锈蚀钢筋轴向拉伸疲劳试验研究

采用通电加速锈蚀的方法获取锈蚀钢筋,并从中选取17根锈蚀率不同的钢筋试件进行轴向拉伸疲劳试验,以研究应力幅与锈蚀率对钢筋疲劳寿命以及疲劳锈损后力学性能的影响.钢筋试件按近似平均锈蚀率0%,3%,6%,9%,12%,15%设计.结果表明:实测锈蚀率为3.87%,6.78%,9.47%,12.32%,15.35%的钢筋疲劳寿命较未锈蚀钢筋疲劳寿命分别降低了51.26%,60.84%,65.82%,71.04%,79.22%;应力幅200MPa时,应力比为0.24,0.34钢筋的疲劳寿命分别较应力比为0.10时降低了8.6%,13.6%;钢筋的疲劳寿命近似按指数规律衰减.     

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。     

高强钢筋应力与应变疲劳特性的试验和理论研究

为比较高强钢筋与HRB400钢筋在疲劳特性方面的差异,通过应力疲劳试验,获得HRB600E、HRB500E钢筋的容许应力幅值,分析钢筋直径对容许应力幅的影响;研究高强钢筋在等幅应变疲劳过程中的应力-应变循环特性,给出Coffin-Manson和Hollomon模型的拟合式和三参数疲劳计算式。首次用耗能韧度评价钢筋在应变疲劳过程中(或地震反复作用)消耗地震能量的能力。结果表明：钒-氮微合金化生产的HRB500E钢筋,其低周应变疲劳寿命和循环韧度均优于钒-氮-铌方法生产的HRB500E钢筋;高强度钢筋有利于提高疲劳寿命、容许应力幅值和总耗能韧度等;总耗能韧度与应变幅有关,增加应变幅值,总耗能韧度减小;相同应变幅值,T63E高强钢筋疲劳寿命比HRB400钢筋更长。最终建立总应变幅与强度损失系数、塑性应变范围的关系。     

高性能混凝土梁在卤水腐蚀下的疲劳性能探究

由于青海地处高原且地下卤水环境对轨道梁的寿命影响不容忽视,展开对轨道梁在卤水腐蚀下的疲劳试验研究十分必要。通过对4种不同配合比的混凝土梁在不同腐蚀条件下的疲劳试验,研究了混凝土梁在水环境及卤水环境下的钢筋锈蚀率、钢筋力学性能变化、氯离子含量、梁疲劳寿命及力学行为失效机理等,并绘制了不同模型的应力比-疲劳寿命(S-N)曲线,拟合出了S-N曲线方程。试验结果表明:卤水能加速钢筋锈蚀并影响混凝土梁的疲劳寿命,且在低锈蚀下能略微提升混凝土梁的疲劳寿命;疲劳破坏包括初裂、裂缝的开展、损伤的积累三个阶段,且箍筋具有一定的抗裂性;强度越高的高性能混凝土梁在相同腐蚀条件下疲劳寿命越长;低锈蚀率的混凝土梁的疲劳寿命很大程度上由其应力比决定。研究结果可为低锈蚀率钢筋混凝土梁疲劳性能评估提供理论依据。     

锈蚀RC梁持荷作用后的疲劳寿命预测模型

为探究锈蚀混凝土梁在持荷损伤后的疲劳寿命规律，文中通过引入锈蚀作用修正系数，建立损伤混凝土梁的疲劳寿命预测模型；根据线弹性断裂力学基本理论，考虑钢筋等效初始缺陷尺寸，建立基于EIFS的疲劳寿命预测模型。并根据S-N曲线方程分析损伤混凝土梁剩余疲劳寿命随着钢筋临界锈蚀率的变化规律，研究表明当钢筋锈蚀率超过7.5%时，损伤混凝土梁的疲劳寿命不足50%。疲劳寿命预测模型与结果可为混凝土结构疲劳性能分析提供参考。     

锈蚀钢筋疲劳后静力力学性能试验研究

通过对疲劳试验后的锈蚀钢筋混凝土梁中锈蚀钢筋的静力拉伸试验,获取相应锈蚀钢筋的力学性能参数,经分析得到钢筋锈蚀率与疲劳寿命和名义屈服强度之间的定性关系以及钢筋静力力学性能随疲劳应力幅和锈蚀率的变化规律。     

全珊瑚海水混凝土及其梁柱构件的力学性能与耐久性

研究了高强全珊瑚海水混凝土(CASC)的制备技术、基本力学性能、氯离子扩散与钢筋锈蚀行为,以及钢筋-CASC梁柱构件的力学性能,并进行了其服役寿命的可靠度分析.结果表明:CASC的立方体抗压强度最高可达C80混凝土强度等级;CASC具有高初始氯离子含量、高表面自由氯离子含量和高表观氯离子扩散系数的"三高"氯离子扩散特征.提出了描述CASC受压应力-应变关系的两段式方程;为降低钢筋的锈蚀风险,建议在CASC结构中采用有机新涂层钢筋且混凝土保护层厚度至少为5.5cm,混凝土强度选用C50及以上等级.另外为了综合考虑钢筋锈蚀和涂层钢筋滑移的影响,建立了钢筋-CASC梁柱构件的承载力计算模型,并且确定了满足50～100a服役寿命要求的CASC结构的耐久性设计参数.     

锈蚀钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

通过锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳试验,分析了主筋锈蚀与混凝土梁疲劳性能的关系。疲劳试验包括1根钢筋未锈蚀的对比梁和8根钢筋锈蚀率介于4%～12%的试验梁。试验结果表明锈蚀钢筋混凝土梁的刚度在疲劳过程中表现出“下降—平稳—上升”三阶段特性。由于钢筋混凝土梁中钢筋的不均匀锈蚀,钢筋表面产生明显的坑蚀,锈蚀梁的疲劳破坏在应力幅最大且表面有坑蚀的钢筋截面发生。随着主筋锈蚀率的增加,梁的疲劳寿命急剧缩短,其破坏形式为受拉钢筋脆性断裂,破坏前没有预兆。振动测试表明,梁的基本频率并不是随疲劳损伤积累而单调下降,实测基本频率不能可靠地预报锈蚀钢筋的疲劳断裂破坏。同时,在相同疲劳循环次数下,随疲劳应力幅的增大,钢筋锈蚀的性能逐渐由软钢向硬钢转变。     

钢筋蚀坑对其疲劳断裂特性的影响

基于降载勾线法,对人工钻孔模拟蚀坑的3根HPB300钢筋试件开展了疲劳裂纹扩展试验,并结合FRANC3D软件对钢筋疲劳裂纹扩展规律进行了数值分析.在此基础上,以不同应力幅值对12种尺寸的半椭圆形蚀坑钢筋模型的裂纹扩展过程进行了数值分析.结果表明:钢筋裂纹扩展速率前期缓慢增长,后期迅速增大;初始裂纹深度较大的钢筋疲劳寿命明显缩短;初始裂纹深宽比越大的钢筋疲劳寿命越短;应力幅值增大会使缺陷钢筋疲劳寿命缩短,并且初始裂纹深宽比越大的钢筋,其后期裂纹扩展速率增长越快,疲劳寿命缩短越明显.     

基于车辆荷载的锈损公路桥梁疲劳性能试验研究

采用湿盐砂锈蚀方法获得腐蚀环境钢筋混凝土劣化试件,选取与车辆荷载作用下公路桥梁实际承受的疲劳应力水平,通过8根锈蚀钢筋混凝土梁的弯曲疲劳试验,分析了锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳破坏形态及应力水平和钢筋锈蚀率对梁疲劳性能的影响规律。试验结果表明,锈蚀梁的疲劳破坏形态为主筋脆性断裂;在设计应力水平作用下,疲劳加载满足规范200万次要求;在桥梁实际应力水平作用下,未锈蚀试验梁的平均疲劳寿命较规范值减少6.71%;锈蚀较严重的试验梁疲劳寿命较规范值减少13.57%,较同应力水平的未锈蚀梁疲劳寿命减少42.54%,锈蚀对试验梁的疲劳寿命影响显著。随着疲劳循环次数的增加,锈蚀梁钢筋内部出现疲劳损伤、抗弯刚度逐渐退化,混凝土残余应变累积,裂缝演变基本符合快速增加、稳定发展、急剧变化的“三阶段”发展规律。根据试验结果,建立S-N疲劳寿命方程,提出了锈蚀钢筋混凝土梁疲劳寿命计算方法,研究结果为桥梁结构疲劳性能评估提供理论依据。