受腐蚀钢筋混凝土梁截面延性研究

研究了受腐蚀钢筋混凝土梁的延性特性，分析了受腐蚀梁截面曲率延性系数随钢筋锈蚀率及混凝土劣化系数的演变规律，推导了钢筋与混凝土间粘结退化时受腐蚀梁截面曲率延性计算模型。研究表明，拉压区钢筋在锈蚀初期将导致受腐蚀梁截面曲率延性的提高，但随着钢筋锈蚀率的提高，钢筋与混凝土粘结性能逐渐退化，截面曲率延性系数逐渐降低；混凝土力学性能的劣化作为影响受腐蚀构件延性特性另一主要因素，在受腐蚀钢筋混凝土构件的受力研究中不容忽略。为受腐蚀钢筋混凝土构件受力研究及可靠度评价提供了理论依据。     

轴压作用对保护层锈胀开裂的影响机制

研究了轴压应力对钢筋锈蚀导致混凝土保护层胀裂历程的影响。采用DIANA软件构建了保护层受钢筋非均匀锈胀作用的三维仿真模型,建立了在轴压作用下,受围压约束裸筋与混凝土内钢筋横向变形等效的方法,有效解决了对混凝土柱同时施加轴压和非均匀锈胀作用的难题。在此基础上,对不同负载水平和配筋方式的24根轴压柱的锈胀开裂历程进行了数值分析,探讨了轴压应力大小对锈胀裂缝扩展和胀裂各阶段特征锈蚀率的影响规律,并分析了轴压应力水平与混凝土强度、相对保护层厚度等其他锈胀开裂影响因素间的相关性。结果表明:轴压应力的存在改变了混凝土构件锈胀裂缝的发展趋势,影响了保护层锈胀开裂各阶段的钢筋锈蚀率;构件内多根钢筋锈蚀导致保护层破损的形态及其发生整体剥落的可能性受轴压应力水平影响显著,相同条件下随轴压应力增大,保护层发生整体剥落的可能性大大增加;钢筋非均匀锈蚀比均匀锈蚀更容易使保护层胀裂,且两者间的差异随轴压应力水平增加而加大;施加轴压应力不会改变混凝土强度和相对保护层厚度对锈胀裂缝发展的影响规律。     

基于断裂力学的钢筋混凝土保护层锈胀开裂模型

本文基于钢筋均匀锈蚀时混凝土的开裂试验现象建立了混凝土保护层开裂的计算模型,考虑了混凝土和钢筋的实际变形情况以及混凝土界面中的原始裂纹与缺陷,裂纹在钢筋锈蚀膨胀作用下的起裂、扩展情况,利用断裂力学和弹性力学得到了混凝土保护层开裂时钢筋的膨胀力和均匀锈蚀率的理论预测模型.分析了影响钢筋锈胀开裂的诸多因素,认为混凝土保护层厚度的增加、混凝土材料界面相的加强、混凝土断裂韧度的提高和钢筋直径的变小都有利于钢筋混凝土结构耐久性的提升.理论模型计算结果与试验数据的对比表明,本文模型可用于混凝土亮中钢筋锈蚀胀裂的预测.     

基于可靠度的混凝土结构服役寿命预测

本文基于可靠度理论提出了混凝土结构服役寿命的四个阶段,建立了基于性能的服役寿命预测模型,并通过海洋环境中钢筋混凝土抗弯构件试验进行了对比验证。结果表明:混凝土开裂诱发钢筋锈蚀约发生在18%构件服役寿命;从钢筋锈蚀引起构件过大变形、丧失正常使用功能始,至结构安全失效止,约占13%构件服役寿命。钢筋锈蚀混凝土结构服役寿命各阶段预测可作为结构修复与加固决策的依据,对钢筋混凝土基础设施维护成本控制具有重要意义。     

锈蚀钢筋混凝土柱开裂机理及滞回性能研究

基于锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件承载力试验研究结果,运用ansys有限元分析软件对锈蚀钢筋混凝土大偏心构件进行了分析,通过温度场来模拟钢筋锈蚀作用,得到锈蚀构件破坏特征及承载力随锈蚀程度的变化规律,对比试验结果,数值计算结果能较好与之吻合.随着锈蚀率的增加,偏心柱开裂区不断扩大.同等条件下,随着钢筋直径的增加,钢筋锈胀力减小,开裂区减小.通过对偏心柱在不同锈蚀率下滞回曲线、骨架曲线以及耗能能力的分析表明,用温度场模拟钢筋锈胀力对混凝土偏心柱的作用可取得令人满意的结果.     

钢筋混凝土结构锈蚀损伤的解析解

分析了钢筋混凝土结构由于钢筋锈蚀所引发的损伤全过程。假设钢筋周围铁锈层厚相等并考虑混凝土的软化特性，提出了混凝土保护层锈蚀损伤模型，该模型将混凝土保护层的损伤全过程分为弹性变形和部分开裂两个阶段，通过建立和求解各阶段的微分方程，给出了每一时刻混凝土保护层中各点的位移和应力。基于这些解析解，获得了初裂时间、完全开裂时间和每一时刻的锈胀力。对不同的保护层厚度和锈蚀率将本文解析解与实验结果进行了比较，从而证实了本文解的有效性。最后，对计算结果进行了详细的讨论。     

在役钢筋混凝土双筋截面梁承载力研究

钢筋混凝土梁中钢筋锈蚀易造成结构性能退化进而影响到结构的承载力,箍筋和受压(拉)区纵向钢筋锈蚀,都可能导致受弯构件破坏形态的改变,随着钢筋锈蚀的发展,构件抗弯与抗剪承载能力明显减小.对引起锈蚀梁承载力退化的因素及机理进行了分析,综合考虑钢筋锈蚀程度和截面配筋指标的影响,提出了概念明确、适用性广的锈蚀钢筋混凝土梁承载力计算方法.     

混凝土构件锈蚀胀裂时的钢筋锈蚀率

本文建立了由于钢筋锈蚀导致的混凝土保护层胀裂时的钢筋混凝土构件的力学模型，应用弹性力学理论得到了混凝土保护层胀裂时的钢筋锈蚀率的解析表达式，并讨论了与混凝土保护层胀裂时的钢筋锈蚀率相关的各个影响因素，得到以下结论：随着混凝土保护层厚度和混凝土等级的增加，混凝土胀裂时的钢筋锈蚀率会增大；混凝土内钢筋直径的减小，也会导致混凝土胀裂时钢筋锈蚀率的增加；不同的钢筋锈蚀产物，有着不同的铁锈膨胀率，随着铁锈膨胀率的减小，混凝土保护层胀裂时的钢筋锈蚀率增大；而铁锈的名义弹性模量和名义泊松比对混凝土保护层胀裂时的钢筋锈蚀率影响很小。     

锈蚀钢筋混凝土方桩水平承载性能退化规律

为研究锈蚀钢筋混凝土方桩的水平承载性能的退化规律,根据Fick第二定律,建立氯离子在钢筋混凝土方桩中的扩散模型,并根据初始和边界条件,求得扩散方程的解析解。依据厚壁圆筒模型,推导了钢筋混凝土方桩保护层锈胀开裂时的钢筋临界锈蚀深度。基于Faraday定律,对钢筋混凝土方桩钢筋的锈蚀深度和保护层锈胀开裂时间进行预测。在此基础上,通过引入钢筋混凝土方桩桩身抗弯刚度退化系数,进而对海洋环境下锈蚀钢筋混凝土方桩的水平承载性能进行分析。结果表明:海洋环境下由于氯离子的扩散引起的钢筋锈蚀对于钢筋混凝土方桩的水平承载性能有显著影响;随着暴露时间的增加和暴露条件的恶劣,桩身抗弯刚度明显退化,桩身负剪力、桩身水平位移和桩身弯矩的最大值逐渐增大;荷载条件相同情况下,与桩身剪力以及弯矩相比较,暴露时间对于桩身的水平位移所起到的作用更为明显。研究成果可为海洋环境下钢筋混凝土桩基础的设计提供参考。     

考虑钢筋锈蚀的混凝土材料劣化仿真

水工混凝土工程长期处于复杂的工作环境中,在各类因素的综合影响下其钢筋材料极易出现锈蚀现象,导致钢筋混凝土材料整体力学性能劣化,是影响水工混凝土结构耐久性失效的重要原因。为此,在已有钢筋混凝土分离式模型和混凝土损伤模型的基础上,进一步考虑钢筋锈蚀对材料力学性能的影响,通过算例分析了钢筋锈蚀后的锈胀作用以及对混凝土受弯构件抗弯性能的影响,得到了锈胀作用下混凝土保护层的损伤破坏模式以及梁抗弯能力将随着锈蚀率增大而降低的客观规律,能够为后续研究水工混凝土结构处于钢筋锈蚀后的结构安全问题提供理论基础。     

基于混凝土断裂的钢筋锈胀力预测模型

保护层锈胀开裂是钢筋混凝土结构耐久性极限的一个重要标志,将弹性力学和线弹性断裂力学方法相结合,建立了钢筋均匀锈胀力的预测模型;与其他预测方法的比较证明了该模型的有效性。结合经验公式,建立了锈胀开裂时钢筋锈蚀量预测模型,对实验数据的分析证明该模型预测准确。     

粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂裂缝形态试验研究

在普通混凝土钢筋锈蚀研究的基础上,围绕粉煤灰混凝土中钢筋锈蚀机理、影响粉煤灰混凝土中钢筋锈蚀的因素以及粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂条件等内容展开,并通过电化学快速锈蚀的方法进行粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂试验,对影响粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂裂缝形态的因素进行了分析。结果表明:保护层厚度和钢筋间距不同对粉煤灰混凝土保护层锈胀开裂裂缝形态的影响较为明显。     

矿渣混凝土在浓盐水中的防腐蚀性能

针对某沿海核电站输电线路钢筋混凝土塔基穿越晒盐池的腐蚀环境，设计了矿渣混凝土和普通混凝土在浓盐水中的腐蚀试验．试验结果表明，在浓盐水干湿循环的腐蚀条件下，掺矿渣的混凝土抗氯离子渗透的能力显著好于普通混凝土，因而，能延缓钢筋混凝土内的钢筋开始腐蚀的时间和降低钢筋腐蚀速率．     

不同保护层厚度下微锈蚀钢筋混凝土粘结性能梁式试验研究

采用稳压恒流电源对钢筋进行加速锈蚀,通过法拉第定律控制锈蚀量,对微锈蚀钢筋混凝土梁式试件进行粘结性能试验研究,并依据试验结果开展理论分析。试验测量了试件角部的钢筋和底边中部的钢筋在不同保护层厚度下的钢筋各点的应变,由测得应变,通过微段平衡求解出各测点的粘结应力。根据各测点的粘结应力拟合出粘结应力沿整个锚固长度的变化曲线。并结合试件自由端的荷载－滑移曲线分析保护层厚度、钢筋位置、锈蚀程度对试件粘结性能的影响。试验结果表明,钢筋的轻微锈蚀提高了试件的极限粘结强度,但使粘结应力沿锚固长度的分布更不均匀,降低了锚固长度的利用率;另外,位于梁底中部钢筋的粘结强度要高于位于梁底角部钢筋,同时,保护层厚度的增加有利于粘结强度的提高。     

混凝土结构钢筋初锈时间的概率模型

本文建立了以Fick第二定律为基础的钢筋初锈时间的概率模型,通过Monte Carlo方法分析了初锈时间的频率分布、分布类型、概率密度函数。研究了各影响因素的统计参数对初锈时间概率分布规律的影响,推导了钢筋初锈时间敏度分析的表达式。分析结果表明,初锈时间对于保护层厚度的敏感性高于氯离子扩散系数,对氯离子临界浓度的敏感性高于表面浓度。     

滨海地区高压线路桩基础的腐蚀机理和防治措施探讨

通过对混凝土结构受海水腐蚀机理的分析,结合滨海地区高压线路铁塔桩基础的特点,综合对比了目前采用的多种混凝土与钢筋防海水腐蚀措施,提出了采用钢套筒作为桩基础防海水腐蚀的措施,采用钢套筒护壁能够有效地保证混凝土保护层厚度并减少混凝土裂隙,从而达到预防海水腐蚀破坏的目的.     

不同环境中杂散电流对钢筋混凝土腐蚀影响

研究了在一般环境、氯化物环境、冻融-氯化物环境中,杂散电流对普通钢筋混凝土和添加适量活性掺合料的耐腐蚀钢筋混凝土腐蚀程度的影响。试验结果表明,在氯盐-杂散电流双重因素腐蚀条件下,氯化物环境加速杂散电流对建筑钢筋混凝土结构的腐蚀。与同水胶比普通混凝土相比,耐腐蚀混凝土内钢筋产生锈蚀的电流密度可提高5倍。耐腐蚀混凝土极大延缓氯盐环境中杂散电流腐蚀破坏时间,较同水胶比的普通混凝土延长15倍。杂散电流的存在加剧了混凝土在氯化物环境中的冻融破坏。     

海工混凝土氯离子分布概率模型分析与应用

在海工混凝土结构中,由于氯离子侵蚀导致的钢筋锈蚀问题十分普遍。为准确判断钢筋初锈时间,预测结构耐久性劣化规律,在现有氯离子扩散模型的基础上,基于蒙特卡罗理论,利用MATLAB软件对钢筋周围氯离子浓度分布进行随机抽样模拟。结果表明一定时间段内（10年、50年、100年）钢筋周围氯离子浓度服从对数正态分布,并提出判断钢筋锈蚀的概率模型,以概率方法判断钢筋锈蚀,其可靠性将大大增加。结合该模型对连云港港区现场服役混凝土构件进行了氯离子含量预测,现场取粉试验结果基本符合该模型分布,其均值吻合较好,并对港区混凝土结构耐久性使用寿命失效概率进行了风险评估。