西宁轨道交通工程混凝土结构关键技术研究及示范.docx

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1、课题编号:密级：公开级青海省科技项目课题工作总结报告课题名称:西宁轨道交通工程混凝土结构关键技术研究及示范（子课题）计划类别:企业技术创新资金计划二C）一五年五月制目录一、承担单位概况2二、选题立项的背景及其目的、意义3三、项目来源、目标及主要任务3（一）项目来源3（二）目标及主要任务4四、技术方案的论证和研究工作的组织与管理4（一）技术关键4（二）项目采取的实施流程4五、研究经费的使用与管理5六、项目研究进展基本情况6七、计划任务完成情况7八、项目实施中取得的成效及创新点7（一）创新点7（一）研究完成的主要内容8（三）经济指标8（四）社会（生态）效益指标9（五）取得的发明专利等知识产权情况9

2、（六）发表的论文9（七）人才培养和队伍建设、国际合作等方面情况及经验总结9（八）工程应用10（九）转化情况10（+）成果前景分析10九、主要经验与体会，分析存在的问题、改进措施及下一步的研究发展目标.10（一）经验与体会10（二）存在的问题11（三）改进措施11（四）下一步的研究发展目标11工作总结报告一、承担单位概况青海大学是青海省唯一一所以工、农、医、管四大学科为主，其他学科协调发展的地方综合性大学，是省部共建和清华大学等高校对口支援的国家“211工程”重点建设大学；学校设有博士学位授权点6个，硕士学位授权点66个，本科专业67个；学校设置的学科和专业与青海四大支柱产业和十大特色优势产业密

3、切相关，并在三江源生态环境与草地畜牧.业、青藏高原冷凉作物遗传育种、盐湖化工、高原医学、藏医药学继承与创新研究等方面形成了独有的学科优势和办学特色,培养了一大批应用型人才，为青海经济建设和社会发展做出了积极贡献。目前，青海大学已成为青海省内规模最大、学生人数最多、学科门类较广、科研实力最强的大学。二、选题立项的背景及其目的、意义青藏高原环境严酷,对混凝土工程耐久性要求很高，因此使用高性能混凝土;随着青海省经济人口的增长，交通压力增大，而轨道交通能大量的节省时间和能源，缓解交通压力；地铁轨道梁面临的杂散电流腐蚀和疲劳破坏不容忽视。探究杂散电流腐蚀对轨道梁受力性能的影响；在电流腐蚀下，不同配合比的

4、轨道梁锈蚀率的比较与探究；探究不同强度的高性能混凝土梁的疲劳性能与疲劳特征；探究不同疲劳荷载及杂散电流耦合下，轨道梁力学性能的变化、疲劳破坏特征。青海省环境严酷，对混凝土工程耐久性要求很高，因此使用高性能混凝土；研究高性能混凝土，以满足在恶劣环境下抵抗侵蚀的工程要求，从而对六抗“特性提供理论研究依据，对延长建筑物使用寿命起到示范意义青海省经济人口的增长，交通压力增大，而轨道交通能大量的节省时间和能源，缓解交通压力；随着轨道交通建设中高性能钢筋混凝土的广泛应用，许多承载构件都处于高应力以及杂散电流腐蚀状态，使得钢筋混凝土结构的腐蚀及疲劳不容忽视。西宁地区的高海拔高寒干旱大气环境特征对轨道交通高性

5、能混凝土的后期开裂影响严重，因此对轨道梁在疲劳下的裂缝开展规律的研究十分必要。三、项目来源、目标及主要任务()项目来源青海省企业技术创新资金计划项目西宁轨道交通工程混凝土结构关键技术研究及示范（课题编号：2013-G-Q06A）子课题于2013年2月立项，由青海大学承担，总经费15万元。历时近3年多时间的研究工作，于2016年8月完成。（二）目标及主要任务（1）取得西宁轨道交通工程混凝土结构的关键技术成果，为西宁轨道交通工程的设计、施工和验收提供重要的技术支撑；（2）重点解决西宁轨道交通工程设计、施工和竣工验收过程中涉及到混凝土结构耐久性和寿命的关键技术难题，研究成果直接用于工程，为确保工程的

6、顺利实施提供技术保证；（3）项目成果不仅在西宁轨道交通工程中直接应用，而且为当前西宁地区高架桥、青海省内大型隧道等工程混凝土结构提供耐久性监测技术、修补方法等提供应急性技术措施，并在我国西部其他省份类似环境地区的地铁、轻轨、铁路和公路等工程中也具有切实可行的推广价值。（4）发表学术论文23篇；（5）培养硕士研究生1-2名。四、技术方案的论证和研究工作的组织与管理（一）技术关键西宁地区的高海拔高寒干旱大气环境特征对高性能混凝土高架桥的后期开裂影响严重，拟解决的关键技术问题之一是：开发出高性能混凝土在青藏高原气候条件下后期开裂的抑制与控制技术；轨道交通杂散电流及疲劳破坏不容忽视，拟解决的关键技术问

7、题之二是：轨道交通的杂散电流、钢筋锈蚀、疲劳荷载等因素耦合作用下，解决重大工程高性能混凝土结构的耐久性和安全性问题；西宁轨道交通工程属于重大基础设施工程，属于百年大计，拟解决的关键技术问题之三是：基于可靠度理论，建立西宁轨道交通工程混凝土结构的100年寿命设计理论与评估技术。（二）项目采取的实施流程，如图1图1研究方案及技术路线图五、研究经费的使用与管理研究经费的使用与管理严格按照经费预算书执行，见表1。表1科技项目（课题）经费决算表预算科目名称预算书下达预算数（万元）决算数（万元）合计专项经费自筹经费专项自筹合计经费经费经费合计15.015.00.01.人员费4.854.850.02.设备费

8、（1）购置设备费1.41.40.0（2）试制设备费2.02.00.0（3）设备改造与租赁费3.能源材料费2.12.10.04.差旅费3.03.00.05.会议费0.80.80.06.其他相关费用0.10.10.07.管理费0.750.75其中绩效支出1.41.40.0六、项目研究进展基本情况项目研究进展基本情况，见表2。表2项目研究进展基本情况年度计划内容与考核指标2015.10201605对混凝土材料进行各项性能测试；拟定试验方案，制作钢筋混凝土试件；2016.06-2016.10对养护后的混凝土试件，表面打磨，贴混凝土应变片，准备静力和疲劳试验，采集数据；2016.ll2017.12分析并

9、处理数据，撰写论文；撰写子课题研究报告和工作报告、项目验收。七、计划任务完成情况计划任务目标与已完成指标，见表3。表3计划任务目标与已完成指标计划任务目标已完成指标是否完成备注制备高性能混凝土梁（矩形和T是形）探究矩形和T形钢筋混凝土梁是的静力性能探究矩形梁和T形梁在无腐蚀条件下疲劳荷载作用梁的破坏是特征分析杂散电流对梁钢筋的腐蚀特征及耦合下钢筋力学性能的是变化情况八、项目实施中取得的成效及创新点（一）创新点（1）实验过程中使用了自制的疲劳加载系统及挠度测定装置。（2）试件使用高性能混凝土，并对高性能钢筋混凝土构件浸水通电腐蚀。（3）试验用不同配合比及不同截面形状的试件，并在腐蚀条件下对试件加

10、不同疲劳荷载，使得混凝土试件的疲劳劣化特征不同。（二）研究完成的主要内容历时3年的研究，取得的主要成果如下：1 .对不同配合比的高性能混凝土梁试配研究（1）通过对原材料的采集以及钢筋混凝土梁的制作，及高性能混凝土试块的力学性能的分析，对高性能混凝土构件有了更深刻的认识；（2）展开了对4种不同配合比高性能混凝土的耐久性研究。2 .杂散电流对钢筋混凝土梁的腐蚀研究（1）通过使用干电池对浸入水中的12根高性能钢筋混凝土矩形梁通电，做了锈蚀研究，得出了不含腐蚀介质时钢筋锈蚀率很低的结论；3 .无腐蚀下的高性能钢筋混凝土静力和疲劳试验研究（1）静载时梁的挠度随荷载值的增大而增大，加载后期挠度变化幅度越来

11、越大，且高性能钢筋混凝土梁的承载力较普通钢筋混凝土梁高，钢筋粘结性能也更好；（2）高性能混凝土梁开裂时的裂缝宽度要比普通钢筋混凝土梁稍大，且开裂荷载也大于或等于普通钢筋混凝土梁；在相同配筋率下，高性能钢筋混凝土梁在开裂后的抗裂性要比普通钢筋混凝土梁要好，荷载加大到一定程度时高性能混凝土梁的裂缝扩展幅度小于普通钢筋混凝土梁。（3）疲劳寿命与混凝土抗压强度的大小有关，钢筋混凝土梁抗压强度越高疲劳寿命越长；有限次的疲劳不会影响梁的极限承载力，但梁的挠度，混凝土应变，钢筋拉应变，都会有一定的累积，影响梁在使用期的适用性；（4）T形梁在静载和疲劳加载时，正截面平均应变仍符合平截面假定，且疲劳过程中中和轴

12、位置基本不变。梁在静载过程中随着荷载的增大，荷载一挠度比也越来越大，刚度B则越来越小。当荷载值达到0.6Pu0.7Pu时，裂缝基本上出齐，且在重复荷载下裂缝在梁左右两侧向上延伸很快。（5）疲劳过程中残余挠度随着荷载循环次数N的增加，初期增长较快，中期基本稳定。混凝土在短期的重复荷载下的塑形变形的累积是可回复的，当累积到一定程度，随着裂缝的开展将不可回复。4 .腐蚀下的高性能钢筋混凝土静力和疲劳试验研究（I）浸入水中通电26天左右的钢筋混凝土梁承载力有所下降；（2）对3组12水中通电根梁进行疲劳加载试验分别采用了3种应力比进行试验，应力比越高疲劳寿命越短，每一组内整体来说，高性能钢筋混凝土梁的疲

13、劳寿命要比普通钢筋混凝土梁的要长，且随强度的提高要增加趋势。5 .发表研究论文2篇。（三）在课题研究过程中，得到了青海省建设厅、西安建筑科技大学、青海省建筑建材科学研究院的指导和帮助，在此表示衷心的谢意！（四）社会（生态）效益指标项目成果不仅在西宁轨道交通工程中直接应用，而且对于西宁地区当前的重大桥梁、青海省内的重大隧道工程混凝土结构提供耐久性监测技术、修补方法等应急措施。此外，项目成果在我国西部其他省份类似环境地区的地铁、轻轨、铁路和公路桥梁等工程中也具有切实可行的推广价值。（五）取得的发明专利等知识产权情况无。（六）发表的论文赵宣，刘连新*,黄磊，王威.高性能钢筋混凝土梁疲劳破坏的研究J.

14、建筑技术，2016.赵宣，刘连新*,黄磊，王威.不同矿物掺量的高性能混凝土配合比探究JL建筑技术开发，2016.3王威，刘连新*,王勇生，唐超，赵宣.高海拔、高寒地区C80高强混凝土配合比设计理论的研究J.青海大学学报，2016.（七）人才培养和队伍建设、国际合作等方面情况及经验总结（一）补充了结构大厅部分仪器设备。（二）有2名研究生参与了项目设计、试验研究工作。（八）工程应用重点分析轨道梁表面混凝土的开裂机理与防护措施、在反复荷载作用下无腐蚀疲劳试验及杂散电流-疲劳荷载之间的耦合作用下混凝土的疲劳特性与钢筋锈蚀研究，为西宁轨道交通项目的顺利实施提供可靠的技术保证。（九）转化情况（+）成果前景分析（1）取得西宁轨道交通工程混凝土结构的关键技术成果，为西宁轨道交通工程的设计、施工和验收提供重要的技术支撑；（2）重点解决西宁轨道交通工程设计、施工和竣工验收过程中涉及到混凝士结构耐久性和寿命的关键技术难题，研究成果直接用于工程，为确保工程的顺利实施提供技术保证；（3）项目成果不仅在西宁轨道交通工程中直接应用，而且为当前西宁地区高架桥、青海省内大型隧道等工程混凝土结构提供耐久性监测技术、修补方法等提供应急性技术措施，并在我国西部其他省份类似环境地区的地铁、轻轨、铁路和公路等工程中也具有切实可行的推广价值。九、