锈蚀钢筋混凝土的粘结性能研究

钢筋混凝土结构中由于钢筋锈蚀造成巨大危害,通过对混凝土中不同锈蚀情况下,钢筋与混凝土之间粘结性能的试验研究与有限元分析,得出锈蚀钢筋与混凝土粘结－滑移退化机理。     

锈蚀钢筋混凝土粘结性能研究

通过对不同锈蚀量的14mm和16mm二级钢筋进行拔出试验,得到了两种不同直径钢筋与混凝土的粘结性能随着不同钢筋锈蚀量的变化规律;根据试验结果的统计分析,给出了两种钢筋锈蚀后与混凝土的粘结强度计算公式。     

锈蚀钢筋混凝土构件粘结滑移本构模型

研究了锈蚀后的钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系。基于已有细观受力模型及锈蚀后极限粘结力理论,综合考虑了锈蚀钢筋体积膨胀对混凝土保护层的锈胀压应力、锈蚀钢筋半径损失、混凝土有效保护层厚度的改变、钢筋与混凝土之间摩擦系数的改变以及粘结滑移特征值的改变等影响因素。分析得出了锈蚀后钢筋与混凝土之间的4个粘结应力特征值和滑移值,并绘出了完整的粘结滑移曲线。最后,通过现有的试验验证了建立的锈蚀后的钢筋混凝土构件粘结滑移本构模型。     

钢筋混凝土粘结滑移相关问题

钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种具有不同物理力学性质的材料组合而成的复合材料,其本构模型比较复杂。钢筋与混凝土的粘结滑移性能是许多学者一直致力于研究的热点课题,然而由于钢筋与混凝土临界面传力机理复杂、影响因素众多、试验手段的不同和量测技术的差异等导致了试验数据的分散,因此,至今尚未得出比较一致的结论。探讨了钢筋混凝土粘结滑移研究中的试验方法、影响因素、本构关系、粘结单元等问题,指出了粘结滑移研究中存在的问题。     

锈胀开裂后钢筋混凝土粘结滑移本构关系研究

采用外加电流加速钢筋锈蚀的方法,控制试件表面不同锈胀裂缝宽度.在钢筋开槽、内贴应变片的半梁式粘结试验的基础上,根据实测结果和理论分析,获得不同试件锚固长度内粘结应力及钢筋混凝土相对滑移的分布规律,推导出τ-s关系沿锚固长度的变化规律,从而提出了不同锈胀程度下,反映这种变化规律的位置函数ψ(x),建立考虑锚固位置影响的锈后钢筋混凝土粘结滑移本构关系,为锈后钢筋混凝土构件的有限元分析计算提供依据.     

单调荷载的锈蚀钢筋混凝土黏结滑移研究现状

通过对锈蚀钢筋混凝土黏结滑移性能现有成果的分析,总结了锈蚀钢筋混凝土黏结强度计算模型、单调荷载的黏结滑移本构关系,为后续研究提供参考。     

钢筋混凝土粘结滑移研究现状

钢筋混凝土之间的粘结性能是两种材料组合在一起共同工作的基础,总结了国内外大量有关钢筋混凝土粘结滑移性能研究的文献,介绍了钢筋与混凝土粘结滑移性能研究中影响因素和滑移本构等问题,同时对粘结滑移性能的研究成果进行了分析。     

锈蚀钢筋混凝土的粘结性能退化的试验研究

通过电化学原理对钢筋混凝土拔出试件进行加速锈蚀并控制其锈蚀量,根据锈蚀变形钢筋的拔出试验结果表明：由于变形钢筋与混凝土间化学胶结力、机械咬合力、混凝土对钢筋的约束力随钢筋锈蚀率的增加而明显下降,钢筋与混凝土间的粘结性能与剪切刚度性能明显退化。最后根据试验结果的统计分析,建立了钢筋锈蚀率与粘结性能的关系     

带箍筋锈蚀钢筋混凝土的粘结滑移关系

基于已有细观受力模型及锈蚀后极限粘结力理论,综合考虑锈蚀后各影响因素,以及箍筋对粘结强度的提高作用,得到锈蚀后钢筋与混凝土之间的粘结滑移关系与曲线,并将所得平均粘结应力与已有实验结果验证,结果比较一致。     

动荷载下锈蚀钢筋混凝土粘结滑移特性的试验研究

通过对不同锚固长度、不同锈蚀程度的18个柱式试件动态拉伸试验,研究了锈蚀程度、锚固长度对钢筋与混凝土之间粘结滑移的影响。结果表明:自由端初滑移是在整个锚固长度内胶着力破坏后才开始;钢筋锈蚀深度越大,自由端初滑移荷载越小,加载端和自由端滑移差越小;锚固长度越短,两端滑移差越小。根据实测资料,拟合出了残余滑移量计算公式。基于几个循环的粘结应力与滑移曲线的分析,初步探究了动荷载下锈蚀钢筋混凝土的粘结机理,动荷载下肋前混凝土受压变形比静载作用下的大,钢筋锈蚀物膨胀产生内裂缝,从而使得动载下锈蚀钢筋与混凝土之间的滑移量比静载下钢筋与混凝土之间的滑移量大。研究结果对动力荷载下服役钢筋混凝土结构的受力性能分析和结构耐久性设计具有指导意义。     

钢筋混凝土梁腐蚀后疲劳性能的试验研究

对先人工腐蚀和预裂后再人工腐蚀的钢筋混凝土梁试件进行了静力荷载和高周疲劳荷载试验研究,比较了腐蚀对钢筋混凝土梁静力性能和疲劳性能的影响。研究表明,当钢筋腐蚀率较低(小于5%)时,钢筋混凝土梁的静承载力没有明显的变化,但在高周反复荷载作用下,梁疲劳承载力大为降低,特别是试验前预腐蚀的梁,疲劳寿命仅为未腐蚀梁的26%。疲劳承载力降低的原因是局部腐蚀(即使程度很小)导致梁中钢筋出现微缺陷,或使已有的微缺陷扩大,加速了钢筋微裂纹的扩展。所以,对于腐蚀环境中承受反复荷载作用的钢筋混凝土结构,设计中应特别注意腐蚀对结构疲劳性能的影响。     

箍筋锈断的钢筋混凝土柱承载力研究

用外加电流对钢筋混凝土柱内纵向钢筋进行了快速锈蚀试验。针对局部箍筋锈断而影响锈蚀钢筋混凝土柱的承载力这一因素,并考虑纵筋锈蚀率和混凝土截面锈损两个因素对柱承载力的影响,设计制作了20根钢筋混凝土试验柱,用以研究轴心受压、小偏心受压和大偏心受压锈蚀钢筋混凝土柱承载力的降低规律。     

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。     

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。     

锈蚀钢筋混凝土柱滞回性能的研究

通过有限元ABAQUS软件模拟钢筋混凝土柱的低周反复试验,研究锈蚀率,轴压比对滞回性能的影响。结果表明:随着锈蚀率和轴压比的增大,钢筋混凝土柱的滞回性能和延性逐渐降低,且在锈蚀率为30%和轴压比为0.4状态下更容易发生脆性破坏。当锈蚀率一定的情况下,钢筋混凝土柱的延性随着轴压比的增加而降低,累积耗能减小,耗能能力降低。研究成果或可为锈蚀钢筋混凝土柱的抗震性能评估提供参考。     

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。     

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。     

受腐蚀钢筋混凝土的粘结性能

钢筋只有通过与混凝土的粘结与锚固才能产生强度和延性。而钢筋的腐蚀 (锈蚀 )则会降低它与混凝土之间的结合效果。钢筋受腐蚀后体积增大 ,在混凝土中产生劈裂应力。因此 ,腐蚀与粘结有着紧密的交互作用。为评价不同程度的钢筋锈蚀所引起的粘结退化 ,在拉拔荷载下测定各种锈蚀率的试件 ,获得包括极限粘结强度和自由端滑移在内的粘结特性数据。试验结果及其分析可对混凝土结构耐久性的预测提供有意义的参考。