碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度

利用外加电流加速锈蚀法获得锈蚀钢筋混凝土梁,对其粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验,并对加固试验梁建立有限元模型,研究其在静力荷载作用下的抗弯刚度和变形能力。结果表明,随钢筋锈蚀率增大,碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度发生退化,极限变形能力逐渐削弱。粘贴纵向碳纤维布在一定程度上能够提高锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯刚度,设置横向U形箍则能有效提高加固体系的整体工作性能。在试验及分析结果基础上,按照传统钢筋混凝土梁截面抗弯刚度解析分析方法的思路,引入钢筋应变综合系数来考虑锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能退化对梁抗弯刚度的影响,并根据试验梁和钢筋不同锈蚀程度有限元模型梁的计算刚度进行反推计算,建立了钢筋应变综合系数的计算公式,进而提出了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法。与试验结果及有限元模拟分析结果的比较表明,所提计算方法具有较高的精度。     

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.     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法

目前对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的研究主要考虑锈蚀程度的影响,忽视了构件本身参数不同对承载力退化的影响,导致不同学者提出的锈蚀钢筋与混凝土的协同工作系数差异较大。为合理评估既有锈蚀钢筋混凝土梁的剩余承载力,首先对锈后无黏结钢筋混凝土受弯构件进行模拟试验与有限元分析,系统分析严重锈蚀混凝土构件钢筋应力水平的主要影响因素,发现截面配筋指标可综合反映混凝土强度和截面配筋率对受拉钢筋应力水平的影响,并确定基于截面配筋指标的锈后无黏结混凝土梁受拉钢筋强度利用系数;对一般锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的退化机理进行深入分析,综合考虑钢筋锈蚀程度和截面配筋指标的影响,建立一般锈蚀混凝土梁钢筋强度利用系数计算公式;提出概念明确、通用性强的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法;与大量的试验结果进行对比验证,计算方法的吻合性较好。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能评估

考虑钢筋锈蚀引起的钢筋和混凝土的粘结力下降和锈胀力引起的钢筋周围混凝土双向受力状态,建立了锈蚀开裂前钢筋混凝土梁的抗弯承载力评估模型;应用无粘结预应力钢筋应力计算方法,又建立了锈蚀开裂后钢筋混凝土梁抗弯承载力评估模型。通过试验结果验证表明:建立的抗弯承载力模型与试验结果吻合较好,可用于锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯承载力评估计算。     

基于粘结强度变化的锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力的研究

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，对锈蚀梁的抗弯承载力进行了研究。钢筋锈蚀量较小时，锈蚀梁内钢筋与混凝土间粘结强度随锈蚀量增加而增加，锈蚀梁的力学性能同未锈蚀梁，可运用传统的梁理论计算锈蚀梁的抗弯承载力；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，锈蚀梁的力学性能介于粘结完好梁与无粘结梁之间，与传统的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梁抗弯承载力模型。最后，通过54根锈蚀梁承载力试验结果，对文中建立的模型进行了验证分析，结果十分满意。     

自密实轻骨料混凝土梁抗弯性能试验研究

试验研究了不同纵向受拉钢筋配筋率的自密实轻骨料混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的抗弯性能。结果表明,在同级荷载作用下,自密实轻骨料混凝土梁纯弯段的裂缝分布较普通钢筋混凝土梁均匀,其极限抗弯承载力和截面刚度较小,各试验梁在受力过程中正截面平均应变符合平截面假定;通过增加受拉钢筋配筋率能够有效抑制裂缝的发展、增大截面刚度和提高极限抗弯承载力。提出了自密实轻骨料混凝土梁最大裂缝宽度计算公式,验证了GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中的梁的抗弯极限承载力计算公式适用于本文设计的试验梁,计算结果与试验结果均吻合。     

锈蚀钢筋混凝土受弯构件抗弯承载力评估

通过对比锈蚀钢筋混凝土受弯构件与正常受弯构件在抗弯承载力方面的不同,提出了一种计算锈蚀受弯构件抗弯承载力的方法。该方法全面考虑了锈蚀钢筋混凝土受弯构件中混凝土强度的变化、钢筋截面面积的减少以及钢筋与混凝土之间黏结性能的退化等影响承载力的关键因素。通过引入钢筋应变滞后系数考虑黏结性能退化的影响,分析了77组锈蚀受弯构件抗弯的试验数据,建立了钢筋应变滞后系数与钢筋锈蚀率的关系。利用此关系,可以较为准确地计算锈蚀率不大于8%的锈蚀钢筋混凝土受弯构件的抗弯承载力。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能数值模拟

采用DIANA有限元软件建立分离式钢筋混凝土梁模型,同时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,通过试验验证了模型在锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能分析中的实用性.在此基础上,对锈蚀梁的梁拱作用转换和不均匀锈蚀梁的受力性能进行了数值模拟.结果表明:在钢筋端部锚固良好的情况下,剪弯段黏结破坏引起锈蚀梁的受力机制由梁作用向拱作用转换,且最终导致梁在使用荷栽下的抗弯刚度降低34%～44%;纵向不均匀锈蚀梁的抗弯性能评价可简化为全跨均匀锈蚀梁,且计算承载力时宜取不均匀分布锈蚀率的最大值,计算刚度时宜取其平均值.     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度分析与计算

在阐述锈蚀混凝土梁结构性能的基础上 ,分析了影响锈蚀梁刚度退化的众多因素 ,结合试验数据 ,提出了锈蚀梁抗弯刚度的计算方法 ,建立了由于锈蚀使粘结力下降导致刚度退化的模型 ,可为混凝土结构耐久性评估提供科学依据。     

模拟严重锈蚀钢筋的混凝土梁试验与钢筋应力分析

锈蚀引起的粘结性能退化导致钢筋与混凝土之间的协同工作性能降低,跨中的钢筋应变较混凝土应变滞后,当构件严重锈蚀时,钢筋与混凝土间的粘结力基本丧失,可能在钢筋达到屈服应变前受压区混凝土先行压坏,形成粘结失效超筋梁。通过严重锈蚀钢筋混凝土梁的模拟试验和有限元分析,研究在完全无粘结的极限情况下影响钢筋应力水平的因素及其影响规律,并建立了无粘结状态混凝土梁受拉钢筋应力与配筋指标的关系,为严重锈蚀混凝土构件的承载力计算提供依据,同时也为研究一般锈蚀钢筋混凝土构件的性能退化机理与承载力计算方法奠定基础。     

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。     

锈蚀钢骨混凝土梁轴力与剪力计算

均布荷载作用下,锈蚀钢骨混凝土梁轴力与交接面的剪力体现了钢骨与混凝土之间的粘结性能,两者都是影响梁承载能力的重要因素。利用弹性理论,结合锈蚀钢骨混凝土梁的受力特征,建立了考虑钢骨锈蚀率影响的轴力微分方程,给出了均布荷载下轴力与交接面剪力的计算公式。计算结果表明,均布荷载作用下轴力与交接面剪力随着钢骨锈蚀率的增加而减小,随着荷载的增大而增大,且钢骨锈蚀率越大,轴力与交接面剪力下降的也就越快。     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁承载能力的计算

锈蚀钢筋混凝土梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关 ,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低、混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关。本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土梁的抗弯承载力的降低 ;再在梁 拱共同作用抵抗剪力的机制上 ,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力 ,进而得到了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的承载力及其相应的破坏模式。对一实例的计算结果表明 ,当混凝土保护层出现纵向锈胀裂缝后 ,钢筋与混凝土之间的极限粘结强度相应降低 ,梁的破坏模式由受弯破坏转向受剪破坏 ,承载能力有较大的降低。同时 ,锚固区的粘结强度的降低 ,导致梁也可能发生粘结锚固破坏。     

受氯化物腐蚀钢筋混凝土构件承载力研究

采用“替换构件”的试验方法 ,对长期在氯化物介质环境下工作的钢筋混凝土构件进行抗弯承载力试验研究。结合试验 ,对荷载作用下钢筋混凝土构件腐蚀前后的力学性能进行对比 ,分析受氯化物腐蚀的钢筋混凝土构件受力性能变化的原因 ,提出氯化物腐蚀后钢筋混凝土受弯构件的承载力计算模型。     

锈蚀钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算模型

在对锈蚀钢筋混凝土受弯构件试验研究和非线性有限元分析的基础上,得到了锈蚀钢筋混凝土受弯构件钢筋和混凝土的应力和应变特性。针对锈蚀钢筋与混凝土之间滑移增大、混凝土平均应变和钢筋应变不满足平截面假定的特征,建立了混凝土应变和钢筋应变之间的几何关系。运用极限平衡理论,建立了与锈蚀钢筋受弯构件正截面受力性能相一致的计算模型。     

受硫酸盐腐蚀钢筋混凝土构件承载力试验研究

采取“替换构件”的试验方法 ,将长期在硫酸盐介质环境下工作的钢筋混凝土构件从工作现场拆卸下来 ,进行抗弯承载力试验研究。结合试验 ,将荷载作用下钢筋混凝土构件腐蚀前后的受力性能进行了全面的对比 ,分析了受硫酸盐腐蚀的钢筋混凝土构件受力性能变化的原因 ,得到了硫酸盐腐蚀后钢筋混凝土受弯构件的承载力。     

锈损不锈钢钢筋混凝土梁受弯性能退化试验研究

为了得到海洋环境下不锈钢钢筋混凝土梁的服役性能演变规律,给结构性能评价和使用寿命评估提供可靠数据,采用加速锈蚀试验方法获取了不同锈蚀状态的不锈钢钢筋混凝土梁,开展了受弯性能试验研究,测试了纵筋的质量锈蚀率、主裂缝区域的纵筋锈蚀率和锈胀裂缝宽度,探讨了锈蚀对受弯梁破坏模式、裂缝开展和承载力的影响规律,并对不锈钢钢筋与普通钢筋混凝土梁的锈蚀特征与承载力的差异性及其主要原因加以分析。结果表明：相比普通碳素钢,不锈钢钢筋锈后形态更倾向于坑蚀,因而在相同的质量锈蚀率下,不锈钢钢筋混凝土梁承载力退化更为严重;不锈钢中铁元素含量较低,在相同的锈蚀时间下不锈钢锈蚀产物膨胀率较小,使得不锈钢钢筋混凝土构件的锈胀裂缝发展较为缓慢;由于锈胀裂缝的存在,受拉混凝土极易大块剥落,裂缝发展迅速;影响不锈钢钢筋混凝土梁受弯承载力的最主要因素是主裂缝附近区域内的不锈钢钢筋局部锈蚀率。不考虑不锈钢钢筋的非线性强化,基于锈蚀钢筋名义强度和平截面假定得到了不锈钢钢筋混凝土梁受弯承载能力计算模型,采用该模型得到的计算值与试验结果吻合较好,模型可以很好地反映锈损梁的受弯性能退化规律。