长寿命耐候钢桥锈层稳定性原位测试与评价
摘要:基于耐候钢锈层形成和损伤机理,总结了耐候钢桥锈层检测及评价方法,并以中国首批3座免涂装耐候钢桥为工程依托,采用目测检查法和胶带黏附力测试法对典型构件的构造细节处锈层进行原位测试,通过对锈层稳定性的定性与定量分析,明确了结构型式、气候气象和环境条件等对耐候锈层形成的影响规律,分析了不同位置的表面锈层分布特点及稳定性差异,建立了长寿命耐候钢桥锈层稳定性技术状况评价模型,开展了全桥锈层稳定性技术状况评价,提出了锈层的针对性维护管养建议。研究结果表明:稳定锈层的形成受结构构造形式、水汽及光照等各种因素作用影响;耐候钢桥受日照充足的区域,其耐候锈层形成快、稳定性好;通风好且不易积水积尘区域的耐候锈层状况优于积水积尘区域和潮湿通风不畅区域;高湿热环境中的耐候钢桥,通风、日照条件好的区域,其耐候锈层形成快且稳定;耐候锈层稳定性技术状况可根据承重结构锈层稳定性状况、桥梁附属结构技术状况和桥位环境状况3类评价指标分为1~4级,综合评价眉县常兴二号桥、黄延高速隆坊跨线桥和西藏扎墨公路达国大桥锈层稳定性技术状况等级分别为2级、2级和3级;稳定可靠的耐候锈层是实现耐候钢桥长寿命设计和使用的技术保证之一。长寿命耐候钢桥锈层检测方法与评价指标可为桥梁构造设计及锈层维护管养提供依据,将推动长寿命耐候钢桥的工程应用。
环境作用下钢管混凝土桥梁温度研究综述
摘要:为提高钢管混凝土桥梁应对温度响应的能力,梳理了钢管混凝土桥梁在水化热和环境因素影响下面临的关键温度问题,总结了钢管混凝土桥梁施工和运营阶段温度作用与效应、界面热脱黏以及温度效应计算方法等的研究进展,探讨了未来的研究方向。研究结果表明:施工阶段,空钢管拼装受日照温度场影响显著,需对拼装线形进行精准调控,管内混凝土水化热导致大管径(大于1.2m)截面的温升和里表温差均超过30℃,开裂风险较高,钢管混凝土拱的合龙温度取值存在争议,需结合累积内力反算;在运营阶段,气温变化和太阳辐射分别引起均匀温度和截面非线性温度梯度(温差大于10℃)作用,温度效应对钢管混凝土桥梁的应力、内力、变形和稳定性均有较显著的影响,并通过加速混凝土徐变改变结构的长期响应;钢管与核心混凝土间温差易诱发钢-混界面拉应力超限和热脱黏,脱黏高度为0.03~0.72mm,通过红外热成像和分布式光纤等热感知技术可有效检测界面脱黏。现有规范对温度作用模式和线膨胀系数等的界定尚存不足,热弹性力学分析和能量法等解析法以及精细化热-力耦合模拟为温度效应计算提供支撑,未来需进一步研发低水化热和辐射吸收率材料,推广界面连接件应用,开展长期热损伤演化评估以及优化超大跨钢管混凝土桥梁温度控制策略,并完善相关设计规范。研究结果为钢管混凝土桥梁的高品质建造与长寿命运维提供理论参考。
钢基体表面磷酸钾镁水泥基防腐涂层的研究进展
摘要：磷酸钾镁水泥（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ Ｐｈｏｓｐｈａｔｅ Ｃｅｍｅｎｔ， ＭＫＰＣ）作为一种新型无机胶凝材料，具有凝结速度快、早期强度高、结构致密、耐磨性能好等特点。以磷酸钾镁水泥为黏结剂，通过添加剂、矿物掺合料及复合改性等方法对其进行改性，可制备出具有优异防腐性能的金属防护涂层，其主要用于钢材表面的防腐蚀保护。本文总结了磷酸钾镁水泥基涂层的水化与防腐机理，及其材料组分和配合比对涂层防腐性能的影响，重点概述了磷酸钾镁水泥基防腐涂层的改性研究，介绍了该类涂层的施工工艺与性能评价方法，并对磷酸钾镁水泥基涂层在防腐领域中的发展前景进行了展望。
基于数据挖掘的输电杆塔典型材料大气环境腐蚀预测研究
摘要：为了提升输电杆塔材料在复杂大气环境下腐蚀预测的准确性,构建科学高效的建模方法以支撑材料寿命评估与防护策略制定,本研究基于历史积累的电网杆塔材料腐蚀数据,构建了遗传算法(GA) -随机森林(RF)-神经网络(BP)的多算法集成模型,用于碳钢与镀锌钢材料的大气环境腐蚀预测。通过优化模型参数与特征选择策略,碳钢与镀锌钢的预测平均相对误差分别降至7.65%和8.83%,较单一BP模型和GA-RF模型显著提升了预测精度。实验结果表明,GA-RF-BP模型能够有效融合多算法优势,增强对复杂非线性腐蚀规律的拟合能力,为输电杆塔材料的腐蚀防护与寿命评估提供了可靠的技术支撑。
大掺量矿物掺合料混凝土钢筋腐蚀防治技术研究进展
摘要：活性矿物掺合料作为辅助性胶凝材料取代部分水泥,符合土木建筑行业绿色低碳发展理念,同时也是优化混凝土组成结构、提升混凝土综合性能的重要路径。然而,大量矿物掺合料的掺入导致混凝土液相碱度明显降低,引起钢筋难钝化、易腐蚀问题。本文从钢筋(碳素钢筋)外围添加保护屏障及开发利用新型筋材替代碳素钢筋两个角度展开,分析了大掺量矿物掺合料混凝土钢筋腐蚀防治正在研究和应用的各种技术方法的特点、效果及存在问题。通过总结归纳,提议使用合金耐蚀钢筋取代普通碳素钢筋以消除大掺量矿物掺合料混凝土低碱度环境对于钢筋保护的不利影响,可为大掺量矿物掺合料混凝土钢筋腐蚀防治提供一种技术思路。
磷渣在水泥基材料领域的研究现状和进展
摘要：磷渣是冶炼黄磷过程中产生的固体废弃物，因含有可溶性磷和氟元素，磷渣大量堆积会导致环境污染和生态受损等危害。将磷渣作为补充胶凝材料应用在水泥基材料领域是实现磷渣规模化利用的一条最佳途径，不仅可以提高磷渣的利用率，还能够降低磷渣对生态环境的影响，有利于可持续发展。本文总结了磷渣在水泥、普通混凝土和超高性能混凝土等相关水泥基材料领域的研究现状。同时，针对磷渣当前存在的问题，进一步给出了未来磷渣在水泥基材料领域的相关研究方向。
钢-混凝土组合梁的材料协同效应与工程实践——以某大跨度桥梁为例
摘要：钢-混凝土组合梁通过材料协同效应显著提升了结构性能，为复杂环境下的桥梁工程提供了创新解决方案。本研究以某90m大跨度钢-混凝土组合梁桥为对象，系统分析了材料协同机制及其在强震区与高交通荷载下的工程适用性。通过静力与动力荷载试验结合有限元模型，验证了Q235钢与C40混凝土的协同工作性能：钢梁底部最大拉应力达89MPa，混凝土板顶面最大压应力为6.5MPa，二者协同工作符合“ 钢受拉-混凝土受压”的受力机制，栓钉连接件（滑移量＜0.5mm）有效保障了界面剪力传递。试验结果表明，组合梁跨中最大挠度为23.60mm，校验系数在0.85~1.02，基频为2.8209Hz，高阶频率分布合理（10.71~41.20Hz），具备优异的刚度、承载力与抗震性能。材料协同设计减少钢材用量20%~40%，降低碳排放，且施工便捷，经济性突出。研究进一步提出采用C50及以上混凝土可使弹性模量提升12.8%，跨中挠度降低7.2%。未来需深化高强度材料匹配、新型连接件开发及全寿命性能评估，结合智能化技术推动钢-混凝土组合梁在绿色低碳工程中的标准化应用。
高强度密封钢丝绳在公路悬索桥吊索和斜拉索应用
摘要：针对传统悬索桥吊索PE护套易老化、维护成本高等问题，开发了高强度密封钢丝绳吊索技术，并实现首次工程应用。该技术采用锌铝稀土合金镀层密封钢丝绳，通过异型钢丝紧密扣合形成全封闭结构，抗拉强度1960MPa以上，弹性模量1.67×105MPa，相比较传统平行钢丝束，直径减小且免涂装。工程应用显示，密封钢丝绳吊索抗风雨和抗振能力显著增强，面接触设计降低钢丝间应力，运行维护成本降低。开发的WSC-ZZZZ-133型斜拉索通过JT/T775-2016规范抗弯疲劳测试。成果纳入团体标准T/CCTAS92-2023，为桥梁轻量化与耐久性设计提供技术支撑。
毛细管嵌管墙热工特性与节能性研究
摘要：热激活建筑系统是一项创新的节能技术，其常用的形式是嵌管墙。为提高嵌管墙的热屏障能力并更有效地利用低品位能源，提出一种毛细管嵌管墙，采用4.3mm×0.8mm 的PPR 毛细管组成间隔20mm 的网栅，替代传统的PB 管嵌管墙。建立毛细管嵌管墙的传热模型，通过实验数据验证了模型的准确性，研究在夏热冬冷地区不同水温条件下毛细管嵌管墙的冬夏季工况热工特性和节能性，并与PB 管嵌管墙进行对比分析。结果表明，毛细管嵌管墙具有较大的热惯性，其内表面温度峰值比室外空气温度峰值出现时间滞后5h，可有效蓄存冷热量并转移峰值负荷。在夏季工况下，当进口水温相同时，毛细管嵌管墙的内表面温度比PB 管嵌管墙低约2℃，表明毛细管嵌管墙的换热性能以及对室内热环境的调控效果更好。此外，无论是在冬季还是夏季工况下，毛细管嵌管墙的水温要求均更低，特别是在夏季工况时，毛细管嵌管墙的有效热屏障水温范围更宽。更低的水温要求以及更宽的水温范围，意味着毛细管嵌管墙可更加容易地利用自然环境中的低品位能源，来实现热屏障功能以及供热/供冷功能，节能潜力明显。
