冻融损伤是我国北方寒冷地区混凝土及预应力混凝土结构的主要病害,它直接影响结构的安全性和耐久性。研究冻融循环作用下混凝土及预应力混凝土结构的受力性能可填补该研究领域国内外的空白,完善寒冷地区混凝土及预应力混凝土结构的设计理论和服役结构的评价标准,促进我国大型基础设施的建设。本项目首先通过冻融循环作用下混凝土材料的基本力学性能和变形特征研究,建立冻融循环作用下适用于结构正常使用和承载能力计算的应力-应变本构特征曲线,再通过混凝土和预应力混凝土梁在冻融循环作用后的静载试验研究,获得冻融循环作用下混凝土和预应力混凝土受弯构件的受力特征以及M-φ全过程曲线,从而建立冻融循环作用下混凝土及预应力混凝土结构的设计理论和计算方法。
freeze-thaw cycles;concrete;pre-stressed;mechanical behavior;experimental study
本项目首先通过冻融循环作用下混凝土单轴受拉、受压性能试验、冻融循环和氯盐腐蚀作用下钢筋与混凝土粘结锚固性能试验,研究冻融循环作用下混凝土的基本力学性能及其与钢筋的粘结性能,包括抗拉强度、抗压强度、弹性模量、应力-应变曲线等与冻融循环次数的关系、冻融循环作用下钢筋与混凝土的粘结锚固性能,建立适用于冻融循环作用下结构正常使用和承载能力计算的材料简化本构模型。再通过冻融环境下混凝土结构构件受弯、受剪、偏心受压性能试验和预应力混凝土梁在冻融循环后预应力损失及受力性能试验,研究受弯构件开裂弯矩、裂缝发展、刚度特征、极限弯矩等与冻融循环次数的关系,冻融循环后钢筋混凝土梁抗剪承载力与冻融循环次数的关系,预应力混凝土受弯构件预应力损失、开裂弯矩、刚度特征、极限弯矩等与冻融循环次数的关系。获得冻融循环作用下混凝土和预应力混凝土结构构件的受力特征和破坏机理,建立适用于冻融循环作用下混凝土及预应力混凝土结构构件正常使用极限状态和承载能力极限状态的计算方法,完善寒冷地区混凝土及预应力混凝土结构的设计理论,为寒冷地区的服役结构性能评价提供可靠依据。