钢筋混凝土梁腐蚀疲劳的试验研究

本文进行了钢筋混凝土梁在空气环境、淡水环境和盐水环境中的疲劳试验,研究了反复荷载下三种环境中梁的变形发展过程和疲劳寿命。结果表明,在环境和反复荷载的共同作用下,钢筋混凝土梁的挠度-荷载循环次数曲线具有明显的三阶段特征,反映了梁中钢筋裂缝萌生、稳定扩展和不稳定扩展,但曲线的斜率不同,盐水中的最大,淡水中的次之,空气中的最小,说明盐水中的梁损伤最快,淡水中的中等,空气中的最慢。试验同时表明,盐水中梁的疲劳寿命最短,淡水中的中等,空气中的最长,这是不同环境中梁损伤速度不同的结果。本文还根据试验结果给出了三种环境下不同荷载循环次数时钢筋混凝土梁挠度的公式及S-N方程。     

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。     

海洋腐蚀环境下钢筋混凝土梁疲劳试验研究

对8根钢筋混凝土梁进行了大气环境、淡水及海水环境下的疲劳试验,研究了其力学性能及刚度损伤演化规律。进一步分析了三种环境与循环荷载共同作用下试件梁的破坏形态、挠度发展规律和疲劳寿命。试验结果表明,腐蚀和疲劳存在耦合作用,海水腐蚀环境与5%～70%荷载水平作用下,梁疲劳寿命最短。根据理论分析和试验结果,对钢筋混凝土梁在严酷海洋环境下的疲劳寿命及其规律进行了进一步研究,参考已有文献和试验研究结果给出了基于钢筋混凝土梁刚度损伤演化规律的疲劳寿命预测模型,经计算,实测结果与该预测模型计算结果之间的误差不超过13%。     

疲劳损伤RC梁氯离子腐蚀后疲劳性能和氯离子扩散性试验研究

对于沿海地区具有疲劳损伤的在役钢筋混凝土(RC)桥梁结构,其在氯腐蚀后的疲劳性能和氯离子扩散性对于结构耐久性设计和评估至关重要。为此,通过试验研究15根不同初始疲劳损伤程度RC梁在氯腐蚀后的疲劳性能和混凝土中氯离子含量,试验参数包括荷载水平(疲劳荷载上限与静载极限荷载之比,取0.2~0.5)、初始疲劳加载次数(1×104~120×104)、氯腐蚀时间(90、180d)和受拉纵筋配筋率(1.06%、1.59%和2.91%)。试验结果表明：疲劳损伤RC梁在氯腐蚀后进行疲劳加载时,梁挠度和混凝土应变等呈现典型的三阶段变化特征;荷载水平、初始疲劳加载次数、氯腐蚀时间和受拉纵筋配筋率均对其剩余疲劳寿命影响显著,荷载水平(不小于0.4)、初始疲劳加载次数(第一疲劳阶段)和氯腐蚀时间的增加均引起剩余疲劳寿命迅速降低,当配筋率增加到42%界限配筋率时,寿命有所增加;受拉混凝土氯离子扩散性的增加与RC梁剩余疲劳寿命的降低相关联,而受压混凝土的扩散性随荷载水平、初始疲劳加载次数和配筋率的增加而增加。     

钢筋混凝土梁疲劳性能的研究现状综述

阐述了国内外钢筋混凝土梁疲劳寿命、刚度衰减和累积损伤模型等疲劳性能方面的研究现状,为今后的研究积累了相关经验,以促进钢筋混凝土梁疲劳性能方面的研究。     

钢筋混凝土结构的疲劳性能研究综述

简述了钢筋混凝土结构疲劳的概念和内容及其在特殊环境下的疲劳性能,同时总结了目前关于混凝土结构疲劳寿命的预测方法,最后简要的提出了提高混凝土性能的相关措施,为钢筋混凝土结构的研究奠定了基础。     

氯盐环境下钢筋混凝土结构腐蚀疲劳寿命评估

氯盐侵蚀环境与疲劳荷载的耦合作用显著影响钢筋混凝土结构的安全性和耐久性。本研究建立了钢筋混凝土结构在氯盐侵蚀环境和疲劳荷载耦合作用下的腐蚀疲劳寿命预测模型。该模型考虑了疲劳荷载对钢筋锈蚀速率的影响以及钢筋锈蚀引起的疲劳损伤累积的加速效应。以某工业厂房中6 m跨度钢筋混凝土吊车梁为例,评估了吊车梁的疲劳损伤与腐蚀疲劳寿命,并通过参数化分析讨论了吊车起质量、工作频率和氯盐侵蚀环境等级对疲劳损伤以及腐蚀疲劳寿命的影响。结果表明：吊车梁在设计工况下的腐蚀疲劳性能良好,在设计使用年限内未发生腐蚀疲劳破坏,且最终的腐蚀疲劳寿命为109.8年。吊车起质量、工作频率和氯盐侵蚀环境等级可以导致钢筋混凝土吊车梁的腐蚀疲劳寿命最高分别降低61.7%、45.9%和41.1%。     

钢筋混凝土结构腐蚀疲劳研究现状与发展

针对钢筋混凝土结构在腐蚀环境下承受疲劳荷载发生腐蚀疲劳的现象,分析介绍了近几年钢筋混凝土腐蚀疲劳的研究现状,并提出了进一步需要研究的问题,以避免或减慢腐蚀疲劳的破坏。     

钢绞线腐蚀后的部分预应力混凝土梁抗弯疲劳性能试验研究

对不同钢绞线腐蚀率下的部分预应力混凝土梁进行了静力和疲劳试验,通过分析开裂弯矩、跨中挠度、受拉区钢筋应变以及梁裂缝的发展规律,研究了钢绞线腐蚀率对部分预应力混凝土梁疲劳性能的影响。研究表明:钢绞线腐蚀会显著降低梁的疲劳寿命,是影响梁疲劳破坏形态的主要因素;腐蚀梁的挠度、应变和裂缝发展同样遵循无腐蚀梁的"三阶段"规律;在相同疲劳次数下,腐蚀率越大,受拉区非预应力钢筋的应变和梁的裂缝宽度越大,但梁跨中挠度受腐蚀率影响不显著。     

海洋环境下钢筋混凝土结构腐蚀疲劳分析

对钢筋混凝土结构的腐蚀疲劳性能进行了分析,总结了已建和在建的跨海大桥提高结构耐久性的措施,为以后避免或减缓钢筋混凝土结构的腐蚀疲劳破坏提供指导。     

锈蚀钢筋混凝土粘结滑移性能试验研究

通过对20个不同锈蚀率钢筋混凝土试件进行拉拔试验,分析不同锈蚀率试件的破坏形态、粘结力与滑移量的关系以及不同锈蚀率的钢筋混凝土粘结强度及滑移的变化规律,并给出粘结强度降低系数和滑移比的计算公式。在此基础上分析建立锈蚀钢筋混凝土的粘结滑移本构模型,经验证分析,证明该模型的有效性。该模型相对于国内外其他锈蚀钢筋混凝土粘结滑移本构模型较为简单,宜在实际工程中使用。     

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。     

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。     

钢纤维混凝土疲劳断裂与损伤特性的试验研究

用三点弯曲梁试件测定了钢纤维混凝土的等效断裂韧度KeIC和裂纹口张开位移的临界值CTODc,研究了预疲劳加载幅值对钢纤维混凝土断裂特性的影响规律。试验证明 :当预疲劳加载幅值超过某一阈值后 ,钢纤维混凝土的断裂参数有所降低 ,它们是与预疲劳加载幅值有关的物理量。另外 ,对钢纤维混凝土作了等幅疲劳断裂试验 ,研究了钢纤维混凝土在弯曲疲劳荷载下的不可逆变形发展、疲劳寿命、吸收能量规律及损伤特性 ,研究表明 :疲劳过程中能量吸收相对值可以较为真实地反映疲劳损伤演化规律     

局部无粘结钢筋混凝土梁抗弯性能的试验研究

通过在钢筋表面局部包裹PVC塑料的办法模拟钢筋和混凝土之间粘结完全退化的情形,进行了局部无粘结钢筋混凝土梁抗弯性能的试验研究。根据试验数据分析了梁抗弯刚度的变化,钢筋应变和混凝土应变的变化规律,还分析了抗弯强度的变化。     

钢纤维混凝土疲劳损伤行为研究

研究了轴向压缩疲劳荷载作用下钢纤维混凝土的疲劳损伤演化行为，给出了描述该损伤行为演变规律的力学模型。     

腐蚀环境下钢筋混凝土结构疲劳可靠度的分析方法

疲劳分析与验算是承受反复荷载作用结构设计的重要内容之一,相应的可靠度为疲劳可靠度.当结构处于腐蚀环境时,由于腐蚀介质的侵蚀,结构疲劳性能的降低要比静态性能的降低明显.本文研究了腐蚀环境下钢筋混凝土结构的疲劳可靠度问题,提出了相应的计算方法.计算表明,依赖于钢筋的锈蚀程度,钢筋混凝土结构的疲劳可靠度有不同程度的下降.     

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     

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。     

碳纤维加固锈蚀混凝土梁短期疲劳性能研究

在不同荷载条件下,对8根钢筋混凝土梁进行试验,研究短期疲劳荷载作用下的变形、应力分布以及短期疲劳荷载作用后的力学指标。试验结果和分析表明:疲劳荷载对锈蚀钢筋混凝土梁的影响较大,明显降低试验梁的极限强度和延性;碳纤维加固后的锈蚀混凝土梁的极限承载力明显提高,且在破坏时具有良好的延性,承载力极限值可以提高22%～47%。碳纤维"U"形箍对试验梁的性能影响较大,没有粘贴"U"形箍的碳纤维加固试验梁在后期加载过程中,由于混凝土保护层的突然脱落而发生破坏。采用碳纤维材料加固后的较低锈蚀率的钢筋混凝土梁在经过短期疲劳荷载后依然能够具有良好的力学性能。