坑蚀对钢筋混凝土梁抗弯承载力的影响

比较了均匀锈蚀和坑蚀对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的影响,定义了描述钢筋均匀锈蚀和坑蚀的两种参数。用试验数据比较了两种参数和锈蚀钢筋混凝土梁剩余抗弯承载力的关系,指出仅仅用均匀锈蚀描述锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯承载力是不够的,还应考虑坑蚀的影响。研究了不同坑蚀系数下均匀锈蚀率和坑蚀锈蚀率的关系,指出确定钢筋坑蚀量的关键在于确定坑蚀系数的值,对坑蚀系数的选取应当慎重。给出了同时考虑协同工作系数和坑蚀系数的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算公式,公式的计算结果与14根梁的试验结果可以很好吻合,表明所提出的公式可用于既有混凝土梁剩余抗弯承载力的评估。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法

目前对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的研究主要考虑锈蚀程度的影响,忽视了构件本身参数不同对承载力退化的影响,导致不同学者提出的锈蚀钢筋与混凝土的协同工作系数差异较大。为合理评估既有锈蚀钢筋混凝土梁的剩余承载力,首先对锈后无黏结钢筋混凝土受弯构件进行模拟试验与有限元分析,系统分析严重锈蚀混凝土构件钢筋应力水平的主要影响因素,发现截面配筋指标可综合反映混凝土强度和截面配筋率对受拉钢筋应力水平的影响,并确定基于截面配筋指标的锈后无黏结混凝土梁受拉钢筋强度利用系数;对一般锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的退化机理进行深入分析,综合考虑钢筋锈蚀程度和截面配筋指标的影响,建立一般锈蚀混凝土梁钢筋强度利用系数计算公式;提出概念明确、通用性强的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法;与大量的试验结果进行对比验证,计算方法的吻合性较好。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算

针对目前锈蚀钢筋混凝土构件的研究仅考虑钢筋锈蚀程度的影响,而忽略了在相同锈蚀程度下构件其他参数对承载力退化的影响,导致现有计算模型参数相差较大的问题,对现有锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法进行了对比分析。基于无粘结钢筋混凝土梁的研究成果,分析钢筋锈蚀程度、截面配筋率对锈蚀损伤构件的承载力退化产生的影响,综合考虑锈蚀构件截面配筋指标以反映不同构件参数对其产生的影响及无粘结梁钢筋强度利用系数的计算公式,建立了一般锈蚀钢筋混凝土梁受拉钢筋强度利用系数的计算公式。经试验验证,数据吻合很好,其结果有益于完善和发展锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算方法。     

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。     

基于粘结强度变化的锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力的研究

基于锈蚀钢筋混凝土梁内钢筋与混凝土间粘结强度随锈蚀量的变化，对锈蚀梁的抗弯承载力进行了研究。钢筋锈蚀量较小时，锈蚀梁内钢筋与混凝土间粘结强度随锈蚀量增加而增加，锈蚀梁的力学性能同未锈蚀梁，可运用传统的梁理论计算锈蚀梁的抗弯承载力；随着钢筋锈蚀量的增加，钢筋与混凝土间粘结强度发生退化，锈蚀梁的力学性能介于粘结完好梁与无粘结梁之间，与传统的计算梁的抗弯承载力的方法不同，应考虑梁的各截面间相互作用。基于梁整体的受力平衡和变形协调，建立了考虑梁内粘结强度退化的锈蚀梁抗弯承载力模型。最后，通过54根锈蚀梁承载力试验结果，对文中建立的模型进行了验证分析，结果十分满意。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度评估方法研究

为合理评估锈蚀钢筋混凝土梁的变形能力,对影响锈蚀混凝土梁抗弯刚度退化的因素进行系统分析,明确锈蚀引起粘结力退化使裂缝间受拉钢筋应变趋于均匀和钢筋应变与混凝土应变不协调是影响锈蚀混凝土梁抗弯刚度计算模型建立的关键因素;抛弃传统的平截面假定,采用刚度解析法对粘结力退化后构件截面刚度进行了理论分析,引进综合应变系数考虑裂缝间钢筋应变趋于均匀和应变不协调的影响,建立了锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算模型;通过有限元数值分析,确定了综合应变系数与粘结强度退化系数的关系;经试验验证,模型计算结果与试验结果吻合较好。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能评估

考虑钢筋锈蚀引起的钢筋和混凝土的粘结力下降和锈胀力引起的钢筋周围混凝土双向受力状态,建立了锈蚀开裂前钢筋混凝土梁的抗弯承载力评估模型;应用无粘结预应力钢筋应力计算方法,又建立了锈蚀开裂后钢筋混凝土梁抗弯承载力评估模型。通过试验结果验证表明:建立的抗弯承载力模型与试验结果吻合较好,可用于锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯承载力评估计算。     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法

基于锈蚀钢筋混凝土梁内钢筋与混凝土间黏结强度随锈蚀量的变化,对锈蚀梁的抗弯承载力进行了研究.当钢筋锈蚀量较小时,锈蚀梁内钢筋与混凝土间黏结强度随锈蚀量变化不大,锈蚀梁的力学性能同未锈蚀梁,可运用传统的梁理论计算锈蚀梁的抗弯承载力;但随着钢筋锈蚀量的增加,钢筋与混凝土间黏结强度发生退化,锈蚀梁的力学性能介于黏结完好梁与无...     

锈蚀钢筋混凝土梁正截面抗弯承载力的研究

基于锈蚀钢筋混凝土梁内钢筋与混凝土间粘结强度随锈蚀量的变化,对锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯承载力进行了研究.钢筋锈蚀量较小时,锈蚀钢筋混凝土梁可运用传统的理论计算梁的抗弯承载力;随着钢筋锈蚀量的增加,钢筋与混凝土间粘结强度发生退化,锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能介于粘结完好梁与无粘结梁之间,与传统计算梁的抗弯承载力的方法不同,应考虑梁的各截面间相互作用.基于梁整体的受力平衡和变形协调,建立了考虑梁内粘结强度退化的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力模型.最后通过54根锈蚀钢筋混凝土梁承载力试验结果对文中建立的模型进行了验证分析,结果十分满意.     

锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能数值模拟

采用DIANA有限元软件建立分离式钢筋混凝土梁模型,同时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,通过试验验证了模型在锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能分析中的实用性.在此基础上,对锈蚀梁的梁拱作用转换和不均匀锈蚀梁的受力性能进行了数值模拟.结果表明:在钢筋端部锚固良好的情况下,剪弯段黏结破坏引起锈蚀梁的受力机制由梁作用向拱作用转换,且最终导致梁在使用荷栽下的抗弯刚度降低34%～44%;纵向不均匀锈蚀梁的抗弯性能评价可简化为全跨均匀锈蚀梁,且计算承载力时宜取不均匀分布锈蚀率的最大值,计算刚度时宜取其平均值.     

Spatial variability of pitting corrosion and its influence on structural fragility and reliability of RC beams in flexure

A stochastic process for assessing the effect of spatial variability of pitting corrosion on structural reliability and fragility is developed for singly reinforced simply supported reinforced concrete (RC) beams in flexure. A distribution of pitting corrosion is inferred from existing literature. The RC beam is discretised into a series of elements and maximum pit depths are generated for each reinforcing steel bar in each element. The analysis considered various member spans, loading ratios, bar diameters and number of bars in a given cross-section. Comparisons made with general corrosion showed that pitting corrosion is more critical for smaller diameter reinforcing steel bars. It was also found that up to a three-fold increase in 50-year probabilities of failure were observed if spatial variability of pitting corrosion are included in the analysis when compared to probabilities of failure based on the mid-span limit states only. This strongly suggests that the inclusion of spatial variability of pitting corrosion can lead to significant decreases in structural reliability for flexural RC members.     

锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯破坏模式及承载力简化计算方法

为快速准确评估受拉纵筋锈蚀对钢筋混凝土梁正截面受弯承载力的影响,采用解析方法计算受弯破坏时锈蚀钢筋混凝土梁正截面应力和应变分布,识别并定义锈蚀钢筋混凝土梁的3个界限锈蚀率和6种正截面受弯破坏模式,提出预判破坏模式再计算承载力的锈蚀钢筋混凝土梁正截面受弯承载力简化计算方法。采用该简化方法,计算相关文献中235根锈蚀钢筋混凝土梁的正截面受弯承载力,并与试验结果对比,验证该简化方法的准确性。通过两个算例,分别研究初始超筋梁和初始适筋梁的正截面受弯破坏模式及承载力随受拉纵筋锈蚀率的变化规律。研究结果表明：随着受拉纵筋锈蚀率的增大,初始超筋钢筋混凝土梁的正截面受弯破坏模式按照从“类似超筋”、“类似适筋”、“类似超筋”到“类似少筋”依次转变;初始适筋钢筋混凝土梁的正截面受弯破坏模式按照从“类似适筋”、“类似超筋”到“类似少筋”依次转变;钢筋混凝土梁正截面受弯承载力近似呈多段线性降低,最终退化为素混凝土梁的开裂弯矩,转折点位置为界限及临界锈蚀率。     

混杂纤维自密实混凝土梁受弯性能的试验研究

在纤维自密实混凝土工作性试验的基础上,对7组无筋混杂纤维自密实混凝土梁和5组混杂纤维增强低配筋率的钢筋自密实混凝土梁受弯性能进行试验研究,并分析纤维类型和纤维长径比对梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载以及弯曲韧性的影响。结果表明:梁的弯曲韧性随着纤维长径比的增加而增加,混杂纤维混凝土梁的弯曲韧性优于钢纤维,两种纤维协同作用时具有很好的正混杂效应;与最小配筋率的钢筋混凝土梁相比,纤维的掺入明显地改善了梁的屈服荷载和极限荷载,掺有(40+4)kg/m3混杂纤维并按最小配筋率配筋的梁的极限荷载与仅按1.5倍最小配筋率配筋的梁相当。     

Effect of small axial force on flexural ductility design of high‐strength concrete beams

Small axial forces may appear in beams in a reinforced concrete (RC) structure. The presence of compressive axial force, even at a low level, has an adverse effect on the flexural ductility of RC beams, which is a key attribute for seismic design. For example, Eurocode EN1998‐1 explicitly specifies such minimum flexural ductility, whereas Chinese code GB50011 limits the depth of equivalent rectangular stress block at peak resisting moment to achieve indirectly a certain nominal flexural ductility. Therefore, ignoring the presence of compressive axial force may be risky. In this study, the effect of small compressive axial force on the flexural ductility performance of both normal‐strength and high‐strength concrete beams is evaluated on the basis of a rigorous full‐range moment–curvature analysis. An effective strategy for flexural ductility design of RC beams with small compressive axial force is identified so that various flexural ductility requirements can be satisfied. The essential control parameter proposed is the maximum difference of tension and compression reinforcement ratios. Empirical formulae and tables are developed for convenient implementation. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

去除局部破损混凝土后钢筋混凝土梁受弯性能理论分析

在钢筋混凝土梁修复加固的过程中 ,常常可能去除梁上部分破损的混凝土 ,使钢筋外露 ,在荷载作用下 ,造成梁的力学性能发生变化。基于对钢筋混凝土梁变形分析 ,利用数值分析方法 ,详细讨论了在忽略梁剪切变形的条件下 ,去除局部破损混凝土、受拉钢筋暴露的钢筋混凝土梁的理论分析方法。给出了计算去除局部破损混凝土、部分受拉钢筋暴露的钢筋混凝土简支梁挠度和承载力的具体分析步骤和计算公式 ,计算结果和试验结果吻合良好。     

无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁承载能力的计算

锈蚀钢筋混凝土梁的承载力不仅与纵向钢筋的截面损失有关 ,而且和钢筋与混凝土之间的粘结强度的降低、混凝土保护层中出现的纵向锈胀裂缝有关。本文先考虑了由于钢筋的截面损失引起的钢筋混凝土梁的抗弯承载力的降低 ;再在梁 拱共同作用抵抗剪力的机制上 ,计算了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力 ,进而得到了无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的承载力及其相应的破坏模式。对一实例的计算结果表明 ,当混凝土保护层出现纵向锈胀裂缝后 ,钢筋与混凝土之间的极限粘结强度相应降低 ,梁的破坏模式由受弯破坏转向受剪破坏 ,承载能力有较大的降低。同时 ,锚固区的粘结强度的降低 ,导致梁也可能发生粘结锚固破坏。     

Novel empirical model for predicting residual flexural capacity of corroded steel reinforced concrete beam

In this study, a total of 177 flexural experimental tests of corroded reinforced concrete (CRC) beams were collected from the published literature. The database of flexural capacity of CRC beam was established by using unified and standardized experimental data. Through this database, the effects of various parameters on the flexural capacity of CRC beams were discussed, including beam width, the effective height of beam section, ratio of strength between longitudinal reinforcement and concrete, concrete compressive strength, and longitudinal reinforcement corrosion ratio. The results indicate that the corrosion of longitudinal reinforcement has the greatest effect on the residual flexural capacity of CRC beams, while other parameters have much less effect. In addition, six available empirical models for calculating the residual flexural strength of CRC beams were also collected and compared with each other based on the established database. It indicates that though five of six existing empirical models underestimate the flexural capacity of CRC beams, there is one model overestimating the flexural capacity. Finally, a newly developed empirical model is proposed to provide accurate and effective predictions in a large range of corrosion ratio for safety assessment of flexural failure of CRC beams confirmed by the comparisons.     

钢丝网水泥砂浆加固混凝土梁高温后的抗弯性能

对钢丝网水泥砂浆加固钢筋混凝土梁高温后抗弯性能进行试验,研究受热温度对钢丝网水泥砂浆加固钢筋混凝土梁高温后抗弯性能的影响规律。研究结果表明:采用钢丝网水泥砂浆加固法能有效提高梁的抗弯刚度,减少跨中挠度;随着受热温度的升高,钢丝网水泥砂浆加固梁的承载力有一定程度的降低,当受热温度在450℃以下时,加固梁承载力的降低不超过5%。也即采用钢丝网水泥砂浆加固混凝土梁具有良好的抗火能力。