受压区钢筋锈蚀对混凝土构件承载力影响的研究

从受压钢筋锈蚀引起混凝土抗压强度下降的角度,研究了受压区钢筋锈蚀的混凝土构件的受弯承载力,提出了受压区钢筋锈蚀的混凝土构件承载力的计算模型和计算方法。理论分析计算表明,受压区钢筋锈蚀对混凝土构件性能的影响在锈蚀开裂前较为明显,锈蚀开裂后影响不大。提出的受压区钢筋锈蚀开裂前后的承载力计算模型,可为锈蚀钢筋混凝土构件承载力可靠性分析提供理论基础。     

局部无粘结钢筋混凝土梁的承载力分析

钢筋混凝土构件的强度在实际使用中会由于火烧、碰撞、腐蚀等现象受到影响,其中腐蚀的影响是最为普遍的。钢筋腐蚀会引起混凝土与钢筋之间的粘结退化,减小两者之间的粘结力进而减小钢筋混凝土构件的承载力。目前由钢筋腐蚀产生粘结力退化(特别是局部粘结的退化)而引起构件承载力降低的问题尚未得到有效解决。以跨中单点加载简支梁为例,通过理论分析,提出一种计算局部无粘结情况下抗弯承载力的简化计算模型,并通过试验验证了模型的准确性。     

局部无粘结钢混梁跨中荷载下的承载力计算

钢筋混凝土构件的强度在实际使用中会由于火烧、碰撞、腐蚀等现象受到影响，其中腐蚀的影响是最为普遍的。钢筋腐蚀会引起混凝土与钢筋之间的粘结退化，减小两者之间的粘结力进而减小钢筋混凝土构件的承载力。目前由钢筋腐蚀产生粘结力退化（特别是局部粘结的退化）而引起构件承载力降低的问题尚未得到有效解决。本文以跨中单点加载简支梁为例，通过理论分析，提出一种计算局部无粘结情况下抗弯承载力的简化计算模型，并给出局部无粘结混凝土梁承载力计算的一系列公式，最后通过实验验证了模型的准确性。     

锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力计算模型

本文从锈蚀钢筋混凝土受弯构件的破坏模式入手 ,分析其破坏机理、钢筋与混凝土的应力应变状态。考虑受压区钢筋锈胀力对钢筋周围混凝土抗压强度的降低 ,建立锈蚀钢筋混凝土构件承载力计算模型。     

钢筋混凝土基本构件腐蚀后性能的试验研究

通过对大气环境下混凝土碳化和钢筋锈蚀后的钢筋混凝土简支梁、板和偏心受压柱等基本构件进行的承载力试验，研究了腐蚀后构件的受力性能和破坏形态，对其影响因素进行了分析。试验结果表明，构件的承载力和延性有明显退化。     

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。     

腐蚀冻融循环作用下钢筋混凝土电缆排管抗剪试验

为研究埋设在地下的钢筋混凝土电缆排管耐久性问题,通过快速腐蚀冻融循环试验,分析了其对钢筋、混凝土材料的力学特性以及构件抗剪性能的影响。结果表明,经过腐蚀冻融循环后,钢筋的屈服强度和极限拉伸强度降低;混凝土性能呈现明显劣化;构件的抗剪承载力、刚度、延性和裂缝开展表现为明显的退化。     

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。     

锈蚀钢筋混凝土梁承载力退化特性数值分析

采用ABAQUS有限元软件对一未锈蚀钢筋混凝土简支梁的静力承载性能进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比,验证了有限元模型的可靠性。在上述有限元模型的基础上,利用ABAQUS分项计算功能,计算了不同锈蚀程度下钢筋混凝土简支梁的宏观力学特性,计算中分别考虑了锈蚀钢筋黏结滑移性能退化、锈蚀钢筋力学性能退化及二者耦合作用对简支梁承载力及延性退化特性的影响。分析结果表明:随着钢筋锈蚀率的增加,构件的承载力及延性显著降低。轻微锈蚀情况下,钢筋与混凝土之间的黏结滑移性能退化对构件的承载性能无显著影响,而锈蚀引起的钢筋力学性能退化对构件的承载力及延性影响较大。在中等及以上程度锈蚀情况下,黏结滑移性能退化引起的构件承载力和延性退化在构件力学性能退化中占主导地位。总体上看,锈蚀构件的宏观力学特性受到黏结滑移退化及钢筋力学性能退化的耦合影响,随着锈蚀率加大,构件承载力降低,脆性愈加显著。     

海洋环境下钢筋混凝土柱抗震性能数值模拟

针对海洋环境中钢筋混凝土构件抗震性能的退化问题,首先,根据硫酸根离子和氯离子在混凝土中的扩散特征,建立了二者在混凝土中的耦合传输模型;其次,结合侵蚀环境下混凝土的退化规律和钢筋的锈蚀特征,建立了侵蚀环境下混凝土损伤本构模型及钢筋锈蚀模型;最后,在Abaqus软件中建立了考虑侵蚀作用的混凝土单柱模型,并研究其不同服役时间下的抗震性能变化规律。结果表明：整个服役周期内,柱的受压、受弯承载力逐渐下降,抗侧刚度减弱,延性、滞回耗能能力先提高后降低;侵蚀初期阶段,高轴向力作用下,柱抗弯承载力也大大提高,侵蚀后期阶段,高轴向力作用下,混凝土柱的抗弯承载力、延性、滞回耗能能力反而明显降低。     

锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件承载力试验研究

采用外加电流对混凝土中钢筋进行了快速锈蚀试验 ,通过锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件的试验研究表明 ,随钢筋锈蚀程度的不同 ,偏心受压构件的承载力和延性有不同程度的降低 ,由于钢筋锈蚀 ,导致构件的刚度降低 ,脆性性质明显。     

盾构隧道混凝土管片的承载力退化模型

介绍了混凝土结构承载能力的退化模型,基于承载能力限值的混凝土结构耐久性寿命T=t1+t2。确定了退化模型水平段时间(t1),t1=min(TCO2,TCl-,TSO24-,TD),并确定了TCO2,TCl-,TSO24-,TD;建立了锈蚀钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算模型、钢筋锈蚀截面损失率计算模型、杂散电流腐蚀下钢筋锈蚀截面损失率计算模型、腐蚀混凝土轴心抗压强度计算模型,确定了退化模型下降段时间(t2);给出了杂散电流和氯离子与混凝土的力学性能退化关系。     

氯盐环境钢筋混凝土构件服役寿命计算

根据混凝土构件承载力的耐久性退化作用,建立了腐蚀环境作用下混凝土结构的3阶段服役寿命理论模型:诱导期、退化期和破坏期;即钢筋表面的自由氯离子浓度达到锈蚀临界值的时间、混凝土结构的主要材料(混凝土和钢筋)达到其材料耐久性破坏的限值、混凝土结构的承载力降低到安全使用极限状态作为各阶段的时间节点.基于氯离子扩散计算模型、钢筋...     

锈蚀钢筋混凝土大偏心受压构件承载力计算方法研究

受压构件是结构的主要受力杆件。混凝土中钢筋锈蚀造成结构性能退化进而影响到结构的承载力,本文在已有研究成果的基础上,立足现行计算理论,提出锈蚀大偏心受压构件承载力计算模型,为混凝土结构耐久性评估提供科学依据。     

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。     

GFRP筋混凝土柱海水环境受压性能

从新的角度和采用真实的腐蚀条件,首先通过混凝土材料在海洋环境下的腐蚀试验排除海洋环境对混凝土材料的影响,然后对玻璃纤维增强塑料（GFRP）筋体进行腐蚀试验,将不同腐蚀时间的GFRP筋进行绑扎、支模和浇筑,制作成混凝土柱并进行试验。根据相关力学试验结果,对比混凝土构件内筋体腐蚀前后其极限承载力、破坏形态以及筋体腐蚀后构件各项性能的变化情况。结果表明:人工制备的高浓度海水溶液对混凝土材料的力学性能影响不大,有必要排除混凝土保护层对传统腐蚀试验的影响;在柱内筋体受到180 d腐蚀的条件下,钢筋混凝土柱的极限承载力保留率下降到70.2%,降低了29.8%;GFRP筋混凝土柱的极限承载力保留率下降到86.5%,降低了13.5%;海水环境下GFRP筋在受压构件中具有比钢筋更好的性能优势和使用价值。     

受腐蚀钢筋混凝土构件的恢复力模型

根据受腐蚀钢筋混凝土偏心受压试件的试验结果,提出了受腐蚀钢筋混凝土构件的恢复力模型及其骨架曲线的确定方法。研究表明,对于受腐蚀的钢筋混凝土结构,尽管由于腐蚀作用钢筋与混凝土的滑移不能再使构件的变形保持平截面,但对根据平截面假定计算的荷载-变形曲线进行修正,可获得与试验符合的结果。受腐蚀钢筋混凝土构件的恢复力模型仍可采用现有的恢复力模型。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力理论分析

钢筋锈蚀是引起钢筋混凝土结构性能退化的主要原因.钢筋锈蚀后,除了其本身有效受力截面面积减小、强度和变形能力降低外,混凝土保护层沿受力钢筋纵向开裂以及钢筋和混凝土间黏结强度降低,最终钢筋混凝土结构耐久性性能和承载能力降低.目前,锈蚀钢筋混凝土抗弯承载力的计算方法大多基于试验结果统计之上的.在研究已有文献基础上,提出了新的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算的理论方法,并用试验结果进行了验证,结果令人满意.最后对钢筋锈蚀引起梁截面界限相对受压区高度的变化进行了分析,结果表明在常用的配筋率0.2%-2%范围内,钢筋混凝土梁中的受拉钢筋在钢筋锈蚀后仍能达到屈服.     

近海盐雾区钢筋混凝土圆形截面构件承载力退化研究

基于半无限平板单元的平板扩散模型常常直接被用来预测钢筋混凝土圆柱开始腐蚀时间,而忽视截面形状对氯离子扩散的影响。采用考虑时变性及圆形形状特性的扩散方程,分析了近海盐雾区圆形截面形状对开始腐蚀时间的影响。分析结果表明,海岸线距离越远、半径越小,采用平板扩散模型高估开始腐蚀时间的现象越明显。提出腐蚀钢筋混凝土圆柱截面承载力计算模型,进一步探讨了半径对不同服役期近海盐雾区截面承载力退化率的影响。研究结果表明,随着半径的增大,钢筋腐蚀对截面承载力的影响变小。当混凝土圆柱暴露在重度盐雾区时,可直接采用平板扩散模型评估钢筋开始腐蚀时间。为了控制采用平板扩散模型所引起的退化率差值在5%内,当钢筋混凝土圆柱暴露在轻度盐雾区且半径小60cm时,需考虑形状对开始腐蚀时间的影响,进一步评估圆柱截面不同服役期截面剩余承载力。