低锈蚀率钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

对5根低锈蚀率钢筋混凝土梁进行疲劳试验,研究钢筋锈蚀率和应力比对循环荷载下锈蚀钢筋混凝土梁跨中挠度、裂缝宽度和疲劳寿命的影响。研究表明:低锈蚀率钢筋混凝土梁的跨中挠度比未锈蚀钢筋混凝土梁小;锈蚀钢筋混凝土梁的最大裂缝宽度随应力比增大而减小;锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命随应力比增大而增大。研究结果可为锈蚀钢筋混凝土梁的研究和评估提供参考。     

锈蚀钢筋混凝土梁的非线性有限元分析

应用非线性有限元分析严重锈蚀的钢筋混凝土梁的承载能力。建立严重锈蚀的钢筋混凝土梁的有限元模型,分析了钢筋锈蚀、混凝土保护层脱落、跨中初始裂缝对于严重钢筋混凝土梁承载能力的影响。     

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。     

不同应力比下锈蚀钢筋混凝土梁承载力试验研究

通过对不同应力比下钢筋混凝土梁锈蚀量的对比试验,研究了荷载对钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀及钢筋混凝土梁承载力的影响。试验过程中施加持续荷载,各梁应力比分别为0、0.2、0.4,通过外加电流及浸泡于5%的NaCl溶液中进行加速锈蚀。试验结果表明,应力比对钢筋锈蚀及钢筋土梁承载力有影响,应力比越大,钢筋锈蚀就越严重,梁出现裂缝时的承载力及极限承载力越小。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度评估方法研究

为合理评估锈蚀钢筋混凝土梁的变形能力,对影响锈蚀混凝土梁抗弯刚度退化的因素进行系统分析,明确锈蚀引起粘结力退化使裂缝间受拉钢筋应变趋于均匀和钢筋应变与混凝土应变不协调是影响锈蚀混凝土梁抗弯刚度计算模型建立的关键因素;抛弃传统的平截面假定,采用刚度解析法对粘结力退化后构件截面刚度进行了理论分析,引进综合应变系数考虑裂缝间钢筋应变趋于均匀和应变不协调的影响,建立了锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算模型;通过有限元数值分析,确定了综合应变系数与粘结强度退化系数的关系;经试验验证,模型计算结果与试验结果吻合较好。     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁承载力分析

锈蚀钢筋混凝土深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深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深梁的抗剪承载力,进而提出了无腹筋锈蚀钢筋混凝土深梁的承载力计算公式。     

基于锈胀裂缝的锈蚀梁钢筋锈蚀率计算

根据钢筋混凝土梁锈胀开裂的特点,考虑钢筋锈蚀不均匀性,对锈胀裂缝宽度实测值进行修正。结合对钢筋锈蚀开裂后锈蚀物体积膨胀的量化分析,得到了混凝土开裂后的钢筋锈蚀率基于锈胀裂缝宽度的计算模型,并通过电解液加速锈蚀方法对配筋混凝土试块进行加速腐蚀试验,拟合出了实用的锈蚀率计算式。采用7根钢筋混凝土梁的电解液加速腐蚀试验进行验证。结果表明：锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率近似呈线性变化;在钢筋不均匀锈蚀的情况下,采用间接法计算得到的钢筋最大锈蚀率与试验平均锈蚀率的比值在1.4~2.4之间,与实际情况符合较好。     

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。     

碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

通过10根碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁和2根锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,研究了钢筋锈蚀率、碳纤维布加固量、荷载比、加固前损伤等因素对碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁弯曲疲劳性能的影响。试验结果表明,碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁的典型疲劳破坏过程仍具有三阶段发展规律,但其第二阶段在整个发展过程中所占的比例有所下降。钢筋的疲劳性能是控制加固梁疲劳破坏的主要因素,随着钢筋锈蚀率的增加,梁的疲劳寿命急剧缩短,其破坏形式为受拉钢筋脆性断裂,外贴碳纤维布加固则能明显改善锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳性能、提高梁的疲劳寿命,避免锈蚀钢筋疲劳断裂后梁突然失去承载力。基于此,提出了采用粘贴碳纤维布提高锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能的设计步骤。荷载水平提高以及加固前的损伤均会降低混凝土梁的疲劳寿命,因此在钢筋混凝土结构使用过程中应尽量避免超载现象,并应及时对损伤结构进行修复、加固。     

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。     

锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面抗剪性能研究

锈蚀钢筋混凝土构件抗剪性能是迫切需要研究的问题,本文通过18根锈蚀钢筋混凝土简支梁和3根无锈蚀的普通钢筋混凝土对比梁的斜截面抗剪试验研究及理论分析,研究了不同剪跨比下箍筋锈蚀程度对钢筋混凝土简支梁斜截面变形、裂缝形成和开展、承载能力、破坏机理等方面的影响。试验结果表明:箍筋锈蚀使箍筋对混凝土的约束降低,斜面裂缝发展较快,从而削弱了斜裂缝两侧骨料之间的咬合作用;剪压区箍筋锈蚀所产生的锈胀裂缝对试验构件抗剪强度的影响很大;剪跨比决定了试验构件的破坏形态,箍筋锈蚀对破坏形态影响较小;箍筋锈蚀对试验构件斜截面承载能力有较大影响。本文在试验研究基础上,运用根据极限平衡理论,建立了锈蚀钢筋混凝土简支梁斜截面承载力计算模型。     

碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能研究

通过锈蚀混凝土梁采用碳纤维增强材料(简称CFRP)加固前后的抗弯承载力试验,分析了二次受力、锈蚀两因素对钢筋混凝土梁承载力、刚度等方面的影响。研究结果表明,CFRP加固锈蚀钢筋混凝土梁,其承载力、刚度都有不同程度的提高,二次受力引起的CFRP布滞后应变将影响其高强抗拉强度的发挥,锈蚀钢筋混凝土梁材料力学性能的改变降低了CFRP布加固梁的抗弯承载能力。基于锈蚀钢筋混凝土梁材料力学特性,建立了CFRP布加固锈蚀混凝土梁受弯全过程的数值模拟技术,计算结果与试验结果符合较好,为今后锈蚀钢筋混凝土梁加固设计计算提供参考。     

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。     

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。     

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。     

箍筋锈蚀钢筋混凝土梁数值模拟

依据试验结果,运用有限元软件对均布荷载作用下箍筋锈蚀钢筋混凝土梁作了弹塑性数值模拟计算。根据分析结果,对其抗剪机理及破坏时裂缝形式了探讨,揭示了随箍筋锈蚀率的变化,钢筋混凝土梁的抗剪极限承载力劣化,破坏裂缝形式发生变化。为今后进行数值试验和影响因素分析作了初步研究。     

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。     

大气环境下锈蚀钢筋混凝土外伸梁力学性能试验研究

对大气环境中9根钢筋混凝土外伸梁进行试验,研究结果表明:箍筋比纵向钢筋更容易锈蚀;当锈蚀率低于5%时,在受弯过程中仍较好地符合平截面假定;锈蚀梁不存在明显的屈服点;锈蚀导致粘结力的下降,从而引起梁的刚度下降,平均裂缝间距增加。在锈蚀率相同的情况下,顺筋裂缝数量越多,梁的承载能力越低;顺筋裂缝宽度越大,梁的承载能力越低。正弯矩区和负弯矩区承载力下降程度分别是锈蚀率的1.7倍～2.5倍和1倍左右,主要是因为正弯矩区的裂缝数量和裂缝宽度要大。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯强度的试验研究

通过电化学腐蚀的方法进行了锈蚀钢筋混凝土梁抗弯强度的试验研究。根据试验数据 ,拟合出了钢筋锈蚀率对钢筋混凝土梁中钢筋与混凝土协同工作系数的影响公式。还给出了锈蚀钢筋混凝土梁抗弯强度的表达式及其简化式。其结果有益于完善和发展锈蚀钢筋混凝土梁的计算方法。