简支梁-CRTSⅡ型板式无砟轨道制动力影响因素研究

以沪昆高铁上某12跨32m双线简支箱梁为工程背景,建立了考虑钢轨-轨道板-底座板-梁体-墩台的桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道有限元模型,系统的探讨了制动力作用下CRTSⅡ型无砟轨道与简支梁桥相互作用的影响因素:道床板伸缩刚度、滑动层摩擦系数、扣件纵向阻力、剪力齿槽设置与否、墩台刚度及摩擦板长度等。得到的主要结果包括:道床板伸缩刚度折减越多,钢轨应力越大,轨道板和底座板纵向力越小;滑动层摩擦系数改变对底座板与桥梁受力有明显影响;扣件纵向阻力的改变仅对钢轨纵向力及变形有影响;剪力齿槽的设置可显著增加桥台受力;墩台刚度越大,墩台所受纵向力明显增加;对于桥上制动,摩擦段长度取75m可有效保证制动力的传递。     

基于锈胀开裂路径的混凝土构件耐久性能概率预测模型及应用

基于混凝土锈胀开裂过程的随机性,提出了一种预测钢筋锈蚀程度、锈胀裂缝开展状况及承载力退化程度时变特性的路径概率模型,并编制了计算程序,能有效评估和预测氯离子侵蚀、混凝土碳化及两者耦合作用环境下钢筋锈蚀状况、锈胀裂缝宽度开展及构件承载力退化程度在不同时段的概率分布,实现了混凝土构件从有害物质侵蚀、钢筋锈蚀、混凝土开裂、钢筋锈蚀加剧、混凝土裂缝宽度增大到构件承载力下降的性能劣化全过程的数值模拟。可预测的性能特征参数包括钢筋样本锈蚀百分比,锈蚀率,混凝土开裂面积百分比,裂缝宽度及构件承载力退化百分比。预测结果与现场检测获得的统计结果吻合良好,验证了该模型的可靠性和有效性。图18表5参18     

桥上CRTS Ⅱ型无砟轨道结构特征及温度测试技术

桥上CRTSⅡ型纵连板式无砟轨道技术的突出特点即设计了主要承受轴向荷载的纵向连续底座板结构。由于混凝土材料导热性能较差,与外界环境热交换过程中,无砟轨道内部存在着非线性温度梯度,导致轨道板反复翘曲变形,引起轨道板-砂浆层界面离缝。为研究桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道温度场随时间变化规律,提出一整套桥上无砟轨道温度场测试技术,包括轨道内部温度传感器的设置位置和埋设方法、数据线路布置方式,以及数据传输设备。采用该技术已对无砟轨道温度场开展了长期监测,测试表明,测点地区无砟轨道顶面最高温度出现在午后15:30左右,最低温度出现在凌晨6:00,轨道板内部温度相比表面存在一定滞后,其最大温差可达5.6℃。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道板局部锈胀裂耐久性寿命预测

以CRTSⅡ型无砟轨道板局部出现顺筋锈胀裂缝作为耐久性极限状态,在相关模型基础上提出假缝处钢筋锈蚀发展的"两阶段"实用模型,并按照"全年锈蚀深度等效"的原则确定不同区域温湿度谱下的锈蚀速度向标准温湿度谱、标准锈蚀速度进行转化的当量关系,为不同地区自然环境下轨道板结构中钢筋腐蚀速度及其耐久性寿命提供了较为实用的预测方法。以京沪铁路沿线具有代表性的北京、徐州、上海三大城市为例对各类环境下轨道板假缝处的钢筋锈蚀速度和局部锈胀裂耐久性寿命进行了预测,并建议:对通过假缝的上层纵向钢筋采取表面涂刷环氧树脂或沥青漆等措施进行防锈处理以延长无砟轨道结构的耐久性寿命。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道长桥底座板后浇带施工技术研究

长桥底座板通过设置临时端刺区后浇带实现长桥底座板多单元同时施工,达到缩短工期的目的。常规区后浇带和钢筋搭接后浇带,实现长桥底座板混凝土温度应力及变形应力的放散。钢板连接器后浇带实现长桥底座板施工单元之间的张拉连接,使施工期间的底座板形成一个无缝的整体型受力构件。通过对京沪高铁CRTSⅡ型无砟轨道长桥底座板后浇带施工工艺研究、施工工艺优化验证,为CRTSⅡ型无砟轨道总结出了一套成熟的长桥底座板后浇带施工工艺。     

CRTS Ⅲ型板式无砟轨道底座板开裂原因分析与预防措施

随着CRTSⅢ型板式无砟轨道修建里程逐年增长,钢筋混凝土底座板容易开裂。底座板裂缝的出现将导致混凝土和钢筋容易受到外界环境侵蚀,严重影响耐久性。文中探明底座板开裂的原因,进而提出有针对性的预防措施。     

氯盐和冻融循环复合作用对浅埋公路隧道安全性能的影响

对氯盐和冻融循环复合作用后V级围岩中埋深为10 m的隧道,运用同济曙光软件建立荷载—结构法拉压弹簧模型进行分析计算.计算表明:1)随着环向裂缝宽度(钢筋锈蚀程度的增加)以及纵向裂缝深度的增加,隧道安全性能逐渐降低;2)衬砌具有相同钢筋锈蚀程度和纵向裂缝深度时,拱顶处病害比拱腰处病害对隧道安全性能的影响大;3)当环向裂缝宽度小于0.2 mm时,环向裂缝宽度的变化对隧道衬砌安全性能影响不大.     

混凝土中钢筋锈蚀深度预测模型

通过对在自然环境下经历2 a干湿循环作用的锈蚀钢筋混凝土试件的试验研究,探讨了保护层锈胀开裂后钢筋的锈损程度及其影响因素.依据试验结果,运用数理统计相关知识,对试件的锈蚀特征进行分析,建立了与保护层厚度、表面裂缝宽度、钢筋直径、混凝土强度等级及箍筋间距相关的混凝土中钢筋锈蚀深度预测模型;对模型进行参数敏感性分析表明,表面纵向锈胀裂缝宽度是影响钢筋锈蚀深度的最主要因素,除其他因素外,箍筋间距对纵向钢筋锈蚀深度也具有一定影响,且随箍筋间距减小影响程度逐渐显著;经试验验证,所建立模型具有较强的适用性.     

基于锈胀裂缝的锈蚀梁钢筋锈蚀率计算

根据钢筋混凝土梁锈胀开裂的特点,考虑钢筋锈蚀不均匀性,对锈胀裂缝宽度实测值进行修正。结合对钢筋锈蚀开裂后锈蚀物体积膨胀的量化分析,得到了混凝土开裂后的钢筋锈蚀率基于锈胀裂缝宽度的计算模型,并通过电解液加速锈蚀方法对配筋混凝土试块进行加速腐蚀试验,拟合出了实用的锈蚀率计算式。采用7根钢筋混凝土梁的电解液加速腐蚀试验进行验证。结果表明：锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率近似呈线性变化;在钢筋不均匀锈蚀的情况下,采用间接法计算得到的钢筋最大锈蚀率与试验平均锈蚀率的比值在1.4~2.4之间,与实际情况符合较好。     

桥上CRTSⅡ无砟轨道底座板张拉施工技术

结合工作经验,详细介绍了桥上CRTSⅡ无砟轨道混凝土底座板施工中的张拉过程,工程实践证明：底座板施工中张拉环节非常重要,应加强质量控制,以确保底座板张拉质量符合设计要求。     

桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道底座板施工技术研究

主要阐述了CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板的施工技术,介绍了施工前的准备工作,并对钢筋、剪力钉及钢板连接器施工,底座板混凝土的浇筑等作了深入研究,对以后同类工程具有一定参考意义。     

锈损不锈钢钢筋混凝土梁受弯性能退化试验研究

为了得到海洋环境下不锈钢钢筋混凝土梁的服役性能演变规律,给结构性能评价和使用寿命评估提供可靠数据,采用加速锈蚀试验方法获取了不同锈蚀状态的不锈钢钢筋混凝土梁,开展了受弯性能试验研究,测试了纵筋的质量锈蚀率、主裂缝区域的纵筋锈蚀率和锈胀裂缝宽度,探讨了锈蚀对受弯梁破坏模式、裂缝开展和承载力的影响规律,并对不锈钢钢筋与普通钢筋混凝土梁的锈蚀特征与承载力的差异性及其主要原因加以分析。结果表明：相比普通碳素钢,不锈钢钢筋锈后形态更倾向于坑蚀,因而在相同的质量锈蚀率下,不锈钢钢筋混凝土梁承载力退化更为严重;不锈钢中铁元素含量较低,在相同的锈蚀时间下不锈钢锈蚀产物膨胀率较小,使得不锈钢钢筋混凝土构件的锈胀裂缝发展较为缓慢;由于锈胀裂缝的存在,受拉混凝土极易大块剥落,裂缝发展迅速;影响不锈钢钢筋混凝土梁受弯承载力的最主要因素是主裂缝附近区域内的不锈钢钢筋局部锈蚀率。不考虑不锈钢钢筋的非线性强化,基于锈蚀钢筋名义强度和平截面假定得到了不锈钢钢筋混凝土梁受弯承载能力计算模型,采用该模型得到的计算值与试验结果吻合较好,模型可以很好地反映锈损梁的受弯性能退化规律。     

高速铁路混凝土桥面底座板的施工技术

目前,我国高速铁路桥梁上应用比较广泛的是CRTSⅡ型无碎轨道技术,然而该技术还存在一些尚需改进的地方。本文详细阐述了CRTSⅡ型无碎轨道底座板的特点与CRTSⅡ型无碎轨道底座板施工技术与方法,以供相关工程参考。     

带横向荷载裂缝钢筋混凝土梁的钢筋锈蚀形态研究

对荷载作用下恒电流通电锈蚀的带荷载裂缝钢筋混凝土梁进行研究,绘制通电锈蚀前后横向裂缝和顺筋锈胀裂缝分布图,探究横向荷载裂缝对通电锈蚀过程及锈胀裂缝开展的影响。通过三维激光扫描对锈蚀钢筋表面特征进行分析,对比通电锈蚀和自然锈蚀条件下钢筋锈蚀的纵向不均匀性和锈胀裂缝发展。研究发现,通电锈蚀和自然锈蚀下,横向裂缝的存在都会加速该处钢筋的锈蚀截面损失,但通电锈蚀下横向裂缝处的钢筋会出现明显的“颈缩”现象。钢筋截面周长锈蚀率和截面锈蚀率的分布规律相同,截面周长锈蚀率同样可以较好地反映钢筋锈蚀程度。通电锈蚀和自然锈蚀钢筋的平均截面面积与最小截面面积的比值能反映钢筋锈蚀的不均匀性,其值满足Gumbel分布。     

带横向荷载裂缝钢筋混凝土梁的钢筋锈蚀形态研究

对荷载作用下恒电流通电锈蚀的带荷载裂缝钢筋混凝土梁进行研究,绘制通电锈蚀前后横向裂缝和顺筋锈胀裂缝分布图,探究横向荷载裂缝对通电锈蚀过程及锈胀裂缝开展的影响。通过三维激光扫描对锈蚀钢筋表面特征进行分析,对比通电锈蚀和自然锈蚀条件下钢筋锈蚀的纵向不均匀性和锈胀裂缝发展。研究发现,通电锈蚀和自然锈蚀下,横向裂缝的存在都会加速该处钢筋的锈蚀截面损失,但通电锈蚀下横向裂缝处的钢筋会出现明显的"颈缩"现象。钢筋截面周长锈蚀率和截面锈蚀率的分布规律相同,截面周长锈蚀率同样可以较好地反映钢筋锈蚀程度。通电锈蚀和自然锈蚀钢筋的平均截面面积与最小截面面积的比值能反映钢筋锈蚀的不均匀性,其值满足Gumbel分布。     

带横向荷载裂缝钢筋混凝土梁的钢筋锈蚀形态研究

对荷载作用下恒电流通电锈蚀的带荷载裂缝钢筋混凝土梁进行研究,绘制通电锈蚀前后横向裂缝和顺筋锈胀裂缝分布图,探究横向荷载裂缝对通电锈蚀过程及锈胀裂缝开展的影响。通过三维激光扫描对锈蚀钢筋表面特征进行分析,对比通电锈蚀和自然锈蚀条件下钢筋锈蚀的纵向不均匀性和锈胀裂缝发展。研究发现,通电锈蚀和自然锈蚀下,横向裂缝的存在都会加速该处钢筋的锈蚀截面损失,但通电锈蚀下横向裂缝处的钢筋会出现明显的“颈缩”现象。钢筋截面周长锈蚀率和截面锈蚀率的分布规律相同,截面周长锈蚀率同样可以较好地反映钢筋锈蚀程度。通电锈蚀和自然锈蚀钢筋的平均截面面积与最小截面面积的比值能反映钢筋锈蚀的不均匀性,其值满足Gumbel分布。     

钢-混凝土组合梁负弯矩区锈蚀规律试验研究

通过试验研究钢-混凝土组合梁在负弯矩作用下,混凝土板内裂缝的开展机理。采用盐水喷雾、干湿循环的方式加速带裂缝的组合梁内栓钉以及钢筋的锈蚀,研究了组合梁负弯矩区混凝土板的裂缝对栓钉、钢筋锈蚀分布的影响。结果表明:混凝土面板的横向裂缝往往发生于存在横向钢筋的薄弱位置处,而该位置处钢筋和栓钉的锈蚀率均较大。     

底面受约束的混凝土板温度裂缝分析

应用有限单元法模拟了底面受约束的混凝土板在外界气温骤降过程中裂缝开展过程,并分析了温度对裂缝宽度的影响因素。分析结果表明:在气温骤降作用下,裂缝的最大宽度不一定出现在气温骤降作用结束时,有可能出现在中间某一时刻;最低气温持续时间越长,降温速率越小,相应的最大裂缝宽度越大;温度裂缝最大宽度未必随着温降值的增大而增大;在气温骤降过程中出现的最大裂缝宽度是短暂的;随着钢筋用量的增多,最大裂缝宽度减小,裂缝条数增多;随着混凝土板截面尺寸的增大,最大裂缝宽度也相应的增大;当保护层增大时,混凝土板表面处最大裂缝增大。     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁承载力分析

锈蚀钢筋混凝土深梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低,混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关,本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土深梁的抗弯承载力的降低;再在梁-拱共同作用抵抗剪力的机制上,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁的抗剪承载力,进而提出了无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁的承载力计算公式。     

大气环境下锈蚀钢筋混凝土外伸梁力学性能试验研究

对大气环境中9根钢筋混凝土外伸梁进行试验,研究结果表明:箍筋比纵向钢筋更容易锈蚀;当锈蚀率低于5%时,在受弯过程中仍较好地符合平截面假定;锈蚀梁不存在明显的屈服点;锈蚀导致粘结力的下降,从而引起梁的刚度下降,平均裂缝间距增加。在锈蚀率相同的情况下,顺筋裂缝数量越多,梁的承载能力越低;顺筋裂缝宽度越大,梁的承载能力越低。正弯矩区和负弯矩区承载力下降程度分别是锈蚀率的1.7倍～2.5倍和1倍左右,主要是因为正弯矩区的裂缝数量和裂缝宽度要大。