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预应力混凝土结构因其材料组成及力学特征较易受到自然环境的侵蚀，引起力筋锈蚀、混凝土开裂、预应力损失及结构承载性能退化等。近年来，沿海地区公路及铁路桥梁耐久性问题日益突显，已成为土木工程领域亟待解决的问题，但相关研究仍然较为有限。为此，本文对氯盐环境下钢绞线-混凝土粘结性能退化机理、局部/全梁锈蚀预应力混凝土梁抗弯性能劣化规律以及CFRP增强效果等开展了试验研究、理论分析、声发射监测及数值模拟。主要的研究内容及结论如下:
(1)氯盐环境下锈蚀钢绞线与混凝土粘结性能研究。利用湿盐砂加速腐蚀试验及中心拔出试验，分析了氯盐环境下钢绞线-混凝土试件的开裂模式、锈缝宽度及铁锈填充等腐蚀效应，研究了钢绞线锈蚀率、有效粘结长度、箍筋及CFRP加固等因素对钢绞线混凝土粘结-滑移曲线、旋转滑移速率、粘结强度及失效模式等粘结性能的劣化影响。可知，以锈蚀率1.5％为界，粘结滑移曲线发展模式显著改变，粘结强度呈先增大后降低趋势。基于试验数据，建立了与指数系数α、粘结强度τs有关的钢绞线混凝土粘结-滑移简化计算模型。建立相关有限元模型并进行数值模拟，模拟值与试验值吻合较好。通过声发射技术，得到了声发射振铃计数、能量及持续时间等参数与钢绞线混凝土粘结性能间的关系，据此可对钢绞线与混凝土粘结失稳时刻及混凝土损伤演变过程进行表征。
(2)氯盐环境下局部锈蚀预应力混凝土梁的腐蚀效应及抗弯性能研究。通过湿盐砂加速腐蚀试验，研究了预应力混凝土梁纯弯段锈蚀开裂过程及其自振频率的变化规律。可知混凝土的开裂速率随预应力程度的提高而增大，以锈蚀率1％为界，前四阶自振频率呈先增大后降低趋势，锈蚀率较高时，高预应力混凝土梁的高阶频率下降较明显。通过低周单向循环加载试验，研究了局部氯盐腐蚀及预应力程度对预应力混凝土梁应变分布、开裂荷载、极限荷载、短期抗弯刚度、峰值挠度、极限挠度、残余挠度、开裂速率及残余缝宽等抗弯性能的影响，可知氯盐环境下局部锈蚀高预应力混凝土的抗弯性能劣化较显著。
(3)氯盐环境下全锈蚀预应力混凝土梁的腐蚀效应及抗弯性能研究。基于氯盐溶液加速腐蚀试验，分别采用半电池电位、超声回弹、模特测试等方法对预应力混凝土梁的锈蚀进程进行评价。通过四点弯曲试验，研究了全锈蚀预应力混凝土梁力学性能退化规律。通过与局部锈蚀预应力混凝土梁的极限荷载、极限挠度及抗弯刚度损失过程对比，可知，跨中纯弯段锈蚀对预应力混凝土梁抗弯性能的退化较为关键。基于有限元法建立全锈蚀预应力梁数值模型，对其抗弯性能及钢绞线滑移行为进行模拟，模拟值与试验值较吻合;采用高斯混合模型对声发射参数(RA、AF)进行聚类分析，得到混凝土拉伸及剪切开裂的分布特征，并通过声发射b值对混凝土损伤扩展过程进行表征。
(4)CFRP增强锈蚀预应力混凝土梁抗弯性能研究。采用细石混凝土及CFRP对全锈蚀预应力混凝土梁修复加固，研究了CFRP增强前后锈蚀预应力混凝土梁的极限荷载、极限挠度、延性系数、钢绞线滑移及弯曲开裂速率等抗弯性能的退化规律;对比分析CFRP增强前后声发射参数(RA、AF、累计振铃计数、累计能量及b值)随荷载等级的变化特征，进而得到了CFRP对锈蚀预应力混凝土梁损伤开裂行为的影响。综合可知，CFRP有效抑制了锈蚀预应力混凝土梁的弯曲开裂，使其抗弯承载力得到明显提高。
(1)氯盐环境下锈蚀钢绞线与混凝土粘结性能研究。利用湿盐砂加速腐蚀试验及中心拔出试验，分析了氯盐环境下钢绞线-混凝土试件的开裂模式、锈缝宽度及铁锈填充等腐蚀效应，研究了钢绞线锈蚀率、有效粘结长度、箍筋及CFRP加固等因素对钢绞线混凝土粘结-滑移曲线、旋转滑移速率、粘结强度及失效模式等粘结性能的劣化影响。可知，以锈蚀率1.5％为界，粘结滑移曲线发展模式显著改变，粘结强度呈先增大后降低趋势。基于试验数据，建立了与指数系数α、粘结强度τs有关的钢绞线混凝土粘结-滑移简化计算模型。建立相关有限元模型并进行数值模拟，模拟值与试验值吻合较好。通过声发射技术，得到了声发射振铃计数、能量及持续时间等参数与钢绞线混凝土粘结性能间的关系，据此可对钢绞线与混凝土粘结失稳时刻及混凝土损伤演变过程进行表征。
(2)氯盐环境下局部锈蚀预应力混凝土梁的腐蚀效应及抗弯性能研究。通过湿盐砂加速腐蚀试验，研究了预应力混凝土梁纯弯段锈蚀开裂过程及其自振频率的变化规律。可知混凝土的开裂速率随预应力程度的提高而增大，以锈蚀率1％为界，前四阶自振频率呈先增大后降低趋势，锈蚀率较高时，高预应力混凝土梁的高阶频率下降较明显。通过低周单向循环加载试验，研究了局部氯盐腐蚀及预应力程度对预应力混凝土梁应变分布、开裂荷载、极限荷载、短期抗弯刚度、峰值挠度、极限挠度、残余挠度、开裂速率及残余缝宽等抗弯性能的影响，可知氯盐环境下局部锈蚀高预应力混凝土的抗弯性能劣化较显著。
(3)氯盐环境下全锈蚀预应力混凝土梁的腐蚀效应及抗弯性能研究。基于氯盐溶液加速腐蚀试验，分别采用半电池电位、超声回弹、模特测试等方法对预应力混凝土梁的锈蚀进程进行评价。通过四点弯曲试验，研究了全锈蚀预应力混凝土梁力学性能退化规律。通过与局部锈蚀预应力混凝土梁的极限荷载、极限挠度及抗弯刚度损失过程对比，可知，跨中纯弯段锈蚀对预应力混凝土梁抗弯性能的退化较为关键。基于有限元法建立全锈蚀预应力梁数值模型，对其抗弯性能及钢绞线滑移行为进行模拟，模拟值与试验值较吻合;采用高斯混合模型对声发射参数(RA、AF)进行聚类分析，得到混凝土拉伸及剪切开裂的分布特征，并通过声发射b值对混凝土损伤扩展过程进行表征。
(4)CFRP增强锈蚀预应力混凝土梁抗弯性能研究。采用细石混凝土及CFRP对全锈蚀预应力混凝土梁修复加固，研究了CFRP增强前后锈蚀预应力混凝土梁的极限荷载、极限挠度、延性系数、钢绞线滑移及弯曲开裂速率等抗弯性能的退化规律;对比分析CFRP增强前后声发射参数(RA、AF、累计振铃计数、累计能量及b值)随荷载等级的变化特征，进而得到了CFRP对锈蚀预应力混凝土梁损伤开裂行为的影响。综合可知，CFRP有效抑制了锈蚀预应力混凝土梁的弯曲开裂，使其抗弯承载力得到明显提高。