无粘结预应力混凝土结构的疲劳与耐久性研究

无粘结预应力混凝土比后张有粘结预应力混凝土施工简便，而且可以避免后张有粘结预应力混凝土孔道灌浆不密实导致结构耐久性降低的问题，在工程应用中更具优势。但无粘结预应力钢筋的拉力全部依靠锚固区传递到混凝土上，对锚固区的可靠性要求更高，控制截面设计与孔道全长范围内无粘结预应力钢筋的材料性能有关，也导致结构可靠度的降低。无粘结预应力混凝土广泛应用于工程的时间不到50年，其耐久性如何有待进一步研究。无粘结预应力混凝土在桥梁等承受动荷载的结构中，其疲劳性能也是工程应用关注的焦点。因此本项目通过工程调查和概率分析等手段研究无粘结预应力混凝土中无粘结钢筋及其锚固区的可靠度设计方法；通过氯离子扩散和快速冻融试验研究无粘结钢筋及其锚固区的耐久性设计措施；通过疲劳对比试验研究无粘结预应力混凝土与后张有粘结预应力混凝土疲劳性能的差异，确定其疲劳设计方法。

针对缆索支承型结构桥梁的主要病害，进行环境腐蚀条件下缆索构件腐蚀疲劳机理与耐久性研究。探索缆索构件疲劳损伤随环境参数以及时间变化的函数关系，建立腐蚀环境下现役大跨桥梁缆索构件耐久性评估的有效方法，并形成有关软件。内容包括：1）腐蚀条件下缆索耐久性分析的概率断裂力学方法研究；2）研究缆索构件金属基体、防腐层失效等与构件疲劳损伤之间的关系，进行加速环境谱的编制方法研究和缆索构件加速腐蚀试验研究；3）缆索构件疲劳疲劳理论与寿命预测方法研究；4）结合健康监测系统数据和日常检测数据，进行交通荷载、环境荷载、环境腐蚀疲劳等变量的概率分布特性研究，并进行大跨桥梁缆索耐久性评估方法研究，并编制有关计算软件。.目前关于环境腐蚀条件下大跨桥梁结构耐久性研究很少。而国内许多大跨桥梁已经进入10-20年区的缆索病害期，本项目研究内容是大跨桥梁运营养护管理中亟待解决的问题。

本书提炼了各种海工混凝土耐久性技术及防护措施在工程应用实践中的成熟经验和科研心得，展示了我国在大型海工工程混凝土结构耐久性研究中的最新科技成果，以期更好地推进和发展高性能海工混凝土、海工混凝土结构耐久性及防腐措施、海工混凝土结构耐久性评测与寿命评估等技术。

针对大跨缆索支承型结构桥梁的主要病害，进行了环境腐蚀条件下缆索构件腐蚀疲劳机理与耐久性研究。探索了缆索构件疲劳损伤随环境参数以及时间变化的函数关系，建立了腐蚀环境下现役大跨桥梁缆索构件耐久性评估的方法，并形成有关软件。内容包括：（1）分析了钢丝蚀坑几何形态参数的随机分布特征，基于分形理论计算分析了桥梁高强钢丝蚀坑形态概率分布特征，建立了钢丝蚀坑损伤以及桥梁缆索腐蚀损伤的表征模型。（2）研究分析了钢丝主要力学性能随腐蚀程度的变化规律，建立了钢丝力学性能指标与蚀坑参数之间的关系。（3）引进蚀坑等效裂纹折减系数，建立了吊索承载力安全性能评估的工程断裂力学方法。（4）研究缆索构件金属基体、防腐层失效等与构疲劳损伤之间的关系，基于大跨悬索桥吊杆钢丝破坏的寿命历程，建立腐蚀环境下缆索构件疲劳寿命预测方法。（5）建立了大跨桥梁构件加速腐蚀当量环境谱的编制方法。结合大跨桥梁健康监测系统数据，研究了交通荷载、环境荷载等变量的概率分布特性，建立了大跨桥梁缆索耐久性评估方法，编制了有关软件。 本项目内容是大跨桥梁运营养护管理与监测分析中亟待解决的问题，属于开拓性工作。 2100433B