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用化学腐蚀法检测在高温下工作中的压力容器的材料性能劣化

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实验力学 1991年第3期6卷 310-315页

作者：杨秉宪野方文雄北京航空航天大学日本姬路工业大学

在高温下工作中的结构材料,在长期工作后,其力学性能会下降。本文提出了一种化学腐蚀法,可检验回火脆化,测定材料的晶界腐蚀程度与材料力学性能劣化的定量关系。应用这种腐蚀法,可在现场检测正在使用中的高温结构材料的断裂韧性下降,可... 详细信息

在高温下工作中的结构材料,在长期工作后,其力学性能会下降。本文提出了一种化学腐蚀法,可检验回火脆化,测定材料的晶界腐蚀程度与材料力学性能劣化的定量关系。应用这种腐蚀法,可在现场检测正在使用中的高温结构材料的断裂韧性下降,可对结构的剩余强度和剩余寿命,对结构的可靠性和经济效益作出正确的评价.

关键词：压力容器化学腐蚀材料劣化

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材料性能劣化对刚构桥地震易损性的影响分析

防灾减灾工程学报 2020年第5期40卷 779-788,810页

作者：傅沛瑶徐略勤龚恋李建中重庆交通大学土木工程学院重庆400074 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

为了揭示山区服役环境下材料性能劣化对桥梁抗震安全性的影响,根据混凝土碳化和钢筋锈蚀规律得到山区环境下材料劣化时变模型,采用基于需求能力比(D/C)的动力增量分析(IDA)方法,提出了桥梁时变地震易损性分析流程。围绕某山区典型高墩... 详细信息

为了揭示山区服役环境下材料性能劣化对桥梁抗震安全性的影响,根据混凝土碳化和钢筋锈蚀规律得到山区环境下材料劣化时变模型,采用基于需求能力比(D/C)的动力增量分析(IDA)方法,提出了桥梁时变地震易损性分析流程。围绕某山区典型高墩刚构桥,研究了桥梁构件和体系两个层次的地震易损性时变规律。结果表明:构件塑性发展程度越高,材料劣化的影响越不利,构件曲率延性系数也越大;相比于横桥向,材料劣化对构件纵向地震易损性的影响更大,且服役时间越长,构件地震损伤概率越高;桥梁体系的损伤概率上限高于任意构件,材料劣化的不利影响也主要体现于纵桥向,该方向上0.8g时,服役100年的严重受损概率相比新桥增大100.86%;材料劣化对桥梁地震易损性的影响不容忽视,且构件层面的易损性评估不足以反映桥梁体系的易损性。

关键词：桥梁工程时变易损性高墩刚构桥材料劣化关键构件桥梁体系

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考虑材料劣化钢筋混凝土梁桥抗震性能分析

兰州理工大学学报 2021年第3期47卷 139-145页

作者：李喜梅付阿雄兰州理工大学防震减灾研究所甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃省减震隔震国际合作研究基地甘肃兰州730050

混凝土耐久性下降体现在材料性能的劣化上,而材料性能的劣化势必会导致桥梁结构抗震性能的降低.结合工程实例,以一座三跨钢筋混凝土梁桥为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS建立全桥模型,并考虑冻融、氯离子环境因素影响,对结构进行地... 详细信息

混凝土耐久性下降体现在材料性能的劣化上,而材料性能的劣化势必会导致桥梁结构抗震性能的降低.结合工程实例,以一座三跨钢筋混凝土梁桥为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS建立全桥模型,并考虑冻融、氯离子环境因素影响,对结构进行地震荷载一致激励下的非线性时程分析.桥梁结构在整个服役期间,根据服役不同的时间段材料劣化程度的不同,分别计算不同时间段的地震响应,对比分析各个时段的应力和位移.结果表明:随着材料的劣化,结构抗震性能降低较为显著,在设计和管理过程中应引起足够的重视.

关键词：材料劣化桥梁抗震时程分析

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水泥基材料的溶蚀劣化研究进展与评述

人民长江 2016年第18期47卷 101-105页

作者：邓中正杨华全李响张建峰长江科学院水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心湖北武汉430010

溶蚀是水泥基材料与软水长期接触而引起水泥石脱钙造成微结构劣化和宏观性能降低的一种化学腐蚀,已成为水泥基材料最常见的劣化问题之一。简述了国内外水泥基材料溶蚀研究现状,重点论述了溶蚀特性,并讨论了其劣化过程和介绍了相关溶蚀模... 详细信息

溶蚀是水泥基材料与软水长期接触而引起水泥石脱钙造成微结构劣化和宏观性能降低的一种化学腐蚀,已成为水泥基材料最常见的劣化问题之一。简述了国内外水泥基材料溶蚀研究现状,重点论述了溶蚀特性,并讨论了其劣化过程和介绍了相关溶蚀模型;同时,特别指出了目前溶蚀研究中小孔对溶蚀进程的影响、粉煤灰抗溶蚀临界掺量、C-S-H脱钙起点等争议性问题,并对相关问题提出了个人见解。此外归纳了溶蚀劣化机理、基础研究理论、表征参数间的定量关系以及掺合物临界掺量等有待进一步研究的问题,以为有志于溶蚀研究的学者提供科研方向。

关键词：水泥基材料溶蚀脱钙材料劣化

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库水位升降及材料劣化的坝坡稳定性分析

水电能源科学 2021年第7期39卷 103-106页

作者：史丽云张婉霞高垚广西生态工程职业技术学院广西柳州545004 柳州工学院广西柳州545616

服役条件下坝坡稳定性验算是土石坝设计与运行中的一项重要内容,其稳定性直接关系到土石坝工程的安全与稳定。服役条件下库水位升降、坝体材料劣化及渗透能力的改变均对坝坡稳定性产生重要影响,为研究各因素对土石坝稳定性的影响,基于... 详细信息

服役条件下坝坡稳定性验算是土石坝设计与运行中的一项重要内容,其稳定性直接关系到土石坝工程的安全与稳定。服役条件下库水位升降、坝体材料劣化及渗透能力的改变均对坝坡稳定性产生重要影响,为研究各因素对土石坝稳定性的影响,基于刚体极限平衡原理,结合Fredlund非饱和土抗剪强度理论,采用简化Bishop法分析了库水位升降、材料劣化及坝体渗透能力变化等条件下某长期服役土石坝坝区土体的基质吸力及坝坡稳定性。结果表明,坝区土体基质吸力随土体渗透系数及体积含水率的增大而减小;由于材料劣化导致的抗剪参数降低会促使坝坡的稳定性降低;在水位较低时,由材料劣化导致的土石坝稳定性降低占主导作用;在水位较高时,由水位升高导致的土石坝稳定性降低占主导作用。该方法适用于长期服役条件下土石坝稳定性的研究,可为类似工程提供参考。

关键词：水位升降材料劣化孔隙水压力渗透系数基质吸力坝坡稳定性

基于材料性能劣化的连续刚构桥抗震性能时变规律研究

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基于材料性能劣化的连续刚构桥抗震性能时变规律研究

作者：傅沛瑶重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国基础设施建设的不断完善,大量高墩大跨桥梁结构耸立于西部地区山岭丘壑等崎岖地形中,且随着服役时间的推移,逐步进入“老龄化”,耐久性问题十分严重。材料性能劣化是结构耐久性损伤的重要原因,同时也会对结构的动力特性和抗震... 详细信息

随着我国基础设施建设的不断完善,大量高墩大跨桥梁结构耸立于西部地区山岭丘壑等崎岖地形中,且随着服役时间的推移,逐步进入“老龄化”,耐久性问题十分严重。材料性能劣化是结构耐久性损伤的重要原因,同时也会对结构的动力特性和抗震性能产生不可忽视的影响。为研究材料性能劣化对高墩连续刚构桥抗震性能的影响规律,首先探讨了材料性能劣化对高墩刚构桥动力特性和地震响应的影响机理,并与地震波激励下的桥梁地震响应时变规律进行了对比验证;然后,基于需求/能力(D/C)的IDA分析法,建立了桥梁构件和体系层次的地震易损性时变曲线,研究了材料劣化对高墩刚构桥地震易损性的影响,以期为长期服役下的高墩桥梁抗震安全性评估提供参考。本文主要研究内容如下:(1)借助OpenSees软件,建立了典型山区高墩连续刚构桥精细化有限元时变模型,得到桥梁动力特性的时变规律;同时,建立了与桥例基本周期对应的单自由度体系,赋予其随服役龄期改变的基本周期,探讨其在正弦波作用下的地震响应时变规律,揭示了地震动特性和材料性能劣化对高墩连续刚构桥地震响应的影响机理。(2)根据规范设计反应谱生成人工地震波,选取实际地震加速度记录,采用周期点调幅法进行调幅,按照非线性时程分析法获取高墩刚构桥的时变地震响应,并与正弦波激励下的单自由度体系响应时变规律进行了对比验证,指出了可用单自由度体系定性判断在役高墩刚构桥抗震性能的时变规律;然后基于关键构件C/D法,评估了劣化高墩刚构桥的抗震性能。(3)基于关键构件D/C的增量动力分析IDA法,提出桥梁时变地震易损性分析流程,通过输入15条周期点调幅的实际地震动,获取桥梁时变地震响应,以此建立了关键构件时变地震响应的IDA曲线,并对D/C的IDA时变曲线进行拟合,得到回归参数,建立了刚构桥构件层次的地震易损性曲线;在此基础上,进一步分析了桥梁体系的地震易损性时变规律,并指出纵桥向的损伤概率更高,且受材料劣化的影响更大。

关键词：高墩连续刚构桥时变地震响应时变地震易损性材料劣化单自由度体系构件层次体系层次

超长龄期钢筋混凝土梁力学性能及材料劣化研究

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超长龄期钢筋混凝土梁力学性能及材料劣化研究

作者：王文东西南交通大学

学位级别：硕士

钢筋混凝土结构是土木工程领域最常用的结构形式之一,但随着服役时间的推移,结构会出现材料劣化、力学性能下降等各种问题,导致其提前失效。超长龄期钢筋混凝土结构相比服役期较短的结构,由于其服役时间更长,因而在实际工程中受到环境... 详细信息

钢筋混凝土结构是土木工程领域最常用的结构形式之一,但随着服役时间的推移,结构会出现材料劣化、力学性能下降等各种问题,导致其提前失效。超长龄期钢筋混凝土结构相比服役期较短的结构,由于其服役时间更长,因而在实际工程中受到环境侵蚀、荷载疲劳等的影响更为严重,其老化程度更大。随着我国超长龄期钢筋混凝土结构数量的不断增长,对其进行研究就显得愈发重要。为对超长龄期钢筋混凝土结构在构件层次和材料层次有明确的认识,本文以服役50余年的钢筋混凝土梁为研究对象,采用试验研究和理论分析相结合的方法,深入研究超长龄期钢筋混凝土梁的力学性能以及钢筋与混凝土两种材料的劣化程度,并建立超长龄期钢筋混凝土梁承载力计算方法和重庆地区超长龄期混凝土测强曲线。本文的主要工作内容和结论如下:(1)从材料层次、构件层次、结构层次出发对服役钢筋混凝土桥梁结构的研究现状进行总结梳理,分析服役钢筋混凝土桥梁受力性能退化机理,并提出现有研究的不足。(2)本文试验部分共进行梁体无损检测、构件力学试验、材料试验三部分内容。(3)通过对超长龄期钢筋混凝土梁的力学试验研究,发现低应力水平下工作的超长龄期钢筋混凝土梁虽服役多年,但仍具有良好的恢复特性和力学性能,破坏模式为延性破坏。(4)本文研究试验梁的钢筋锈蚀程度不大,锈蚀率约在5%以下,钢筋具有良好的力学性能;与目前新拌合短龄期混凝土相比,超长龄期混凝土应力～应变曲线下降段斜率较大,总应变小,体现出变性能力弱、延性差的特征;混凝土碳化较为严重,但混凝土氯离子含量较低。(5)提出超长龄期钢筋混凝土梁承载力计算方法,计算值与实测值基本吻合,模型误差较小。(6)建立重庆地区超长龄期混凝土的回弹法测强曲线和超声回弹综合法测强曲线,具有一定的适用性。

关键词：超长龄期钢筋混凝土结构老化试验研究力学性能材料劣化承载力计算方法测强曲线

考虑双重非线性及材料劣化的钢筋混凝土压弯构件抗力衰变分析

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考虑双重非线性及材料劣化的钢筋混凝土压弯构件抗力衰变分析

作者：苏欣重庆交通大学

学位级别：硕士

钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构失效的最主要因素,不同锈蚀程度下钢筋混凝土结构力学性能的演化规律影响着整个结构的安全性和耐久性,探明抗力衰变规律对实际结构剩余承载力的评估提供借鉴。本文以钢筋混凝土拱桥为基本研究对象,基于等效梁... 详细信息

钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构失效的最主要因素,不同锈蚀程度下钢筋混凝土结构力学性能的演化规律影响着整个结构的安全性和耐久性,探明抗力衰变规律对实际结构剩余承载力的评估提供借鉴。本文以钢筋混凝土拱桥为基本研究对象,基于等效梁柱原理,选取部分节段,开展同截面尺寸锈蚀钢筋混凝土柱承载力试验研究,旨在探究锈胀RC柱的受力特性、裂缝发展、破坏形态及影响承载力退化的主要因素,明确不同锈蚀损伤、不同偏心影响下钢筋混凝土柱的荷载挠度、荷载应变关系与应变场分布,揭示锈胀压弯构件截面(二维)极限承载力的演化规律,为后期结构层次的拱桥承载力衰变演化模型建立与寿命评估提供基础。本文开展的主要研究内容及成果如下:1.通过大量的文献调研,对现有文献中影响RC结构抗力衰变关键因素、不同型式RC结构抗力衰变研究、RC结构抗力衰变试验及仿真分析国内外研究现状进行梳理,在现有理论、文献及研究成果的基础上,对锈蚀钢筋混凝土压弯构件受力性能的影响因素进行深入的分析,对研究中的问题进行总结分析,并对拟开展的研究方向给出建议;2.为研究不同材料劣化程度下钢筋混凝土压弯构件的力学性能,采用通电加速锈蚀的方法对构件内纵筋进行加速锈蚀,通过对不同锈蚀率下轴心、偏心3cm和偏心5cm共15个压弯构件承载力试验,分析了钢筋锈蚀率对锈胀裂缝分布的规律的影响,研究了不同锈蚀率及不同偏心距对构件力学行为演化的影响,并对不同锈蚀率及不同偏心距压弯构件的破坏特征和破坏形态进行描述;3.为研究锈蚀钢筋混凝土压弯构件损伤破坏全过程,借助DIC(Digital Image Correlation)数字图像全场应变获取技术,测试了未锈蚀和锈蚀钢筋混凝土压弯构件受荷过程中应变参数变化,对比分析了主应变、竖向应变、水平方向应变及竖向位移的演化规律,获取了不同锈蚀率及不同偏心距压弯构件破坏过程的异同点;4.提出了一种基于内聚力模型(CZM)的RC结构承载力分析方法。首先,基于应变能等效原则,提出了粘结滑移本构与内聚力模型的统一方法;其次,采用双线性内聚力模型模拟界面的切向滑动和法向分离,基于Python子程序开发与ABAQUS软件平台,实现几何零厚度粘结单元的嵌入与三维模型建立;最后,结合本文试验,验证了所提方法的有效性。

关键词：材料劣化锈蚀压弯构件非线性抗力衰变

考虑材料劣化的钢筋混凝土压弯构件刚度退化研究

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考虑材料劣化的钢筋混凝土压弯构件刚度退化研究

作者：陈子阳重庆交通大学

学位级别：硕士

因材料劣化导致的钢筋混凝土结构承载力和刚度降低,是影响结构安全性和耐久性的重要原因,其中锈蚀引起的钢筋混凝土材料劣化是钢筋混凝土结构力学性能衰变的主要因素。目前对锈蚀导致的钢筋混凝土结构承载力降低的研究已较为深入,而因... 详细信息

因材料劣化导致的钢筋混凝土结构承载力和刚度降低,是影响结构安全性和耐久性的重要原因,其中锈蚀引起的钢筋混凝土材料劣化是钢筋混凝土结构力学性能衰变的主要因素。目前对锈蚀导致的钢筋混凝土结构承载力降低的研究已较为深入,而因锈蚀导致钢筋混凝土结构材料劣化使得刚度退化的探究还较少,特别是针对拱桥等压弯结构的刚度退化研究还处于探索阶段。本文以钢筋混凝土拱桥出发,考虑不同锈蚀率和不同偏心距因素给钢筋混凝土结构的影响,探究锈蚀钢筋混凝土柱的劣化状态、力学特性和破坏形态,旨在得出锈蚀钢筋混凝土偏压结构刚度退化规律,为后期应用到实际锈蚀钢筋混凝土拱桥刚度退化规律奠定基础。本文所开展的主要研究内容如下:1.基于目前钢筋混凝土结构材料劣化、加速锈蚀试验方法和刚度退化研究现状,以钢筋混凝土拱桥为背景,针对钢筋混凝土压弯结构,分析总结锈蚀导致的钢筋混凝土劣化机理和截面刚度理论,为锈蚀柱试验和刚度退化计算分析提供理论基础;2.考虑不同锈蚀程度和荷载工况,利用包裹式电化学加速锈蚀方法,开展了15根不同锈蚀率(0、5%、10%、20%和30%)和多种荷载工况(轴心、偏心距e=0.25h和偏心距e=0.4h)的钢筋混凝土柱试验,分析了不同锈蚀程度对钢筋混凝土柱的实际锈蚀状态的影响,深入研究材料劣化引起的承载力、挠度、应变和破坏形态的变化,为锈蚀钢筋混凝土偏压结构刚度退化计算模型提供了试验依据;3.考虑材料劣化引起的钢筋截面积减小、试验柱截面尺寸削弱和钢筋与混凝土之间的粘结性能退化等参数的影响,基于已有刚度解析法,提出基于材料劣化的钢筋混凝土压弯构件的刚度退化计算模型,并通过建立abaqus有限元模型,对试验数据、计算模型和有限元模型三者结果进行相互比较,验证了所提方法的有效性;4.考虑材料非线性,对钢筋混凝土结构截面刚度计算方法进一步深化研究,开发了基于Python语言求解截面弯矩-曲率关系的程序,根据弯矩-曲率曲线与截面刚度的关系,进行了多组基于锈蚀钢筋的钢筋混凝土开裂截面刚度退化数值分析,提出了考虑混凝土等级和钢筋锈蚀率的刚度退化规律,对于在役锈蚀钢筋混凝土结构的刚度分析提供积极借鉴。

关键词：材料劣化锈蚀压弯构件刚度退化