Rational maintenance method of prestressed concrete bridge considering stress corrosion cracking of prestressing steel wires

考虑预应力钢丝应力腐蚀开裂的预应力混凝土桥梁合理维护方法

• 批准号: 22K04259
• 负责人: 森川 英典
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04259/
• 关键词: プレストレストコンクリート; 橋梁; PC鋼材; 腐食; 破断; 応力腐食割れ; 維持管理; 構造信頼性; プレストレストコンクリート橋; 鋼材; モニタリング

本研究では，まずPC鋼線の脆性破断メカニズムを解明するため，コンクリート橋内部の環境として考えられる苛性ソーダ（NaOH）環境に着目して応力腐食割れ試験を行った．電食により導入した切欠きを有するPC鋼線を用いて，NaOH（110℃，35wt％）水溶液環境下で，添加剤として，PbO, Al2O3, NaNO3, KMnO4の4種類について考慮して応力腐食割れ試験を実施した．その結果，PbOを0.2wt％添加した場合に，PC鋼線の長手方向横すべり破面の兆候が見られることを確認したものの，実構造物や硝酸塩脆化割れと比較して，すべり長さが小さくなった．そこで，それまで，初期荷重をゼロとしてその後漸増荷重を載荷する条件を，初期荷重を設計荷重とし，その後，応力集中を想定した漸増荷重を載荷する条件に変更して試験を数体について実施した結果，その中の1体について，すべり長さのやや大きな破面を有する破断が発生したことを確認した．また，PC鋼より線束の腐食特性および腐食程度と機械的性能低下の関係を明らかにするために，実橋梁の曲げ上げ部で発生するグラウト境界を模擬したPC鋼より線束に促進腐食を行い，腐食分析評価を行った．さらに，促進腐食したPC鋼より線を用いて引張試験を行い引張性能の低下を評価した．既往研究において作成したPC鋼線束の腐食モデルの他に，本研究で検討したPC鋼より線束の腐食特性と引張性能低下の結果を用いてPC鋼より線束の腐食劣化モデルを構築した．そして，PC鋼より線束の腐食劣化モデルを用いて鋼材劣化の生じた既設高速鉄道PC桁橋の構造安全性について検討を行い，腐食程度と安全性との関係を明らかにした．

在这项研究中，我们首先进行了应力腐蚀开裂试验，重点是苛性钠（NaOH）环境，该环境被认为是混凝土桥梁内部的环境，以阐明PC钢丝的脆性断裂机制。使用电腐蚀引入的PC钢丝，在考虑到四种添加剂：PBO，Al2O3，Nano3和KMNO4中，在NaOH（110°C，35 wt％）环境中进行了应力腐蚀裂纹测试。结果，当添加PBO 0.2 wt％时，观察到PC钢丝电线的纵向横向裂缝表面的迹象，但是与实际结构和硝酸盐和硝酸盐互惠裂纹相比，滑动长度较小。在此之前，初始载荷为零，负载逐渐增加的载荷的条件被设置为初始负载作为设计负载，然后将加载载荷逐渐增加的状态更改为加载应力浓度的条件，并在几个身体上进行了测试，因此，确认其中一个具有较大的裂缝表面，具有较大的裂缝长度。此外，为了阐明电线束的腐蚀特性以及PC钢的腐蚀程度和机械性能之间的关系，我们对PC钢的电线束进行了加速腐蚀，该钢丝钢丝捆上的钢丝束，该钢丝模拟了在实际桥梁的弯曲部分生成的灌溉边界，并进行了腐蚀分析和腐蚀分析。此外，我们使用滞留的PC钢丝进行了拉伸测试，该钢丝钢丝钢丝的腐蚀加速并评估了拉伸性能的下降。除了先前研究中创建的PC钢丝束的腐蚀模型外，我们还使用腐蚀特性和本研究中检查的腐蚀性性能和拉伸性能降解结果构建了PC钢丝束的腐蚀降解模型。然后，使用PC钢的电线束的腐蚀变质模型，我们研究了现有的高速PC梁桥的结构安全，该高速PC Girder Bridges造成了钢材材料的恶化，并揭示了腐蚀程度与安全程度之间的关系。

项目成果

主ケーブルの破断を考慮した既設高速鉄道PC 桁の構造信頼性評価

考虑主缆断裂的既有高速铁路PC梁结构可靠性评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 河野航平;谷村拓澄;美濃智広;森川英典;福田圭祐
• 通讯作者: 福田圭祐