預應力混凝土構件的腐蝕疲勞損傷行為與時變抗力預計

《預應力混凝土構件的腐蝕疲勞損傷行為與時變抗力預計》是依託中國礦業大學，由李富民擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：預應力混凝土構件的腐蝕疲勞損傷行為與時變抗力預計
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李富民
• 依託單位：中國礦業大學

項目摘要

許多預應力混凝土結構須要承受疲勞荷載與腐蝕環境的共同作用，這將導致鋼筋和粘結髮生不收斂的腐蝕疲勞耦合損傷，結構抗力因此而不斷退化。現有腐蝕疲勞問題的研究都是基於先腐蝕再快速疲勞或同時快速腐蝕疲勞兩種加速試驗手段，這難以模擬實際情況下腐蝕和疲勞長期耦合、互相促進而形成的慢速進行性損傷。本項目以氯鹽腐蝕環境為背景，以有粘結鋼絞線預應力混凝土結構為對象，基於長期腐蝕疲勞試驗模擬，結合有限元分析和理論研究，考慮腐蝕與疲勞二者的作用強度搭配水平及耦合作用時間影響，考慮鋼絞線材料特殊微觀結構特徵及其影響下的典型坑蝕特徵和力學回響特徵，考慮腐蝕疲勞損傷及抗力退化的隨機特性，研究鋼絞線及其粘結的腐蝕疲勞損傷特徵和演化模型，獲得鋼絞線及其粘結以及受彎構件的抗力時變規律與機率模型。這將為完善預應力混凝土結構全壽命工作性態預計及設計理論、推動混凝土結構技術套用與發展、確保重大土木工程安全使用提供基礎理論依據。

結題摘要

許多預應力混凝土結構須要承受疲勞荷載與腐蝕環境的共同作用，這將導致鋼筋和粘結髮生不收斂的腐蝕疲勞耦合損傷，結構抗力因此而不斷退化。本項目之前有關腐蝕疲勞問題的研究都是基於先腐蝕再快速疲勞或同時快速腐蝕疲勞兩種加速試驗手段而開展的，這難以模擬實際情況下腐蝕和疲勞長期耦合、互相促進而形成的慢速進行性損傷。 本項目在深入梳理預應力混凝土結構耐久性研究體系的基礎上，以氯鹽腐蝕環境為主要背景，以有粘結鋼絞線預應力混凝土結構（含地面預應力混凝土結構和地下預應力錨索結構）為對象，首先研發了獨特的、適合於預應力混凝土構件長期腐蝕疲勞共同作用之試驗模擬的成套技術及其理論支撐，在此基礎上，通過長期腐蝕疲勞試驗模擬和理論分析，考慮腐蝕與疲勞二者的作用強度搭配水平及耦合作用時間影響，考慮鋼絞線材料特殊微觀結構特徵及其影響下的典型坑蝕特徵和力學回響特徵，獲得了疲勞耦合下鋼絞線的腐蝕損傷特徵及演化規律、腐蝕耦合下鋼絞線的疲勞損傷特徵及演化規律、以及腐蝕疲勞損傷鋼絞線的受拉性能退化特徵；獲得了腐蝕鋼絞線與混凝土的靜力粘結性能退化特徵以及鋼絞線與混凝土的粘結腐蝕疲勞壽命退化模型；獲得了腐蝕鋼絞線預應力混凝土梁的彎曲疲勞性能退化特徵；考察了腐蝕環境下預應力錨索結構的靜力工作性能退化行為，獲得了氯鹽環境下錨索內錨段腐蝕速率及索體受拉強度預計模型、以及氯鹽環境和硫酸鹽環境錨索結構錨固性能退化規律及模型；獲得了氯鹽環境下後張預應力錨固體系的腐蝕特徵。這些成果對完善預應力混凝土結構全壽命工作性態預計及設計理論、推動混凝土結構技術套用與發展、確保重大土木工程安全使用具有理論和技術參考價值。 然而，作為基礎性、先行性研究項目，時至結題仍存在一些沒有很好解決的困難，主要體現在腐蝕耦合下疲勞損傷定量模型研究中，原因在於疲勞損傷定位和定量的聲發射監測存在瓶頸。目前，課題組仍在努力設法克服上述困難以繼續完善此項研究工作；同時，在本項目已經獲得的研究成果的基礎上，今後仍將進一步擴展研究對象、考慮複雜構造問題、發展試驗模擬技術以及數值模擬技術，以期使該項目獲得更為深入的研究成果。