酸雨腐蚀环境下预应力混凝土梁疲劳性能研究

摘要

预应力混凝土梁具有刚度大、自重轻、易施工等优点，在我国高速铁路桥梁工程中得到了广泛应用。酸雨地区桥梁结构服役期间常因环境腐蚀和疲劳荷载耦合作用，导致结构耐久性降低、内部疲劳损伤严重等情况发生，大大降低了桥梁服役寿命。为研究酸雨腐蚀对铁路桥梁疲劳损伤发展过程及疲劳寿命的影响，对预应力混凝土梁进行腐蚀后的疲劳加载试验，研究了钢筋(腐蚀率4%、8%、12%)和钢绞线(腐蚀率8%)腐蚀对预应力混凝土梁破坏形态、荷载-挠度曲线、应力-应变曲线及疲劳寿命的影响。研究结果表明，酸雨腐蚀后预应力混凝土梁的疲劳破坏由底部受拉钢筋发生脆性断裂而引起，属于脆性破坏；随着疲劳加载次数的增加，钢筋、钢绞线和混凝土均发生一定程度的性能退化，试验梁整体刚度衰减，疲劳寿命随钢筋腐蚀率的增大呈现三阶段变化趋势；基于疲劳荷载作用下试验梁刚度退化规律，提出了酸雨腐蚀环境下预应力混凝土梁疲劳寿命预测公式，可用于评估钢筋、钢绞线腐蚀情况下预应力混凝土梁疲劳寿命。

关键词

预应力混凝土梁 / 酸雨腐蚀 / 疲劳损伤 / 刚度退化 / 疲劳寿命

基金资助

国家自然科学基金项目(52368031,51968021); 江西省自然科学基金重点项目(S2024ZRZDL0496); 江西自然科学基金项目(20224BAB204067); 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室自主课题(HJGZ2022201)