在高湿度和高原地区,由于地区寒冷且空气湿度较大,钢筋混凝土结构经常会遭受冻融循环和钢筋锈蚀的严重侵蚀,造成不少建筑物出现混凝土脱落、钢筋裸露和锈蚀等的严重不良现象,使得相当一部分建筑物的承载力大幅度降低、性能严重劣化,甚至不得不提前退役。无粘结预应力梁由于内部钢绞线周围没有灌注砂浆,当出现超载等情况时,空气中的水蒸气和酸性气体就会进入梁体内部,较有粘结预应力混凝土梁而言,预应力构件里面的钢绞线更易遭到锈蚀。目前,无粘结预应力结构在冻融循环和钢绞线锈蚀耦合作用下的研究基本还是空白。本文结合山区桥梁与隧道工程国家重点实验室培育基地(重庆交通大学)开放基金资助项目“考虑环境条件损伤的山区PC桥梁结构性能裂化研究(项目编号:CQSLBF-Y14-13)”,探索无粘结预应力梁抗弯承载力劣化规律。主要研究内容如下:(1)开展了钢绞线不同锈蚀率的快速锈蚀试验,以及静力拉伸试验。得到了各锈蚀率条件下钢绞线的质量损失率、名义极限强度、屈服强度和弹性模量与锈蚀率的关系,建立了与其对应的函数关系式;揭示了锈蚀后钢绞线拉伸破坏的机理。为钢绞线锈蚀条件下的无粘结预应力梁承载力计算提供了依据和参考。(2)开展了无粘结预应力梁在不同冻融循环次数下的快速冻融循环试验,以及抗压强度试验和弹性模量试验,得到了各冻融循环次数下的混凝土质量损失率、抗压强度和弹性模量与冻融循环次数的关系,建立与其对应的函数关系式;揭示了混凝土冻融循环后力学性能的劣化原理。为冻融循环条件下的无粘结预应力梁承载力计算提供了依据和参考。(3)开展了无粘结预应力混凝土梁的冻融循环试验和钢绞线锈蚀试验,以及二者的耦合试验,对比了钢绞线锈蚀和冻融循环导致预应力梁钢绞线的预应力损失大小,研究表明无粘结预应力梁在二者耦合条件下产生的预应力损失大于钢绞线锈蚀和冻融循环分别产生的预应力损失之和。(4)开展了各试验条件下的无粘结预应力梁的抗弯加载试验,得到以下成果。第一,钢绞线的锈蚀可使无粘结预应力梁的破坏特征具有少筋梁的破坏特点,而构件的冻融循环可使无粘结预应力梁的破坏特征具有超筋梁的破坏特点。第二,钢绞线锈蚀率的大小对无粘结预应力梁的挠度发展影响是很大的,但是冻融循环次数的多少对梁挠度发展影响较小。第三,各不同锈蚀率和冻融循环次数条件下的无粘结预应力梁裂缝高度均随着荷载的增加而增加,且裂缝的发展速度在裂缝出现初期较快,而后减慢。第四,无粘结预应力梁仅在钢绞线锈蚀条件下受锈蚀率影响的承载力计算通式;第五,无粘结预应力梁仅在冻融循环条件下受冻融循环次数影响的承载力计算通式;第六,无粘结预应力梁在冻融与锈蚀耦合条件下受锈蚀率和冻融循环次数影响的承载力计算通式。同时分别对比了钢绞线锈蚀和冻融循环对无粘结预应力梁承载力影响的相对大小。