盐雾与疲劳耦合下预应力箱梁氯离子扩散特性研究

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1、硕士学位论文盐雾与疲劳耦合下预应力箱梁氯离子扩散特性研究CHLORIDEDIFFUSIONCHARACTERISTICSOFPRESTRESSEDBEAMBOXUNDERCOUPLEDSALTFOG-FATIGUEEFFECTS段一鸣哈尔滨工业大学2015年6月中国图书分类号：TP528.57学校代码：10213国际图书分类号：624.014密级：公开工程硕士学位论文盐雾与疲劳耦合下预应力箱梁氯离子扩散特性研究硕士研究生：段一鸣导师：贾立哲副教授申请学位：工学硕士学科：结构工程所在单位：土木工程系答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classi

2、fiedIndex：TP528.57U.D.C.:624.014DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringCHLORIDEDIFFUSIONCHARACTERISTICSOFPRESTRESSEDBEAMBOXUNDERCOUPLEDSALTFOF-FATIGUEEFFECTSCandidate：DuanYimingSupervisor：Assoc.Prof.JiaLizheAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：StructureEngineer

3、ingAffiliation：DepartmentofCivilEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要预应力跨海铁路桥的箱梁位于盐雾区，工作环境极其恶劣，常年遭受疲劳荷载与盐雾侵蚀的双重耦合作用。在这种双重耦合作用下，预应力钢筋的锈蚀速度、混凝土的开裂程度与箱梁的力学性能劣化程度均会大幅增加，这会直接对铁路桥的安全构成极大的威胁。本文针对盐雾区的预应力铁路桥箱梁进行疲劳荷载与氯离子侵蚀

4、耦合作用下的氯离子分布性研究，研究结果有助于提高预应力铁路桥箱梁的耐久性、完善其耐久性设计理论体系。首先，以ANSYS自带的热-结构耦合模块计算耦合作用下的氯离子分布情况。由于该模块具有局限性，计算所得的氯离子分布结果并不准确，因此以体积应变与孔隙率作为中间变量，给出从静荷载到体积应变、从体积应变到孔隙率，再从孔隙率到氯离子传递系数的耦合计算过程。对于疲劳荷载，则通过ANSYS中的疲劳分析模块计算损伤度D，并以基于应变的疲劳损伤理论作为依据，计算疲劳荷载作用下的残余应变与总应变，然后给出从疲劳荷载到体积应变再到氯离子传递系数的计算过程。最后将利用上述方法计算得

5、到的结果与已有试验结果进行对比。其次，建立预应力混凝土箱梁的精细化有限元模型。对预应力箱梁模型分别施加规范规定的静活载与统计得到的疲劳荷载，计算盐雾区静活载、疲劳荷载与氯离子侵蚀耦合时箱梁内部的氯离子分布规律。同时，对比静活载耦合与疲劳荷载耦合下的氯离子分布结果，研究不同荷载形式对耦合结果的影响。最后，在分别考虑盐雾——静活载耦合与盐雾——疲劳荷载耦合的同时，对箱梁内部的预应力水平做出改变，研究不同预应力水平对箱梁内部氯离子渗透性的影响，并对比不同预应力水平下静活载耦合与疲劳荷载耦合的计算结果。另外，对箱梁模型施加不同应力水平的疲劳荷载，研究盐雾-疲劳荷载耦合

6、情况下不同应力水平对计算结果的影响。最后，基于ANSYS提出盐雾与疲劳的多次耦合分析法，将单次耦合与多次耦合的计算结果进行对比并分析。关键词：疲劳荷载；盐雾区；耦合作用；预应力；箱梁--I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPrestressedboxbeamsofcross-searailwaybridgeareusuallylocatedinharshenvironment.Chloridecorrosionandfatigueloadsmakeadualeffectonprestressedboxbeamalltheyearround.Thec

7、ouplingoffatigueandchloridecorrosionwillaccelaratethespeedofreinforcementcorrosion,andcrackanddeteriorationofconcretewillbemoresevereaswell.Thesedamageswillmaketherailwaybridgesworkinahigh-risksituation.Thispapermainlyfoucsesonthechlorideduffusioncharacteristicsofprestressedboxbeamw

8、henthecouplingeffec