 s-1時鏽蝕鋼筋與混凝土的粘結強度提高；當載入速率提高到一定值（10-3 s-1-10-2s-1）時，鋼筋與混凝土的粘結強度降低，致使試件在較小荷載作用下便發生破壞。 再者對受腐蝕鋼筋混凝土壓彎構件恢復力模型骨架曲線參數確定方法進行分析。提出了受腐蝕鋼筋混凝土壓彎構件恢復力模型的骨架曲線參數確定方法，並通過試驗實例對所建模型進行了驗證，結果表明理論模型計算結果與試驗結果吻合較好。然後將試驗結果、理論分析及有限元數值模擬相結合，引入混凝土材料試驗結果對受酸雨腐蝕鋼筋混凝土簡支梁橋進行了有限元數值模擬。研究發現當鋼筋鏽蝕率增大到一定值後，混凝土強度的退化對受腐蝕簡支梁的極限承載能力的影響幾乎可以忽略，鋼筋鏽蝕率占主導作用，隨鋼筋鏽蝕率的增加與混凝土強度減小，簡支梁裂縫逐漸向跨中聚集，破壞將從延性轉為向脆性。最後對在役鋼筋混凝土橋樑抗震性能進行了初步研究，建立了有限元模型，對鋼筋混凝土橋墩進行非線性靜力推覆分析，結果表明：鋼筋鏽蝕將大大降低鋼筋混凝土橋墩的抗震性能，甚至導致橋樑抗震性能失效；當鋼筋鏽蝕程度一定時，混凝土保護層剝落不同厚度對橋墩抗震性能有一定的降低作用；相對於混凝土保護層剝落厚度對橋墩抗震性能影響而言，鋼筋鏽蝕對橋墩的抗震性能劣化起主導作用，但混凝土保護層剝落將加速鋼筋鏽蝕，進一步降低橋墩承載力和延性。