锈蚀率对钢筋混凝土梁黏结滑移性能影响的试验研究

建立了锈蚀钢筋混凝土梁中钢筋与混凝土之间黏结滑移数值分析模型,设计制作了14根不同剪跨比与锈蚀率的钢筋混凝土梁,采用ANSYS有限元软件建立了锈蚀钢筋混凝土梁的三维有限元模型,对14根钢筋混凝土梁开展极限承载力试验,从锈蚀钢筋混凝土梁的荷载-跨中挠度曲线、极限承载力以及钢筋与混凝土之间黏结力3个方面开展对比分析研究,结果表明锈蚀钢筋混凝土梁的荷载-跨中挠度曲线均可大致分为弹性和塑性两个阶段,随着锈蚀率变大,弹性阶段与塑性阶段的分界逐渐不明显。锈蚀钢筋与混凝土之间的黏结力随着距离跨中截面距离的增大变大,且最大黏结力位置出现于加载点附近,同级荷载下,最大黏结力随着锈蚀率的增加而减小。锈蚀钢筋混凝土梁极限承载力随着锈蚀率和剪跨比的增加而变小,当剪跨比为3.0时,平均每升高1%锈蚀率,极限承载力试验值降低1.002 k N,当剪跨比为2.4时,平均每升高1%锈蚀率,极限承载力试验值降低1.849 k N。     

变形钢筋与混凝土黏结性能研究综述

从黏结试验方法、黏结强度和黏结应力-滑移本构关系三个方面,对单调及重复荷载作用下钢筋混凝土黏结性能相关研究进行了综述。对于中心拔出试验,钢筋与混凝土的黏结受力状态与实际工程结构有偏差,而梁式或梁端式黏结试验是相对较为理想的黏结试验方法。单调荷载作用下,对于非锈蚀钢筋混凝土,黏结强度以及黏结应力-滑移本构关系的研究均较为完善,成果已在各国或地区规范中体现;对于锈蚀钢筋混凝土,黏结强度劣化规律的研究已有大量数据积累,并已建立了以钢筋锈蚀率或锈胀裂缝宽度为变量的黏结强度劣化模型,但单调荷载作用下锈蚀钢筋混凝土黏结应力-滑移本构关系模型有待进一步完善。重复加载作用下钢筋混凝土黏结滑移性能的研究相对较少。已有研究结果表明:无论钢筋是否锈蚀,重复加载对黏结强度都没有显著影响,但是会导致钢筋和混凝土之间产生残余滑移,随加载次数和应力水平增大呈不断累积增长的趋势。根据目前研究现状,对于劈裂破坏模式下的黏结应力-滑移本构模型、腐蚀电流密度对黏结强度劣化规律的影响,基于表面锈胀裂缝宽度的黏结强度劣化模型、锈蚀钢筋与混凝土在单调及重复荷载作用下的黏结应力-滑移本构模型等,有待进一步研究。     

变形钢筋与混凝土黏结性能研究综述

从黏结试验方法、黏结强度和黏结应力-滑移本构关系三个方面,对单调及重复荷载作用下钢筋混凝土黏结性能相关研究进行了综述。对于中心拔出试验,钢筋与混凝土的黏结受力状态与实际工程结构有偏差,而梁式或梁端式黏结试验是相对较为理想的黏结试验方法。单调荷载作用下,对于非锈蚀钢筋混凝土,黏结强度以及黏结应力-滑移本构关系的研究均较为完善,成果已在各国或地区规范中体现;对于锈蚀钢筋混凝土,黏结强度劣化规律的研究已有大量数据积累,并已建立了以钢筋锈蚀率或锈胀裂缝宽度为变量的黏结强度劣化模型,但单调荷载作用下锈蚀钢筋混凝土黏结应力-滑移本构关系模型有待进一步完善。重复加载作用下钢筋混凝土黏结滑移性能的研究相对较少。已有研究结果表明:无论钢筋是否锈蚀,重复加载对黏结强度都没有显著影响,但是会导致钢筋和混凝土之间产生残余滑移,随加载次数和应力水平增大呈不断累积增长的趋势。根据目前研究现状,对于劈裂破坏模式下的黏结应力-滑移本构模型、腐蚀电流密度对黏结强度劣化规律的影响,基于表面锈胀裂缝宽度的黏结强度劣化模型、锈蚀钢筋与混凝土在单调及重复荷载作用下的黏结应力-滑移本构模型等,有待进一步研究。     

变形钢筋与混凝土黏结性能研究综述

从黏结试验方法、黏结强度和黏结应力-滑移本构关系三个方面，对单调及重复荷载作用下钢筋混凝土黏结性能相关研究进行了综述。对于中心拔出试验，钢筋与混凝土的黏结受力状态与实际工程结构有偏差，而梁式或梁端式黏结试验是相对较为理想的黏结试验方法。单调荷载作用下，对于非锈蚀钢筋混凝土，黏结强度以及黏结应力-滑移本构关系的研究均较为完善，成果已在各国或地区规范中体现；对于锈蚀钢筋混凝土，黏结强度劣化规律的研究已有大量数据积累，并已建立了以钢筋锈蚀率或锈胀裂缝宽度为变量的黏结强度劣化模型，但单调荷载作用下锈蚀钢筋混凝土黏结应力-滑移本构关系模型有待进一步完善。重复加载作用下钢筋混凝土黏结滑移性能的研究相对较少。已有研究结果表明：无论钢筋是否锈蚀，重复加载对黏结强度都没有显著影响，但是会导致钢筋和混凝土之间产生残余滑移，随加载次数和应力水平增大呈不断累积增长的趋势。根据目前研究现状，对于劈裂破坏模式下的黏结应力-滑移本构模型、腐蚀电流密度对黏结强度劣化规律的影响，基于表面锈胀裂缝宽度的黏结强度劣化模型、锈蚀钢筋与混凝土在单调及重复荷载作用下的黏结应力-滑移本构模型等，有待进一步研究。     

考虑粘结滑移的锈蚀钢筋混凝土梁数值模拟研究

为了分析不同锈蚀程度钢筋混凝土梁的力学性能退化规律,采用有限元软件ANSYS数值模拟的方法,用COMBIN39三维非线性弹簧单元来模拟钢筋和混凝土之间的粘结滑移性能,并考虑不同锈蚀状态钢筋的力学性能退化。基于计算结果,对不同锈蚀程度钢筋混凝土梁的荷载-挠度曲线作了探讨,揭示了随钢筋锈蚀率的变化,钢筋和混凝土之间的粘结性能、钢筋混凝土梁的承载力等劣化规律。     

往复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土黏结性能研究

采用梁式试件进行25次往复荷载(25%、45%和65%极限荷载)作用下锈蚀钢筋(理论锈蚀率为2%、4%和6%)混凝土间黏结性能试验研究。结果表明：钢筋混凝土梁式试件均发生劈裂破坏;钢筋混凝土间的滑移在前十个往复荷载循环周期内基本完成,而后试件加载前后滑移差逐渐缩小,滑移量基本不再增加;在试件所受荷载等级一定时,试件加载端与自由端钢筋混凝土间的滑移随着锈蚀率增加而增大;而控制纵筋的锈蚀率不变,试件纵筋与混凝土之间自由端和加载端的滑移量随着荷载等级的提高而增加明显;往复荷载等级对于试件滑移量的影响较钢筋锈蚀相比更加明显。     

加速锈蚀与持续荷载对钢筋混凝土粘结性能的影响

为了研究锈蚀钢筋与混凝土的粘结性能,选择了 15块粘结区段带裂缝的钢筋混凝土梁式试件,进行了电加速锈蚀与持续荷载两种工况共同作用下的试验研究.通过弯曲粘结试验观察了梁式试件的破坏形态,得到了锈蚀钢筋与混凝土的粘结强度值与粘结-滑移曲线.试验结果表明,电加速锈蚀与持续荷载的工况条件显著降低了钢筋混凝土间的粘结强度,且锈蚀率越高、持续荷载越大,粘结强度就越小.在弯曲粘结试验中,梁式试件加载端滑移普遍大于自由端滑移,且滑移量随着梁式试件的持载等级与纵筋锈蚀率的提高而增大.     

锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法及对构件受弯性能的影响

锈蚀黏结退化会引起钢筋与混凝土之间的不协调变形,导致构件受弯性能退化。提出了一种锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法,该方法将黏结退化表示成锈蚀率的函数,基于有效黏结力传递规律确定受弯构件黏结滑移区范围,进而构建黏结滑移区内整体变形关系实现对不协调变形的量化。该方法可用于锈蚀RC梁受弯承载力计算评估,能综合考虑锈蚀截面损失、黏结退化以及钢筋端锚失效等影响,具有较高的精度。研究表明:不协调变形受钢筋锈蚀和荷载的影响;锈蚀率低于7%时,构件不会出现不协调变形;锈蚀率越高,不协调变形出现时对应的荷载越低,对构件受弯承载力退化的影响越显著;锈蚀率大于15%时,不协调变形会提早出现,变形协调系数迅速趋于某一恒定值,由其引起的承载力退化量基本保持不变。     

锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法及对构件受弯性能的影响

锈蚀黏结退化会引起钢筋与混凝土之间的不协调变形,导致构件受弯性能退化。提出了一种锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法,该方法将黏结退化表示成锈蚀率的函数,基于有效黏结力传递规律确定受弯构件黏结滑移区范围,进而构建黏结滑移区内整体变形关系实现对不协调变形的量化。该方法可用于锈蚀RC梁受弯承载力计算评估,能综合考虑锈蚀截面损失、黏结退化以及钢筋端锚失效等影响,具有较高的精度。研究表明:不协调变形受钢筋锈蚀和荷载的影响;锈蚀率低于7%时,构件不会出现不协调变形;锈蚀率越高,不协调变形出现时对应的荷载越低,对构件受弯承载力退化的影响越显著;锈蚀率大于15%时,不协调变形会提早出现,变形协调系数迅速趋于某一恒定值,由其引起的承载力退化量基本保持不变。     

锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法及对构件受弯性能的影响

锈蚀黏结退化会引起钢筋与混凝土之间的不协调变形,导致构件受弯性能退化。提出了一种锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法,该方法将黏结退化表示成锈蚀率的函数,基于有效黏结力传递规律确定受弯构件黏结滑移区范围,进而构建黏结滑移区内整体变形关系实现对不协调变形的量化。该方法可用于锈蚀RC梁受弯承载力计算评估,能综合考虑锈蚀截面损失、黏结退化以及钢筋端锚失效等影响,具有较高的精度。研究表明:不协调变形受钢筋锈蚀和荷载的影响;锈蚀率低于7%时,构件不会出现不协调变形;锈蚀率越高,不协调变形出现时对应的荷载越低,对构件受弯承载力退化的影响越显著;锈蚀率大于15%时,不协调变形会提早出现,变形协调系数迅速趋于某一恒定值,由其引起的承载力退化量基本保持不变。