波浪作用下海工混凝土墩柱轴心受压承载力试验研究

发布时间：2020-04-01 15:20

【摘要】：近年来,沿海城市经济发展较为迅速,但复杂的海洋环境使得海工混凝土墩柱的承载力急剧退化,严重影响上部结构的安全,因此开展海工混凝土墩柱承载力试验研究具有一定的现实意义。本文在国家自然基金项目波浪作用下海工混凝土结构动态损伤试验研究(51508234)的资助下,开展了相关试验研究,主要内容如下:(1)基于莫里森方程,当波长、波高、建筑前水深、基床上水深均满足一定的限定条件下时,波浪荷载可近似简化成正弦式疲劳荷载。(2)通过墩柱持续加载下的通电加速锈蚀试验,以及后续的疲劳试验和轴心受压加载试验,分析了钢筋腐蚀电流密度的发展规律,混凝土残余应变和裂缝宽度的变化规律以及承载力退化规律,结果表明质量锈蚀率均低于理论锈蚀率;疲劳过程中,墩柱的残余应变和裂缝宽度的退化规律十分接近,锈蚀率对两者的影响较大,当目标锈蚀率为10%时,疲劳加载频率对两者几乎无影响;加压过程中,墩柱发生脆性破坏,锈蚀率严重影响墩柱承载力,极限应变和泊松比,但疲劳加载频率对以上三者均影响甚微。(3)基于混凝土结构设计规范,钢筋的疲劳S-N曲线对数方程,P-M线性累积损伤理论以及一些学者提出的包括钢筋屈服强度退化公式,钢筋混凝土协同工作系数,质量锈蚀率和截面锈蚀率关系方程,提出疲劳荷载后锈蚀钢筋混凝土墩柱的轴心受压承载力计算公式,本文以及一些学者的试验值与按公式计算得到的理论值基本吻合,提出钢筋锈蚀影响系数,对承载力计算公式进行修正。(4)基于泰州市某化工厂的框架柱加固修复案例,对本文体提出的承载力公式中的某些参量作一定调整,计算框架中柱在各个阶段的承载力,与锈蚀钢筋混凝土柱承载力估算软件的结果对比,发现除了加固后框架中柱的承载力对比有偏差外,其余阶段的承载力数值相当接近。(5)基于连云港69号泊位码头相关的检测分析,提出了波浪荷载下钢筋应力的计算公式,扩大了锈蚀率和裂缝宽度的变化范围,估算了2008年和2019年连云港码头墩柱的承载力,并介绍了一些墩柱监测和防护技术。
【图文】：

复杂的海洋环境会给这些结构带来不同程度的损伤，当累积损伤的总和超过结构所能的承受范围时就引发安全事故，给人民的生命和财产都造成重大的损失，因此，国家对于重要的海港基础设施建设提出了更高的要求，狠抓建设质量，，紧控建设成本。但是对于结构的耐久性却重视不足，对于结构运营期间的维修养护也未充分考虑，控制结构在各个阶段的质量和成本以及最大化服役期限是每个港口工程的理想目标，而了解结构性能的退化规律对现有结构状态的检测，具有基础性的意义。众所周知，钢筋混凝土应用如此普遍的原因主要是得益于两种材料特性的互补充分发挥了各自的强度优势，然而在波浪动力荷载，生物腐蚀和氯盐侵蚀等各种物理化学作用下，结构的耐久性会严重退化，从而降低构件的承载力。日益严峻的耐久性问题逐步得到重视，大量学者展开了研究，一致认为钢筋锈蚀是诱导结构承载力退化的最主要因素，我国建成多年的港口码头大都出现了严重的损伤一般表现为混凝土保护层的脱落和裸露钢筋锈蚀，如下图 1.1 所示。

图 1.2 化学锚栓持续受拉装置ig.1.2 Sustainable tension devic簧加载装置，对三个混凝变形会产生应力松弛问题图 1.3。图 1.3 碟型弹簧加载装置Fig.1.3 Disk spring loading dev杠杆式反力架，对三根 G
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU375

【参考文献】

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本文编号：2610627