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

基本信息

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

项目摘要

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．

在本研究中，首先，为了阐明PC钢丝的脆性断裂机理，我们针对烧碱（NaOH）环境（被认为是混凝土桥梁内部的环境）进行了应力腐蚀开裂试验。采用电解腐蚀引入缺口的PC钢丝，在NaOH（110℃，35wt%）水溶液环境中，考虑PbO、Al2O3、NaNO3、KMnO4四种添加剂进行应力腐蚀开裂试验。。结果证实，当添加0.2wt%PbO时，PC钢丝纵向出现横向滑移断裂迹象，但与实际结构和硝酸盐脆化裂纹相比，滑移长度变为较小。因此，通过将初始载荷为零然后逐渐增加载荷的条件改变为初始载荷为设计载荷然后假定应力集中而逐渐增加载荷的条件，对多个物体进行了试验。其结果，确认其中1个具有断裂面滑移长度相当大的断裂。此外，为了明确使用PC钢的线束的腐蚀特性以及腐蚀程度与机械性能劣化之间的关系，对使用PC钢的线束进行了加速腐蚀，模拟了弯曲部分发生的灌浆边界对实际桥梁进行了腐蚀分析和评估。此外，使用预腐蚀的PC钢绞线进行拉伸试验，以评估拉伸性能的下降。除了之前研究中创建的预应力钢丝束腐蚀模型之外，我们利用本研究中检查的预应力钢丝束的腐蚀特性和拉伸性能劣化的结果构建了预应力钢丝束的腐蚀劣化模型。采用线束腐蚀劣化模型代替PC钢，研究了现有高铁PC梁桥钢材劣化的结构安全性，明确了腐蚀程度与安全性之间的关系。