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原文传递行车荷载引起桥梁扰动对修复混凝土性能的影响

论文题名：	行车荷载引起桥梁扰动对修复混凝土性能的影响
关键词：	道路工程;行车荷载;桥梁扰动;振动变形;混凝土性能
摘要：	行车荷载作用下桥梁扰动是否会对桥梁修复加固用混凝土材料产生不利影响，是桥梁维修加固过程中是否采用开放交通方式进行的一个关键问题。论文以桥面翻修用混凝土材料、桥面加宽时新旧桥连接处混凝土材料作为研究对象，通过室内模拟试验和现场试验，分析了受行车荷载引起桥梁扰动的混凝土材料在均匀性(离析性能)、力学性能，以及新老混凝土粘结性能、钢筋与混凝土粘结性能等方面的变化情况。　　论文主要研究工作和成果有: 　　 1)系统分析了行车荷载作用下的桥梁振动状态。在此基础上提出桥梁扰动应包含桥梁的振动扰动、桥梁结构的振动变形扰动，以及由振动变形产生的钢筋搅动三方面的含义。　　 2)利用结构动力学理论分析行车荷载作用下桥梁振动特性。提出用于进行室内试验模拟桥梁结构振动特性的指标为:动挠度(振幅)和桥梁振动频率。对中小跨径简支梁桥的最大动挠度的范围，以及行车荷载作用下中小跨径简支梁桥一阶自振频率范围进行了计算和总结。　　 3)通过模拟振动试验方法，研究了不同振动时间、不同振动能量、不同坍落度等因素对新成型混凝土离析程度变化的影响规律，以及不同离析系数下的混凝土抗压强度变化规律。具体研究成果有:受到振动扰动的混凝土，其匀质性的变化程度与振动扰动能量大小和扰动时间长短有关，而受浇注混凝土的坍落度影响较小;混凝土离析系数对混凝土后期抗压强度，在离析系数较小时不会产生不利影响，当离析系数超过1.33时，混凝土抗压强度有下降的趋势;振动扰动产生的泌水，会使混凝土体积收缩，并导致混凝土表面沉降裂缝出现。　　 4)通过模拟振动试验方法，研究了发生在混凝土凝结硬化不同阶段的振动扰动，对混凝土抗压性能、抗拉性能，以及新老混凝土粘结性能的影响。具体研究成果有:初凝前受到振动扰动的混凝土，其早期和后期的抗压强度、抗拉强度没有出现下降;初凝至终凝期间的振动扰动，对混凝土的早期和后期抗压强度变化影响不明显，对混凝土的抗拉强度、新老混凝土粘结面的抗拉强度的影响与振动扰动能量有关。振动扰动能量较大时(重载交通引起扰动)会造成早期抗拉强度的下降;发生在终凝后的振动扰动，振动能量较大时(重载交通引起扰动)会造成混凝土的早期抗压强度和抗拉强度下降，但对后期强度影响不够明显。对新混凝土与老混凝土粘结面的抗拉强度影响与振动能量有关，振动能量较小时(中等程度的交通引起扰动)会使粘结面早期抗拉强度下降;振动能量较大时(重载交通引起扰动)会造成粘结面的早期和后期抗拉强度的下降。基于模拟试验结果提出开放交通进行桥面修复时，修复混凝土最容易受到扰动而出现性能下降的时间段为混凝土的终凝后至12h区段。　　 5)利用模拟地震的振动台系统，建立了能够模拟新旧桥连接混凝土受到旧桥行车荷载扰动影响的室内试验模型。基于所建立的模型，研究了模拟振动变形扰动和钢筋搅动作用对连接混凝土抗压性能，抗拉性能，以及混凝土与钢筋之间的粘结性能影响。具体研究成果有:较小振幅的振动变形(轻交通引起变形扰动)对混凝土早期抗拉强度有增加作用，对后期强度影响不大。中等振幅的振动变形(中等程度交通引起变形扰动)对混凝土早期抗拉强度不会产生明显影响，对混凝土后期抗拉强度会有增加的趋势。较大振幅的振动变形(重交通引起变形扰动)会使混凝土早期抗拉强度出现下降，对混凝土后期抗压和抗拉强度没有不利影响。不同振动变形下钢筋网在连接混凝土中的搅动作用是影响混凝土性能变化的主要原因。连接混凝土与旧桥原有老混凝土之间是比较薄弱的环节，容易受扰动作用而出现开裂。
作者：	魏建军
专业：	交通运输工程;道路与铁道工程
导师：	付智
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文