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。     

锈蚀钢筋混凝土结构的剩余使用寿命实用计算方法

针对钢筋锈蚀引起的混凝土结构性能劣化,建立了锈蚀钢筋混凝土结构剩余使用寿命的实用计算方法。极限状态定义为锈蚀结构的安全性、适用性和耐久性评定等级由等级b降为等级c的临界状态,按现有规范此时锈蚀结构必须采取修复加同处理。根据钢筋锈蚀对结构性能的影响机理,将锈蚀结构的使用寿命周期分为:钢筋未发生锈蚀的初始阶段(T_1),锈胀开裂前的锈蚀发展阶段(T_2),锈胀开裂到极限状态的加速锈蚀阶段(T_3),并建立各阶段锈蚀速率与结构性能退化模型。在此基础上进行试算,假设时间T_1,计算评定T_r时间点锈蚀结构的等级,调整T_r使某一控制指标首先达到极限状态,由此确定结构剩余使用寿命。最终通过算例验证此计算方法实际可行。     

钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构固有频率和阻尼比影响的试验研究

针对钢筋锈蚀使钢筋混凝土结构的抗震性能和耐久性能退化,并且对结构动力特性产生影响的现象,采用电化学加速锈蚀方法,通过法拉第定律控制锈蚀程度,将钢筋的理论锈蚀率分为5%,10%,15%三个锈蚀阶段,在实验室中模拟了钢筋混凝土梁中钢筋的锈蚀过程。根据悬臂梁的自由振动衰减特性,采用自由衰减法采集了钢筋混凝土梁的固有频率和阻尼比,研究了钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁固有频率和阻尼比的影响。结果表明:钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁的固有频率和阻尼比有显著影响,钢筋混凝土梁的固有频率随着钢筋锈蚀程度的加深而呈减小趋势,阻尼比随着钢筋锈蚀程度的加深而呈增大趋势,因此阻尼比可以作为损伤指标用于混凝土结构腐蚀损伤检测。     

锈蚀率与极限粘结强度关系的试验研究

根据钢筋快速锈蚀试件的粘结破坏试验结果 ,考虑混凝土保护层厚度、混凝土强度、钢筋直径、钢筋种类和钢筋位置 5种因素对锈蚀率与粘结强度关系的影响 ,给出了钢筋锈蚀率与钢筋混凝土极限粘结强度的本构关系。为锈蚀钢筋混凝土构件承载能力全过程分析提供了科学依据。     

大气环境混凝土中锈蚀钢筋性能和锈蚀模型试验研究

对大气环境混凝土中123根Ⅰ级和Ⅱ级锈蚀钢筋的力学性能进行了试验研究,讨论了屈服荷载、极限荷载和极限伸长率与锈蚀率之间的定量关系,分析了Ⅰ级和Ⅱ级锈蚀钢筋力学性能的异同。提出了钢筋锈蚀的三维椭球模型,以及钢筋锈蚀率的衡量方法。     

钢筋锈蚀对塑性铰转动能力的影响

介绍了钢筋混凝土梁在钢筋锈蚀之后,其塑性铰的转动能力退化的情况。依据钢筋发生锈蚀后其受力性能的变化规律和钢筋混凝土结构的基本原理,推导出锈蚀率超过某一范围后,梁上将不出现塑性铰而产生脆性破坏。为分析钢筋混凝土构件在钢筋锈蚀后其延性的变化,提供了一定的帮助。     

高应变率下锈蚀钢筋力学性能试验研究

通过外加电流加速锈蚀获取锈蚀钢筋,采用三维激光扫描技术测量钢筋截面锈蚀率,并对锈蚀钢筋在应变率为2×10-4~50.00s-1时的力学性能进行试验研究.结果表明：随着平均截面锈蚀率的增大,钢筋屈服平台缩短直至消失,试件破坏均发生在最小截面,钢筋屈服荷载和极限荷载相对值呈线性降低,极限应变按指数关系衰减,弹性模量基本保持不变,但锈蚀钢筋基于最小截面的强度并没有降低.锈蚀钢筋仍存在应变率效应,随着应变率的增大,锈蚀钢筋屈服荷载和极限荷载均增大,但应变率对锈蚀后钢筋弹性模量和极限应变的退化影响不大.锈蚀越严重,应变率效应越不明显.     

MCD钢筋锈蚀监测仪的设计与应用

根据钢筋混凝土结构内钢筋与铁锈、水、混凝土等介质磁导率的巨大差异,组装了一种基于磁介质理论的钢筋锈蚀监测仪(MCD钢筋锈蚀监测仪),包含内埋传感器、数据采集器和电脑软件系统.通过该监测仪的标定试验得到的电压变化率与钢筋锈蚀率为良好的线性关系,可以根据线性拟合公式定量检测钢筋的锈蚀率.传感器内埋钢筋混凝土梁通电加速锈蚀试验表明:MCD钢筋锈蚀监测仪具有较高的测量精度;计算锈蚀率的时变曲线可以反映混凝土中钢筋锈蚀的动态变化.     

钢筋砼梁钢筋锈蚀后的状态评价

本研究的主要目的在于对钢筋砼梁的锈蚀状态及结构性能进行评价。总共对３２根梁进行了测试，其中１６条有预设裂缝。对钢筋施加电流来加速其锈蚀。埋入砼中钢筋的开路电势及锈蚀率用电化学法测得。极限弯矩由载荷试验得到。测试结果表明，钢筋砼梁的承载能力与其钢筋的锈蚀状态相关     

锈蚀钢筋混凝土受弯构件性能退化规律研究

对不同锈蚀程度下的试验梁进行了加载试验,并利用ABAQUS中的塑性损伤模型(Concrete DamagedPlasticity)对锈蚀试验梁进行了数值分析。结果表明,由于钢筋的锈蚀作用使钢筋混凝土梁的截面受到损伤,钢筋的有效截面减小以及钢筋和混凝土表面的粘结性能的降低造成了试验梁的极限承载能力、延性及截面刚度随锈蚀率的增加而不断下降。通过分析得到锈蚀梁极限弯矩的计算公式,可为实际工程中的结构设计及结构加固提供依据。     

确定大气环境中混凝土保护层厚度的可靠度方法

混凝土保护层厚度是大气环境中钢筋混凝土结构耐久性设计的重要参数之一。提出了确定混凝土保护层厚度的三种可靠度方法 ,着重研究了以承载能力可靠度的降低为控制条件的混凝土保护层厚度确定问题。     

氯离子侵蚀环境下基于可靠性的混凝土结构耐久寿命预测

对氯离子侵蚀作用下基于可靠性的混凝土结构耐久寿命预测进行了研究。首先,确定氯离子环境作用下对应的性能水准和结构耐久性极限状态,然后,选择氯离子侵蚀深度模型和钢筋锈胀模型,以极限状态模式建立失效概率方程,在满足规定的失效概率条件下,确定结构的耐久性寿命,并给出不同性能水准的计算实例。结果表明,基于可靠性的混凝土结构耐久寿命预测方法与工程实例调查结果相一致,该方法可以有效地用于氯离子侵蚀环境下结构耐久寿命预测。     

钢筋混凝土结构基于耐久性劣化度的可靠性分析

结构耐久性的不足将引发其性能的劣化,并导致结构可靠度的降低。根据已建立的两种劣化度模型及极限状态法,以碳化深度和锈胀开裂两种不同的耐久性劣化度为指标,提出了混凝土结构使用寿命全过程可靠度的计算方法。结合工程实例,以荷载作用下的混凝土结构在碳化环境中的劣化问题为例,构建极限状态函数,基于两种劣化度模型,对其运用可靠度理论进行分析,得到了基于耐久性劣化度的结构可靠度求算方法。研究结果表明：可靠度与结构的混凝土保护层厚度及碳化速率的统计数值或钢筋锈蚀量密切相关。计算方法可为分析在役工程的耐久性提供参考。参14     

钢筋混凝土构件中钢筋锈蚀量的无损检测方法

在钢筋混凝土结构的耐久性损伤检测中 ,钢筋混凝土构件中钢筋锈蚀量的检测是个十分重要的问题。混凝土中钢筋锈蚀的及时发现和准确诊断 ,是结构耐久性评定、剩余使用寿命预测的重要前提。本文详细介绍了钢筋混凝土构件中钢筋锈蚀量的无损检测方法 ,尤其是这些方法的优点的缺点 ,同时提出了检测方法的发展趋势 ,以供实际应用和研究参考     

大气环境条件下混凝土保护层取值的研究

混凝土中钢筋锈蚀和混凝土保护层锈胀开裂是钢筋混凝土结构使用极限状态的重要标志,是决定钢筋混凝土结构保护层厚度取值的重要条件。通过混凝土中钢筋开始锈蚀条件的研究和混凝土保护层锈胀开裂条件的研究,建立了碳化腐蚀条件下混凝土最小保护层厚度的确定方法。经过大量计算,分析了影响大气环境条件下混凝土最小保护层厚度取值的因素,给出了我国几个典型城市混凝土最小保护层厚度的分析结果。     

Current distribution in reinforced concrete cathodic protection system with conductive mortar overlay anode

The current distribution was studied in a designed three-layer reinforced concrete cathodic protection (CP) system, with carbon fibre reinforced cement (CFRC) as the conductive mortar overlay anode. The influence of steel bars’ initial corrosion state, concrete resistivity and magnitude of impressed current density on the current distribution was discussed, respectively. Testing results show that the initial corrosion rate of steel has a great effect on the protection current distribution. In addition, there exists a threshold for corrosion rate, beyond which the uniformity of protection current distribution worsens markedly. Higher concrete resistivity not only deteriorates the current distribution, but also has an adverse effect on the rebars far away from the anode. However, the magnitude of impressed current density only affects the uniformity of current distribution to some extent when the rebars are corroding. This study could be useful to the cathodic protection of reinforced concrete structures in field condition.     

氯离子环境下钢筋腐蚀速度分阶段模型

在探讨了现有钢筋腐蚀速度模型缺陷的基础上,建立了氯离子侵蚀下钢筋腐蚀速度的分阶段预测模型。该模型针对锈蚀开裂前后混凝土对钢筋保护作用的不同,分阶段地建立了锈蚀开裂前后的钢筋腐蚀速度随机模型。该模型的建立对于正确预测和分析氯离子侵蚀环境下钢筋混凝土结构的可靠性和剩余寿命奠定了理论基础。     

在役钢筋混凝土受弯构件承载力评估方法

在分析钢筋锈蚀造成钢筋混凝土构件力学性能退化的基础上，根据钢筋混凝土构件碳化锈蚀规律及混凝土保护层锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀深度的关系，提出了保护层锈胀开裂前和锈胀开裂后钢筋混凝土受弯构件承载力评估方法，可为在役钢筋混凝土结构耐久性评估及修复决策提供理论依据。     

Corrosion propagation of prestressing steel strands in concrete subject to chloride attack

A review of research literature suggests that steel corrosion in concrete can accelerate if the corroding steel is under high levels of stress but this important phenomenon has not been investigated thoroughly. Both laboratory tests and field surveys indicate that the effects of corrosion on structural behaviour in reinforced and prestressed concrete structures are different, with the latter having less concrete cracking but more serious structural collapses. The intention of this paper is to investigate the corrosion propagation of prestressing steel strands in chloride-laden environment. A long term experimental program is presented in which the corrosion of twelve prestressing steel strands embedded in concrete was examined. The effects of the level of stresses in the steel and type of steels on corrosion rate are studied. It is found that the corrosion rate of prestressing steel strands in concrete increases with the increase of the level of stresses applied and that the pitting corrosion is the main form of prestressing steel corrosion in chloride-laden environment. The paper concludes that the corrosion of prestressing steel in concrete structures poses higher risk to the structure than that of reinforcing steel in terms of structural collapse.     

钢筋混凝土梁板安全锈蚀率限值探究

综合分析了锈蚀钢筋混凝土梁板性能研究成果,提出了钢筋混凝土安全锈蚀率的概念,指出钢筋混凝土楼板的"安全锈蚀率限值"为10%,钢筋混凝土梁的"安全锈蚀率限值"为5%;比较了锈蚀率对钢筋混凝土楼板及钢筋混凝土梁性能的影响,发现钢筋混凝土梁对钢筋锈蚀率更加敏感;提出把锈蚀钢筋混凝土梁板性能研究成果与工程检测加固相结合,可以避免工程检测中不必要的载荷实验,具有一定的经济效益。