【摘要】：混凝土結(jié)構(gòu)是當(dāng)前應(yīng)用最普遍的結(jié)構(gòu)形式之一,其耐久性的研究一直以來(lái)受到國(guó)內(nèi)外研究人員的重視�；炷恋奶蓟怯绊懩途眯缘囊粋€(gè)重要因素,對(duì)碳化過(guò)程的展開(kāi)研究,掌握其產(chǎn)生原因、發(fā)展規(guī)律,有利于我們從本質(zhì)上解決混凝土的碳化問(wèn)題,從而提高結(jié)構(gòu)物的耐久性和安全性。本文通過(guò)開(kāi)展混凝土箱梁的快速碳化試驗(yàn),對(duì)箱梁的碳化規(guī)律進(jìn)行了研究;定制了彎曲加載裝置,研究了箱梁在彎曲荷載作用下的碳化規(guī)律,并通過(guò)有限元軟件對(duì)箱梁進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,驗(yàn)證了數(shù)值計(jì)算方法的有效性。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)結(jié)合碳化的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,利用擴(kuò)散定律等相關(guān)理論,推導(dǎo)及建立了反映混凝土碳化的微分方程;從使用范圍、適用條件等方面介紹和對(duì)比分析了各類碳化深度預(yù)測(cè)模型;利用模糊理論的分析方法,研究了自然環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)物碳化規(guī)律,得出其計(jì)算模型。(2)進(jìn)行了考慮碳化時(shí)間、CO2濃度等條件的快速碳化試驗(yàn)。箱梁模型外角部的反應(yīng)速率最大,約為內(nèi)角部的2倍。當(dāng)CO2濃度增大為2倍時(shí),隨著反應(yīng)時(shí)間的不同,碳化深度最大可增至1.22倍,而碳化反應(yīng)時(shí)間增加為2倍時(shí),隨著濃度的變化,碳化深度最大增至1.34倍。說(shuō)明在不考慮荷載作用的箱梁快速碳化實(shí)驗(yàn)中,碳化反應(yīng)時(shí)間相對(duì)于CO2濃度對(duì)碳化深度的影響更大。(3)通過(guò)定制加載裝置,確定加載等級(jí),開(kāi)展了彎曲荷載作用下的箱梁快速碳化試驗(yàn)研究,研究應(yīng)力水平對(duì)混凝土碳化深度的影響。箱梁所受荷載水平較高時(shí),壓應(yīng)力對(duì)碳化的抑制作用較為明顯,即壓應(yīng)力越大,碳化速率越小;拉應(yīng)力對(duì)碳化的促進(jìn)作用隨著拉應(yīng)力的增加而增大,即拉應(yīng)力越大,碳化速率增加越快;通過(guò)對(duì)荷載作用下的箱梁碳化深度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,對(duì)其進(jìn)行數(shù)值擬合,得出應(yīng)力作用下的混凝土碳化深度計(jì)算模型。(4)論證了ANSYS熱傳導(dǎo)求解與混凝土碳化過(guò)程的相似性,利用數(shù)值模擬求解混凝土的碳化問(wèn)題。數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果反映了拉、壓應(yīng)力對(duì)碳化的促進(jìn)和抑制作用,所得出的影響曲線趨勢(shì)基本與試驗(yàn)結(jié)果相同。在壓應(yīng)力作用時(shí),數(shù)值模擬在所得結(jié)果在各個(gè)工況下均略大于試驗(yàn)值,通過(guò)計(jì)算二者的偏差最大為12%,在拉應(yīng)力作用的情況下,數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果較為吻合。對(duì)實(shí)際工程中的一座箱梁橋進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,并對(duì)其碳化深度進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
【圖文】：

圖 2.3 三角型隸屬函數(shù)（2）建立模糊方程假定一組實(shí)際測(cè)得的（xi, yi）,*iy 為 x=xi回歸估計(jì)值， 、 a b 為 a 、b的中心值，記為 , , , , , M R M R i i Mi i Ria a a b b b y y y由模糊數(shù)運(yùn)算規(guī)則得 *, ( 0), ( 0) i M M i i M M i iii M R i i R M i ia b x x a b x x xya b x x a b x x x(2.50)上式中各個(gè)符號(hào)的意義如圖 2.4。UU2U0U1R

圖 3.2 標(biāo)準(zhǔn)立方體試塊 圖 3.3 混凝土箱梁模型3.3.4 混凝土試塊抗壓強(qiáng)度測(cè)試對(duì)于立方體抗壓強(qiáng)度等力學(xué)性能的測(cè)試遵循《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50081）的相關(guān)規(guī)定。即以三個(gè)試件測(cè)定值的算術(shù)平均值作為該組試件的強(qiáng)度（精確至 0.1MPa）。將養(yǎng)護(hù)至指定齡期的試塊從模具中取出，，以標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值。。用壓力試驗(yàn)機(jī)如圖 3.4 所示，抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 3.3。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U441

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本文編號(hào)：2658401