海水冻融与侵蚀耦合作用下桥梁下部结构耐久性评估【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

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第1章 绪论1

1.1 研究背景1

1.2 混凝土耐久性能研究进展2

1.2.1 冻融循环后混凝土性能的试验研究2

1.2.2 海水侵蚀循环后混凝土性能的试验研究5

1.2.3 冻融、海水侵蚀复合作用下的混凝土破坏研究7

1.3 桥梁冰荷载研究进展7

1.4 研究内容和创新点8

第2章 混凝土冻融、侵蚀及力学性能试验10

2.1 试验设计10

2.1.1 试验参数10

2.1.2 试验内容及要求11

2.1.3 试件制作及养护11

2.2 试验设备12

2.2.1 直读式混凝土含气量测定仪12

2.2.2 混凝土快速冻融试验设备12

2.2.3 大型混凝土静、动三轴电液伺服试验机13

2.3 试验流程14

2.3.1 冻融试验14

2.3.2 人工海水配制14

2.3.3 海水侵蚀试验15

2.3.4 海水冻融与侵蚀试验16

2.3.5 加载试验16

2.4 本章小结17

第3章 混凝土冻融损伤破坏准则18

3.1 冻融循环试验结果18

3.1.1 试验现象18

3.1.2 冻融循环作用后混凝土质量损失18

3.2 基于损伤理论的混凝土单轴压本构模型19

3.2.1 冻融0次混凝土试块单轴应力—应变曲线20

3.2.2 冻融50次混凝土试块单轴应力—应变曲线21

3.2.3 冻融100次混凝土试块单轴应力—应变曲线22

3.2.4 冻融200次混凝土试块单轴应力—应变曲线22

3.2.5 冻融300次混凝土试块单轴应力—应变曲线23

3.2.6 混凝土试块单轴应力—应变曲线特征值分析23

3.3 混凝土抗拉强度计算25

3.4 混凝土双轴破坏准则与本构关系27

3.4.1 Kupfer-Gerstle强度准则27

3.4.2 双拉区强度准则28

3.4.3 双轴压试验结果及分析30

3.4.4 同时考虑应力比及冻融次数影响的双轴压破坏准则32

3.4.5 拉压区强度准则36

3.4.6 混凝土冻融损伤双轴强度准则37

3.5 混凝土三轴破坏准则与本构关系37

3.5.1 各向同性连续损伤力学37

3.5.2 混凝土强度准则38

3.5.3 Ottosen四参数混凝土强度准则39

3.6 混凝土冻融损伤破坏准则39

3.6.1 混凝土冻融损伤变量39

3.6.2 混凝土冻融损伤的演化方程40

3.6.3 混凝土冻融损伤破坏准则41

3.7 混凝土力学性能退化规律42

3.7.1 混凝土在单调、短期荷载加载作用下的变形42

3.7.2 混凝土弹性模量计算44

3.7.3 混凝土冻融损伤Ottosen强度模型45

3.8 本章小结47

第4章 混凝土干湿循环后的破坏准则48

4.1 混凝土由于化学反应造成的劣化48

4.2 试验现象49

4.3 海水侵蚀后混凝土单轴压损伤模型50

4.4 海水侵蚀后混凝土单轴抗拉损伤模型51

4.5 海水侵蚀后的混凝土双轴破坏准则53

4.5.1 双轴压试验结果及分析53

4.5.2 同时考虑应力比及干湿循环次数影响的双轴压破坏准则53

4.5.3 拉压区强度准则54

4.5.4 混凝土干湿损伤双轴强度准则54

4.6 混凝土三轴干湿损伤Ottosen强度模型55

4.6.1 混凝土弹性模量计算55

4.6.2 模型参数确定56

4.6.3 拉压子午线确定56

4.7 本章小结57

第5章 海水冻融与侵蚀耦合作用下的混凝土破坏准则58

5.1 试验现象58

5.2 试件破坏形态58

5.2.1 抗压破坏形态58

5.2.2 劈拉破坏形态58

5.3 海水冻融与侵蚀耦合作用下的混凝土抗压强度退化模型59

5.4 海水冻融与侵蚀耦合作用下的混凝土抗拉强度退化模型63

5.5 混凝土冻融与侵蚀耦合损伤双轴强度准则64

5.6 混凝土冻融与侵蚀耦合损伤0ttosen强度准则64

5.7 本章小结66

第6章 混凝土损伤劣化的室内和室外关联模型67

6.1 胶州湾海域自然环境67

6.1.1 胶州湾海域气温统计资料67

6.1.2 海水水样参数检测68

6.2 浸烘循环加速系数计算72

6.2.1 考虑温度的加速系数72

6.2.2 考虑腐蚀溶液浓度的加速系数73

6.3 现场环境下混凝土冻融耐久性预测评估74

6.4 本章小结75

第7章 桥墩冰荷载作用分析76

7.1 概述76

7.1.1 工程概况76

7.1.2 大桥海区的地理环境76

7.2 胶州湾冰的基本特征77

7.2.1 冰期77

7.2.2 冰的类别及范围78

7.2.3 胶州湾海冰及其危害78

7.2.4 流冰80

7.2.5 2005年1月冰情80

7.3 海水结冰条件80

7.3.1 海水结冰理论80

7.3.2 影响海水温度的因素82

7.3.3 影响海冰形成和发展的因素82

7.4 海冰的设计厚度83

7.4.1 不同重现期设计冰厚的推算84

7.4.2 设计冰厚推算的合理性分析84

7.5 冰的物理性质及力学参数85

7.5.1 物理性质85

7.5.2 海冰力学参数85

7.6 有关冰荷载的设计计算86

7.6.1 青岛海湾大桥工程海区冰作用力的特点86

7.6.2 我国有关规范中冰荷载的计算方法86

7.6.3 国外有关冰荷载的计算方法87

7.6.4 大尺度结构物各种规范规程计算公式89

7.6.5 对本工程中冰荷载计算方法的建议90

7.7 宽幅承台冰荷载研究90

7.7.1 碰撞过程中的冰面力学效应描述91

7.7.2 冰面初始移动速度对荷载的影响93

7.7.3 冰厚及承台宽度对冰荷载的影响94

7.7.4 冰的强度对冰荷载的影响97

7.7.5 宽幅承台冰荷载模型99

7.7.6 冰荷载模型与国内外规范比较101

7.8 青岛海湾大桥冰荷载计算102

7.9 本章小结103

第8章 波浪模型试验104

8.1 数值计算研究的条件和内容104

8.1.1 计算水位104

8.1.2 计算波浪和水流要素及水深参数104

8.2 承台波浪力模型试验106

8.2.1 试验模型107

8.2.2 水位108

8.2.3 波浪要素109

8.2.4 试验内容及要求110

8.2.5 模型设计及试验方法110

8.2.6 试验设备及量测仪器112

8.2.7 承台波浪力数据整理113

8.2.8 冲击压强与承台相对净空的关系116

8.2.9 冲击压强模型117

8.3 青岛海湾大桥索塔和桥墩承台的波浪作用力120

8.4 青岛海湾大桥索塔和桥墩桩的作用力121

第9章 非通航孔桥墩耐久性评估128

9.1 桥梁结构的功能要求128

9.2 桥梁简介128

9.3 基于确定性分析的桥墩正常使用极限状态评估129

9.3.1 自重和活载作用下的支座反力129

9.3.2 正常使用阶段的荷载组合129

9.3.3 桥墩自重＋支座反力＋波浪荷载组合效应129

9.3.4 桥墩自重＋支座反力＋冰荷载组合效应130

9.3.5 基于单轴强度的结构耐久性评估130

9.3.6 基于三轴强度的结构耐久性评估134

9.3.7 非通航孔桥墩静力评估小结136

9.4 基于可靠度理论的桥墩正常使用极限状态评估137

9.4.1 结构可靠度分析的响应面法138

9.4.2 桥梁正常使用阶段可靠指标研究140

9.4.3 非通航孔桥墩可靠度分析141

9.4.4 非通航孔桥墩正常使用极限状态可靠度评估小结142

9.5 桥墩极限承载能力退化评估143

9.5.1 钢筋混凝土结构劣化模型143

9.5.2 氯离子扩散模型145

9.5.3 结构可靠性分析的一次二阶矩法148

9.5.4 桥墩极限承载能力退化评估149

9.6 本章小结152

第10章 大沽河航道桥模型简介153

10.1 工程概况153

10.1.1 大沽河航道桥主要设计技术标准153

10.1.2 主要材料155

10.2 有限元模型简介155

10.3 本章小结161

第11章 大沽河航道桥合理成桥状态确定162

11.1 空间主缆成桥线形分析方法162

11.1.1 主缆的变形协调方程和平衡方程162

11.1.2 索形求解的迭代方法——梯度法165

11.1.3 索形求解的迭代方法——牛顿拉普森法167

11.2 程序简介168

11.3 大沽河航道桥主缆恒载线形计算168

11.4 大沽河航道桥合理成桥状态确定170

11.5 本章小结173

第12章 大沽河桥索塔和桥墩耐久性评估174

12.1 索塔耐久性评估174

12.1.1 索塔内力分析174

12.1.2 基于单轴强度的结构耐久性评估179

12.1.3 基于三轴强度的结构耐久性评估180

12.1.4 大沽河索塔静力评估小结184

12.1.5 基于可靠度理论的索塔正常使用极限状态评估184

12.1.6 索塔极限承载能力退化评估185

12.2 辅助墩耐久性评估187

12.2.1 辅助墩应力分析187

12.2.2 基于单轴强度的结构耐久性评估190

12.2.3 基于三轴强度的结构耐久性评估190

12.2.4 基于可靠度理论的辅助墩正常使用极限状态评估191

12.3 本章小结192

第13章 结论193

13.1 理论和方法上的进步193

13.2 进一步研究建议193

参考文献194