考虑耐久性影响的预应力混凝土结构设计研究

论文摘要

预应力技术和高性能材料(高性能混凝土和高强低松弛预应力筋)的结合使得预应力高强混凝土适应预应力结构向大跨、轻质、高强发展的需要。随着高效预应力技术的不断推广应用,其耐久性问题仍是困扰设计人员的重要因素。由于预应力结构所采用的材料及在使用状态下受力性能的不同,它与普通混凝土结构耐久性既存在一定的联系,又有着实质的区别。文中在系统地介绍了高效预应力混凝土的基本概念,发展历史和发展前景,以及国内外混凝土结构与预应力混凝土结构耐久性的研究现状的前提下,主要做了以下几个方面的工作:(1)归纳了发生预应力腐蚀破坏的破坏形态和破坏机理,并分析了产生应力腐蚀破坏的各不利因素,为避免和减少预应力结构发生腐蚀破坏,提高预应力结构耐久性提供了可参考的技术措施:(2)通过对预应力腐蚀机理的分析,找到了影响预应力结构耐久性的主要因素——裂缝,并分析了裂缝对预应力结构在不同条件下的耐久性的不同影响,对裂缝在预应力筋耐久性腐蚀破坏过程中各阶段所起的作用进行了归纳分析。(3)通过对50m跨预应力梁在混凝土养护、预应力张拉和使用阶段的应力、变形试验分析,得到了大型预应力结构混凝土收缩应变的分布,并通过计算得到了混凝土收缩变形对预应力筋的有效预应力的影响(即混凝土收缩和徐变损失),观察了预应力张拉前后裂缝的开展,测定了预应力梁使用阶段梁内的应力分布。(4)利用有限元建模,模拟了预应力混凝土结构预应力张拉过程,并分析了张拉过程中混凝土产生裂缝的部位及解决方法,制定了可行的张拉方案,以减少预应力结构产生初始裂缝,从而出现耐久性腐蚀的可能。(5)通过有限元模型模拟了预应力混凝土梁在使用环境荷载作用下各部位的应力变化,得到了预应力梁中在各个最不利工况下的应力应变以及预应力筋的受力形态变化。(6)通过对已建桥梁的耐久性检测,分析了预应力结构发生耐久性腐蚀破坏的各个影响因素,给出了一套可行的耐久性评定方案,并对已建结构的使用寿命进行了推定。(7)通过有限元建模,采用温度应力模拟混凝土结构收缩,分析了大型预应力地下室无梁楼盖在混凝土收缩过程中的应力应变,找出了最大拉应变的位置,并推导了了考虑混凝土收缩应力影响的预应力混凝土结构设计统一公式,加大了现行规范中公式的使用范围,为大型预应力结构的合理设计提供了方便可行的设计方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 高效预应力混凝土结构的发展
• §1.2 预应力混凝土结构的耐久性研究现状
• §1.3 本文主要工作
• 参考文献
• 第二章 预应力结构的腐蚀破坏机理分析
• §2.1 引言
• §2.2 应力腐蚀的理论研究
• §2.3 预应力结构发生应力腐蚀的原因
• §2.4 结语
• 参考文献
• 第三章 裂缝状态下预应力混凝土结构耐久性
• §3.1 裂缝状态下预应力筋腐蚀的机理
• §3.2 裂缝对预应力筋腐蚀的影响
• §3.3 开裂后预应力混凝土结构耐久性的影响因素
• §3.4 本章结论
• 参考文献
• 第四章 预应力混凝土梁收缩徐变应力损失的测定
• §4.1 概述
• §4.2 试验目的
• §4.3 试验内容
• §4.4 试验方法与测试手段
• §4.5 试验结果分析
• §4.6 理论分析
• §4.7 本章结论
• 参考文献
• 第五章 预应力混凝土结构的耐久性评定
• §5.1 引言
• §5.2 耐久性检测
• §5.3 静载试验
• §5.4 有限元分析
• §5.5 病害原因分析
• §5.6 计算校核
• §5.7 本章结论
• 第六章 考虑收缩的大型连续地下室结构预应力设计方法
• §6.1 概述
• §6.2 大型连续地下室结构的收缩模型
• §6.3 考虑收缩的预应力设计
• §6.4 后浇带的设置及预应力跨后浇带的布置
• §6.5 实例计算
• §6.6 本章结论
• 参考文献
• 第七章 结论与展望
• §7.1 结论
• §7.2 创新点
• §7.3 展望
• 硕士在读期间发表的论文
• 致谢