【摘 要】
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酸雨作为我国普遍的环境污染问题,对服役钢筋混凝土结构的耐久性及其使用寿命提出严峻考验。本课题依托国家自然科学基金重大科研仪器研制项目“复杂环境下结构疲劳试验系统研制”(No.11627802),研究RC梁在酸雨环境与荷载耦合作用加速试验方法,建立酸雨加速试验环境谱,并开展加速试验研究,通过理论分析、有限元数值仿真等方法,对酸雨腐蚀和荷载耦合作用下的RC梁承载能力劣化及损伤机理等展开研究,主要研究工
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酸雨作为我国普遍的环境污染问题,对服役钢筋混凝土结构的耐久性及其使用寿命提出严峻考验。本课题依托国家自然科学基金重大科研仪器研制项目“复杂环境下结构疲劳试验系统研制”(No.11627802),研究RC梁在酸雨环境与荷载耦合作用加速试验方法,建立酸雨加速试验环境谱,并开展加速试验研究,通过理论分析、有限元数值仿真等方法,对酸雨腐蚀和荷载耦合作用下的RC梁承载能力劣化及损伤机理等展开研究,主要研究工作及成果如下:1、建立了酸雨环境与荷载耦合作用加速试验方法。结合西南研究地区气象资料得到酸雨环境谱,确定出加速试验环境谱中各环境因素的量值,运用当量关系对自然酸雨环境谱参数进行折算,确定出加速试验环境谱中各环境因素作用时间比例,得出酸雨加速试验环境谱。开展酸雨加速腐蚀试验,通过腐蚀程度对比法,得到对于本文采用的加速试验方法,在相同实验条件下,实验室腐蚀5.17d,约为实际服役环境一年的当量折算关系。2、结合正交试验设计法,开展酸雨环境下混凝土材料腐蚀试验。结果表明在进行试验30d内,硫酸根离子浓度对混凝土试块抗压强度影响最大,其次为腐蚀时间,以及腐蚀溶液pH值,但随后时间会逐渐成为最主要影响因素,极差分析表明,试块抗压强度性能下降速率随着离子浓度增加而增大。此外,腐蚀时间对试块质量损失影响仍最显著,其次为溶液pH值,以及硫酸根离子浓度。结合试验结果,推导了腐蚀深度计算公式,藉由COMSOL模型验证,用于计算承载力时变模型。3、对酸雨腐蚀后RC梁承载能力试验数据进行对比分析,结果表明在相同腐蚀时间下,耦合环境下的RC梁相较于单纯酸雨环境腐蚀的RC梁,其结构极限承载力下降约6.67%,而内部钢筋锈蚀深度以及结构表层缺损更严重,即荷载耦合作用显著加速了酸雨环境对结构的腐蚀速度,导致结构力学性能更快下降。4、结合加速试验结果,推导荷载耦合作用下酸雨腐蚀RC梁的承载力时变模型,并结合ABAQUS有限元软件,建立了不同酸雨腐蚀时间下RC梁数值仿真模型,验证承载力演变公式可靠性,并分析了酸雨侵蚀RC梁的损伤演化规律。
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