基于钢筋锈蚀的混凝土结构性能退化研究综述(下)

简要阐述了锈蚀钢筋混凝土结构性能退化研究的重要意义,介绍了加速锈蚀方法,并分别从锈蚀钢筋力学性能、混凝土锈胀开裂、锈蚀钢筋与混凝土粘结性能及基本构件性能退化的研究现状和存在问题等方面进行述评,最后,提出新的研究思路和研究方向.     

基于钢筋锈蚀的混凝土结构性能退化研究综述(Ⅰ)

简要阐述了锈蚀钢筋混凝土结构性能退化研究的重要意义,介绍了加速锈蚀方法,并分别从锈蚀钢筋力学性能、混凝土锈胀开裂、锈蚀钢筋与混凝土粘结性能及基本构件性能退化的研究现状和存在问题等方面进行述评,最后提出新的研究思路和研究方向。     

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。     

基于锈胀开裂路径的混凝土构件耐久性能概率预测模型及应用

基于混凝土锈胀开裂过程的随机性,提出了一种预测钢筋锈蚀程度、锈胀裂缝开展状况及承载力退化程度时变特性的路径概率模型,并编制了计算程序,能有效评估和预测氯离子侵蚀、混凝土碳化及两者耦合作用环境下钢筋锈蚀状况、锈胀裂缝宽度开展及构件承载力退化程度在不同时段的概率分布,实现了混凝土构件从有害物质侵蚀、钢筋锈蚀、混凝土开裂、钢筋锈蚀加剧、混凝土裂缝宽度增大到构件承载力下降的性能劣化全过程的数值模拟。可预测的性能特征参数包括钢筋样本锈蚀百分比,锈蚀率,混凝土开裂面积百分比,裂缝宽度及构件承载力退化百分比。预测结果与现场检测获得的统计结果吻合良好,验证了该模型的可靠性和有效性。图18表5参18     

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。     

锈蚀钢筋混凝土构件粘结性能的研究进展

综述了研究锈蚀钢筋与混凝土之间粘结性能的意义,对锈蚀钢筋与混凝土之间粘结性能的退化规律以及粘结损失对钢筋混凝土构件性能的影响等方面的研究进展进行了总结．     

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。     

基于材料劣化的既有混凝土构件数值建模方法研究

基于ABAQUS,以多龄期混凝土构件为研究对象,在数值建模方面,采用三维实体线性减缩单元C3D8R和两结点三维单元T3D2模拟混凝土材料、内嵌钢筋的力学行为,将指数衰减摩擦模型用于锈蚀钢筋与混凝土间接触问题上,并将Hsich-Ting-Chen四参数强度准则作为混凝土材料的破坏准则;在材料性能退化方面,基于修正斜压场理论,以锈蚀箍筋、纵筋、受压区锈胀开裂混凝土及核心区约束混凝土为对象,综合各既有材料退化模型,预测了材料退化后的力学性能,得到了开裂混凝土、锈蚀钢筋、混凝土及其之间黏结滑移的本构模型。进而,采用多龄期混凝土构件抗震性能试验研究结果,对提出的基于ABAQUS软件平台的锈蚀混凝土构件数值建模理论进行了可靠性验证,结果表明:所建立的数值建模理论可以有效地模拟锈蚀混凝土构件的抗震性能退化规律,为既有混凝土结构的数值建模理论提供了一种有效的研究方法。     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能研究进展

粘结性能退化是锈蚀钢筋混凝土构件力学性能下降的主要原因之一.锈蚀对钢筋与混凝土粘结性能的影响已成为混凝土结构耐久性研究的重要内容.文章全面地介绍了钢筋锈蚀及粘结性能测试的试验方法;系统地回顾与评述了锈蚀引起的粘结强度演化规律、粘结滑移本构关系以及粘结退化对结构承载力的影响等方面的研究进展.     

锈蚀对钢筋混凝土构件性能的影响

简要说明了研究锈蚀钢筋混凝土构件性能的重要意义,通过分析锈蚀对钢筋、混凝土以及钢筋与混凝土之间的粘结性能的影响,对锈蚀钢筋混凝土构件的性能进行了研究,对现有结构物的鉴定具有重要的现实意义。     

锈蚀钢筋混凝土偏压构件抗弯刚度有限元模拟

钢筋锈蚀会影响钢筋混凝土偏压构件的抗弯刚度。论文基于ANSYS有限元程序,建立了同时考虑锈后钢筋力学性能下降、有效截面积减少以及钢筋与混凝土粘结性能退化的锈蚀混凝土偏压构件有限元计算模型,通过有限元计算结果和试验结果的对比,验证了论文所建有限元模型的可靠性。     

锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法及对构件受弯性能的影响

锈蚀黏结退化会引起钢筋与混凝土之间的不协调变形,导致构件受弯性能退化。提出了一种锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法,该方法将黏结退化表示成锈蚀率的函数,基于有效黏结力传递规律确定受弯构件黏结滑移区范围,进而构建黏结滑移区内整体变形关系实现对不协调变形的量化。该方法可用于锈蚀RC梁受弯承载力计算评估,能综合考虑锈蚀截面损失、黏结退化以及钢筋端锚失效等影响,具有较高的精度。研究表明:不协调变形受钢筋锈蚀和荷载的影响;锈蚀率低于7%时,构件不会出现不协调变形;锈蚀率越高,不协调变形出现时对应的荷载越低,对构件受弯承载力退化的影响越显著;锈蚀率大于15%时,不协调变形会提早出现,变形协调系数迅速趋于某一恒定值,由其引起的承载力退化量基本保持不变。     

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。     

大气环境条件下钢筋混凝土受弯构件抗力退化分析

混凝土碳化、钢筋锈蚀、保护层胀裂引起混凝土结构性能退化,在试验研究和非线性有限元分析的基础上,建立了锈蚀钢筋混凝土受弯构件正截面和斜截面承载性能分析方法和计算模型,通过实例分析了锈蚀钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯、斜截面抗剪性能变化特征和规律。     

纵向非均匀锈蚀钢筋拉拔过程的有限元分析

混凝土中的钢筋锈蚀问题日益突出,针对非均匀锈蚀混凝土构件的试验研究,从粘结本构关系入手,对锈蚀钢筋构件结构性能退化和破坏特征进行数值计算分析。混凝土和钢筋均采用8节点实体单元建模;钢筋与混凝土之间的粘结单元采用非线性弹簧单元Combine 39,同时,实常数赋值考虑位置函数影响,从而建立了纵向非均匀锈蚀钢筋构件的计算模型。通过计算获得了非均匀锈蚀钢筋拉拔位移与拉拔力之间关系,拉拔过程中混凝土应力变化和破坏发展过程,以及锈蚀钢筋与混凝土之间粘结应力的演化规律。     

钢筋混凝土锈蚀损伤研究综述

钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构耐久性降低的主要因素之一。简要说明研究钢筋混凝土锈蚀损伤的重要意义,阐述了钢筋混凝土锈蚀件损伤的研究状况。主要从混凝土中锈蚀钢筋的力学性能、钢筋锈蚀引起的混凝土损伤、锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能和锈蚀钢筋混凝土受弯构件、受压构件的受力性能、锈蚀钢筋混凝土构件抗震性能等方面总结归纳了国内外的研究现状与成果,并分析了今后的研究方向。     

锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法及对构件受弯性能的影响

锈蚀黏结退化会引起钢筋与混凝土之间的不协调变形,导致构件受弯性能退化。提出了一种锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法,该方法将黏结退化表示成锈蚀率的函数,基于有效黏结力传递规律确定受弯构件黏结滑移区范围,进而构建黏结滑移区内整体变形关系实现对不协调变形的量化。该方法可用于锈蚀RC梁受弯承载力计算评估,能综合考虑锈蚀截面损失、黏结退化以及钢筋端锚失效等影响,具有较高的精度。研究表明:不协调变形受钢筋锈蚀和荷载的影响;锈蚀率低于7%时,构件不会出现不协调变形;锈蚀率越高,不协调变形出现时对应的荷载越低,对构件受弯承载力退化的影响越显著;锈蚀率大于15%时,不协调变形会提早出现,变形协调系数迅速趋于某一恒定值,由其引起的承载力退化量基本保持不变。     

锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法及对构件受弯性能的影响

锈蚀黏结退化会引起钢筋与混凝土之间的不协调变形,导致构件受弯性能退化。提出了一种锈蚀钢筋与混凝土不协调变形量化方法,该方法将黏结退化表示成锈蚀率的函数,基于有效黏结力传递规律确定受弯构件黏结滑移区范围,进而构建黏结滑移区内整体变形关系实现对不协调变形的量化。该方法可用于锈蚀RC梁受弯承载力计算评估,能综合考虑锈蚀截面损失、黏结退化以及钢筋端锚失效等影响,具有较高的精度。研究表明:不协调变形受钢筋锈蚀和荷载的影响;锈蚀率低于7%时,构件不会出现不协调变形;锈蚀率越高,不协调变形出现时对应的荷载越低,对构件受弯承载力退化的影响越显著;锈蚀率大于15%时,不协调变形会提早出现,变形协调系数迅速趋于某一恒定值,由其引起的承载力退化量基本保持不变。     

疲劳荷载下锈损钢筋混凝土粘结性能退化试验研究

钢筋与混凝土间的粘结性能是钢筋混凝土结构形成的关键,而锈蚀和疲劳荷载均可能对粘结性能造成不利影响。通过钢筋开槽内贴应变片直流电室内快速锈蚀手段对13个试件在疲劳荷载作用下锈损后钢筋与混凝土之间的粘结性能退化规律进行研究,得出了试件疲劳加载次数、钢筋锈蚀量及钢筋与混凝土滑移之间的关系,得到了钢筋粘结段内部粘结应变分布的劣化规律,分析了锈后钢筋混凝土构件疲劳粘结破坏的形态。     

室外环境中钢筋混凝土受弯构件抗力退化分析

混凝土碳化、钢筋锈蚀、保护层胀裂引起混凝土结构性能退化，本文在试验研究和非线性有限元分析的基础上，建立了锈蚀钢筋混凝土受弯构件正截面和斜截面承载性能分析方法和计算模型，通过实例分析了锈蚀钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯、斜截面抗剪性能变化特征和规律。