箍筋锈蚀的钢筋混凝土梁抗剪性能研究

钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构性能退化的重要原因之一,特别是处于海洋环境的钢筋混凝土桥梁结构。通过通直流电加速钢筋混凝土梁箍筋锈蚀,并进行箍筋锈蚀后钢筋混凝土梁的抗剪承载力试验。试验结果表明,轻微锈蚀(10%)对混凝土梁的破坏特征没有明显影响,而对其承载力略有提高。根据试验结果解释了箍筋轻微锈蚀梁的抗剪承载力略有提高的原因。     

锈蚀钢筋混凝土梁受力性能研究

根据已有研究成果建立锈蚀钢筋及钢筋—混凝土界面的性能退化模型,采用有限元软件建立分离式钢筋混凝土梁模型,通过试验验证了数值分析结果的准确性。在此基础上,对锈蚀钢筋混凝土梁的受力性能进行了参数分析。结果表明:(1)钢筋锈蚀率对钢筋混凝土梁受力性能影响较大,随着锈蚀率的增加,构件的承载力降低、刚度退化及延性变差;(2)钢筋—混凝土界面粘结力对钢筋混凝土梁承载力影响较小,但会改变构件的破坏模式,随着锈蚀率增加,构件从延性破坏变为脆性破坏。本文研究成果可为锈蚀钢筋混凝土梁加固设计提供参考。     

化冰盐对钢筋混凝土梁承载力影响的研究

采用锈蚀和冻融两种环境的叠加来模拟化冰盐环境,通过对相同锈蚀条件下冻融梁和非冻融梁的对比试验,研究化冰盐环境下钢筋混凝土梁剩余承载力的退化。结果表明,模拟的化冰盐环境下,经受冻融循环的试验梁比非冻融循环试验梁承载力下降了13.6%,化冰盐环境下的冻融破坏对钢筋混凝土结构物的性能退化影响不容忽视。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗剪性能研究

基于试验结果的总结与分析,对锈蚀钢筋混凝土梁的斜截面抗剪承载力、破坏形态、变形能力等进行了较为系统地研究。在此基础上,考虑锈蚀钢筋截面损失与力学性能退化的影响,建立了锈蚀钢筋混凝土梁斜截面抗剪承载力计算模型,为抗剪性能的进一步研究奠定了基础。     

锈蚀钢筋混凝土梁承载能力分析的变角桁架模型

为了研究侵蚀环境下锈蚀钢筋混凝土梁在长期荷载作用下的承载能力，以荷载作用下锈蚀钢筋混凝土梁为研究对象，分析了钢筋锈蚀对混凝土梁黏结强度的影响，基于拉-压杆模型和标准桁架模型分别对锈蚀梁进行了承载力计算，进一步采用考虑钢筋锈蚀影响的修正变角桁架模型计算锈蚀钢筋混凝土梁的承载力，并通过49组锈蚀混凝土梁的试验数据对建议模型进行验证。结果表明：锈蚀钢筋混凝土梁承载力的试验值与变角桁架模型理论计算值之比的平均值为0.990，方差为0.071，二者吻合较好。采用变角桁架模型可精确计算锈蚀钢筋混凝土梁的承载力并预测其破坏模式，建议模型可用于锈蚀钢筋混凝土梁承载能力分析研究。     

锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能退化模型

通过对锈蚀钢筋混凝土梁的试验,研究了结构性能退化机理.根据退化机理分析,锈蚀钢筋的力学性能退化以及锈蚀钢筋与混凝土粘结性能退化是导致钢筋混凝土锈蚀梁的结构性能退化的主要因素.通过锈蚀钢筋力学性能及其与混凝土的粘结性能的试验研究,建立了锈蚀钢筋的应力-应变关系和锈蚀钢筋与混凝土的粘结应力-滑移关系的退化模型.在基本力学性能研究基础上,建立锈蚀梁有限元模型,实现了锈蚀梁的有限元分析.     

海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能

箍筋位于纵筋外侧，往往更早发生锈蚀而且锈蚀更加严重，使梁的剪切性能比弯曲性能退化更快，梁的破坏模式可能由未锈时的弯曲破坏转为锈蚀后的剪切破坏。通过对海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能进行分析，研究了锈蚀梁承载力退化和破坏模式转换，并分析起锈时间、箍筋直径和混凝土强度等因素的影响。分析结果表明：随着服役时间的增加，梁中箍筋会先于纵筋发生锈蚀，从而使梁的破坏模式从弯曲破坏向剪切破坏转换；延长钢筋起锈时间、增大箍筋直径、提高混凝土强度均能延缓梁的受力性能退化，并延缓锈蚀梁破坏模式转换的时间。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算模型

基于锈蚀钢筋混凝土梁中钢筋与混凝土之间粘结应力退化的现象,结合钢筋锈蚀后材料性能的劣化,对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力进行了研究。依据材料劣化后梁的截面平衡方程,引入粘结影响因子得到新的变形协调条件,将锈蚀后粘结力对抗弯承载力及破坏形式的影响划分为四个锈蚀阶段,建立了锈蚀后钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算模型,并利用该模型对比验证了已有试验梁的试验数据。结果表明,模型计算结果与试验结果吻合较好,说明计算模型有良好的工程实用价值。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算

针对目前锈蚀钢筋混凝土构件的研究仅考虑钢筋锈蚀程度的影响,而忽略了在相同锈蚀程度下构件其他参数对承载力退化的影响,导致现有计算模型参数相差较大的问题,对现有锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法进行了对比分析。基于无粘结钢筋混凝土梁的研究成果,分析钢筋锈蚀程度、截面配筋率对锈蚀损伤构件的承载力退化产生的影响,综合考虑锈蚀构件截面配筋指标以反映不同构件参数对其产生的影响及无粘结梁钢筋强度利用系数的计算公式,建立了一般锈蚀钢筋混凝土梁受拉钢筋强度利用系数的计算公式。经试验验证,数据吻合很好,其结果有益于完善和发展锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算方法。     

锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力的研究

基于锈蚀钢筋混凝土梁内钢筋与混凝土间粘结强度随锈蚀量的变化,对锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯承载力进行了研究.钢筋锈蚀量较小时,锈蚀钢筋混凝土梁可运用传统的理论计算梁的抗弯承载力;随着钢筋锈蚀量的增加,钢筋与混凝土间粘结强度发生退化,锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能介于粘结完好梁与无粘结梁之间,与传统计算梁的抗弯承载力的方法不同,应考虑梁的各截面间相互作用.基于梁整体的受力平衡和变形协调,建立了考虑梁内粘结强度退化的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力模型.最后通过54根锈蚀钢筋混凝土梁承载力试验结果对文中建立的模型进行了验证分析,结果十分满意.     

人工气候与恒电流通电法加速锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能比较研究

采用人工气候环境和恒电流通电法对钢筋混凝土梁进行加速锈蚀试验,以钢筋混凝土梁底顺筋锈胀裂缝宽度为标准,对钢筋表面锈蚀特征、锈蚀钢筋力学性能、以及锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能进行了试验研究与比较分析。由于人工气候环境与恒电流通电法使混凝土内钢筋锈蚀的电化学机理不同,试验结果表明:在混凝土表面顺筋锈胀开裂宽度相同条件下,两种环境引起的钢筋表面锈蚀特征、锈蚀钢筋名义强度和延伸率、锈蚀钢筋混凝土梁承载能力与延性均有明显的差异。人工气候环境模拟自然环境气候过程,并强化了气候因素的老化作用,使混凝土内钢筋锈蚀具有相同的电化学机理,并达到加速锈蚀的目的,将对进一步研究钢筋锈蚀程度对结构性能退化影响具有重要的学术和实际意义。     

预应力混凝土梁疲劳性能研究现状

对预应力混凝土梁疲劳性能的研究进展进行了详细阐述,论述了等幅疲劳荷载下预应力混凝土梁的疲劳性能及疲劳加载后的静力性能,对控制其疲劳破坏形态的影响因素以及在疲劳加载过程中的受力筋应变变化、裂缝开展和挠度变化规律进行了总结。讨论了变幅疲劳荷载下预应力混凝土梁的疲劳寿命及加载顺序对疲劳寿命的影响,分析了变幅疲劳加载过程中的刚度退化,同时对腐蚀后预应力混凝土梁的疲劳性能进行分析,总结了钢绞线、普通钢筋腐蚀损伤对试验梁疲劳破坏形态、极限承载力及疲劳寿命的影响。在对文献进行总结分析的基础上,根据当前研究所存在的问题,提出了今后预应力混凝土结构疲劳性能研究的方向。结果表明:预应力混凝土梁疲劳破坏始于受力筋疲劳断裂,受压区混凝土一般不会发生破坏,变幅疲劳加载及腐蚀损伤对其疲劳性能有较大影响。     

预应力与非预应力AFRP加固腐蚀钢筋混凝土梁疲劳性能研究

对非预应力芳纶布(AFRP)加固和带永久锚具的预应力AFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能进行研究。通过疲劳试验,探讨预应力水平和钢筋锈蚀程度对加固梁疲劳破坏机制、疲劳寿命、挠度等的影响。试验结果表明:预应力AFRP与非预应力加固梁的疲劳破坏机制相同,都为纵筋的疲劳断裂;预应力AFRP加固锈蚀混凝土梁的抗疲劳特性明显优于非预应力加固梁;预应力水平越高,中度腐蚀梁加固后疲劳寿命越高;锈蚀率越高,梁的疲劳寿命越低,重度锈蚀梁疲劳寿命的降低幅度比中度锈蚀梁更明显。通过与光面钢筋对比,获得锈蚀纵筋的等效疲劳切口系数K f。结果表明,钢筋锈蚀率的增加会导致K f增大,从而导致锈蚀梁疲劳寿命明显降低。基于试验结果,建立了预应力AFRP加固中度腐蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命的计算公式,供桥梁加固设计参考。     

基于车辆荷载的锈损公路桥梁疲劳性能试验研究

采用湿盐砂锈蚀方法获得腐蚀环境钢筋混凝土劣化试件,选取与车辆荷载作用下公路桥梁实际承受的疲劳应力水平,通过8根锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,分析了锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳破坏形态及应力水平和钢筋锈蚀率对梁疲劳性能的影响规律。试验结果表明,锈蚀梁的疲劳破坏形态为主筋脆性断裂;在设计应力水平作用下,疲劳加载满足规范200万次要求;在桥梁实际应力水平作用下,未锈蚀试验梁的平均疲劳寿命较规范值减少6.71%;锈蚀较严重的试验梁疲劳寿命较规范值减少13.57%,较同应力水平的未锈蚀梁疲劳寿命减少42.54%,锈蚀对试验梁的疲劳寿命影响显著。随着疲劳循环次数的增加,锈蚀梁钢筋内部出现疲劳损伤、抗弯刚度逐渐退化,混凝土残余应变累积,裂缝演变基本符合快速增加、稳定发展、急剧变化的“三阶段”发展规律。根据试验结果,建立S-N疲劳寿命方程,提出了锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命计算方法,研究结果为桥梁结构疲劳性能评估提供理论依据。     

考虑钢筋锈蚀的纳米SiO2强化再生骨料混凝土梁受力性能研究

采用纳米强化再生骨料表面的措施来改善再生骨料性能,分别考虑强化液中纳米SiO₂掺量、再生粗骨料取代率的影响,设计制作了1根普通混凝土基准梁和8根再生骨料混凝土矩形截面梁,采用内置近距离小阴极的方法对梁内受力钢筋进行通电非均匀加速锈蚀,待受拉主筋锈蚀到一定程度后进行四点受弯加载,对加载过程中的裂缝开展情况、荷载-挠度曲线以及极限承载力进行了记录及分析。考虑钢筋锈蚀率及再生骨料取代率等因素的影响,对锈胀开裂之后的再生骨料混凝土梁的承载力计算公式进行了修正,得出了可用于设计的受弯承载力计算公式。结果表明:相同锈蚀程度下,强化再生骨料混凝土梁的抗弯承载力比天然骨料混凝土有所降低,其中25%再生骨料取代率时承载性能退化较多,抗弯承载力下降19.3%; 混凝土裂缝开展趋势较为一致,最大裂缝宽度随钢筋锈蚀程度增加而增大,随纳米SiO₂掺量增加先减小后增大; 近距离小阴极通电可实现混凝土内钢筋的加速非均匀锈蚀; 所提出的方法及获得的结论有助于推动再生骨料混凝土在沿海等不利环境中的应用。     

模拟海洋环境下负载对锈蚀钢筋混凝土梁使用的影响

完成了对持续荷载作用下锈蚀梁、加载后卸载锈蚀梁、持续加载不锈蚀梁在使用阶段的对比试验。通过交替喷洒3.5%的盐水来模拟海洋潮汐环境,采用外加电流来加速钢筋锈蚀,整个试验过程中检测梁的锈蚀电流和跨中挠度。结果表明,荷载对钢筋锈蚀有明显影响,荷载作用使梁锈蚀加速,钢筋出现不均匀锈蚀。随着时间的增长,持续荷载作用下锈蚀梁的跨中挠度比没有锈蚀梁的挠度增长速度快。因此锈蚀钢筋混凝土结构在使用阶段的性能对耐久性能研究和使用寿命预测都非常重要。     

锈蚀混凝土压弯构件性能的有限元分析

研究了钢筋锈蚀影响下偏心受压构件力学性能和工作机理的变化规律。使用名义屈服强度描述钢筋锈蚀对有效截面积和屈服强度的影响,使用粘结强度降低系数描述粘结强度降低的影响。分别按照大偏压和小偏压的情况,使用有限元方法,建立了锈蚀钢筋混凝土压弯构件的分离式模型,得到了压弯构件承载力、延性、钢筋混凝土共同工作性能等的变化规律。