现代预应力结构是我国土木、水利和交通工程中应用最为广泛和最具潜力的一种结构。但是关于这类结构在侵蚀环境下的细观损伤评估和耐久性设计理论,国内外都很少报道。本项目在作者已有相关研究成果的基础上,利用计算机数值(模拟)试验的手段和方法,开展预应力结构(或构件)在实际环境多因素作用下(如恶劣侵蚀环境、火灾、疲劳荷载等)的耐久性行为研究,探索其在多尺度(细观、微观和宏观)下内部损伤的形成、扩展过程,以进一步研究预应力结构的损伤机理、完善相应的理论基础,并为这类重要结构提供便于工程实用的耐久性设计方法及提高耐久性的措施,同时为相应规范体系的充实和完善做出贡献。
预应力结构的耐久性是一个十分重要且迫切需要加以解决的问题。本项目着重研究了在一种或多种环境指标下(氯离子侵蚀、应力腐蚀、硫酸盐侵蚀、冻融循环、冻融与氯离子和冻融与疲劳等)耐久性模型试验、结构内部细观损伤机理及计算机数值模拟。主要成果包括1)通过69根预应力构件的耐久性试验,研究了在不同侵蚀指标、不同预应力度下构件的承载力、正常使用劣化特点和损伤规律,并获得适用于该环境下的耐久性可靠度分析参数;2)通过对15根的预应力混凝土梁在不同冻融循环次数后进行的低周疲劳试验,根据动弹性模量的衰减规律,利用二级疲劳理论和损伤累计理论分析了构件的损伤失效过程,建立了疲劳寿命与循环过程中相对动弹性模量衰减之间的预测模型;3)建立了冻融循环下氯离子二维扩散方程,并提出了分别在常数和可变边界条件下预应力结构氯离子二维扩散模型;4)利用计算机技术和数值方法,对构件指定腐蚀行为进行了计算机数值仿真模拟,为预应力结构耐久性的细观、微观尺度研究奠定了基础;5)提出了预应力结构在不同侵蚀环境下的耐久性模型,通过该模型预测结构的剩余使用寿命,并给出了便于工程使用的预应力结构耐久性设计的基本方法与提高耐久性的构造措施。