腐蚀疲劳钢筋混凝土梁正截面应变分析

通过钢筋混凝土梁的腐蚀疲劳试验和对比试验,根据实测的试验梁在循环荷载作用下正截面上钢筋和混凝土的动态应变,分析了正截面钢筋和混凝土的应变发展过程。结果表明,在腐蚀环境中,钢筋的拉应变由于腐蚀介质的作用增长率加大,而且是一种不间断的连续增长。不同腐蚀环境中的应变发展过程相似,但应变增长率不同,随着腐蚀环境的不同而变化。在腐蚀环境相同的情况下,受疲劳荷载水平控制;在疲劳荷载水平相同的情况下,受不同的腐蚀环境作用控制。正截面上的应变发展过程同样有三个不同的阶段,即初始阶段、发展阶段和破坏阶段。其结果可以为腐蚀疲劳钢筋混凝土构件的耐久性设计提供参考。     

疲劳荷载下锈蚀钢筋混凝土受拉轴力性能的研究

为了研究钢筋锈蚀率、疲劳荷载对锈蚀钢筋混凝土粘结性能的影响,本文通过轴心受拉构件的疲劳试验,分析了构件在不同钢筋锈蚀率及疲劳荷载作用下的应力和应变,得出了疲劳荷栽下构件的变形、滑移随钢筋锈蚀率的不同而呈现出的变化规律。     

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。     

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。     

盐渍土环境下钢筋混凝土恒电流加速锈蚀试验及可靠性分析EI北大核心CSCD

采用恒电流加速锈蚀试验,结合石蜡层控制氯离子扩散路径的方法,将钢筋混凝土一维和二维试件作为研究对象,结合极化曲线(LPR)、氯离子含量分析、宏观形貌分析、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,研究了盐渍土环境下钢筋混凝土的恒电流加速锈蚀规律.建立了基于可靠性的恒电流加速锈蚀与氯离子扩散腐蚀双因素作用下钢筋混凝土的劣化模型.结果表明:劣化模型推导的一维和二维试件平均寿命分别为927、618 h,石蜡层能有效隔离腐蚀性离子,实现单加速因素控制试件劣化的试验目的;钢筋混凝土的劣化主要受恒电流加速锈蚀与氯离子扩散腐蚀双因素耦合作用的影响;钢筋混凝土在恶劣环境下服役,建议以“前防锈,后防渗”的研究思路探索,即正常服役期间重点关注由钢筋锈蚀引起的腐蚀劣化,裂缝出现后重点关注由氯离子扩散引起的腐蚀劣化.     

酸雨-碳化耦合侵蚀环境下混凝土的劣化规律与机理北大核心

设计酸浸泡-碳化耦合加速腐蚀制度,研究不同矿物掺合料与强度等级的混凝土在该腐蚀环境下的劣化规律,并通过SEM微观分析提出酸雨-碳化耦合腐蚀作用下混凝土的劣化机理。结果表明:该腐蚀制度可加速酸溶液进入混凝土表层,与水化产物发生脱钙反应,引起混凝土构件的腐蚀破坏;而掺入适量的矿物掺合料,采用低水胶比、高强度等级可以提高混凝土构件的抗酸浸泡-碳化腐蚀能力。     

钢筋混凝土梁腐蚀后疲劳性能的试验研究

对先人工腐蚀和预裂后再人工腐蚀的钢筋混凝土梁试件进行了静力荷载和高周疲劳荷载试验研究,比较了腐蚀对钢筋混凝土梁静力性能和疲劳性能的影响。研究表明,当钢筋腐蚀率较低(小于5%)时,钢筋混凝土梁的静承载力没有明显的变化,但在高周反复荷载作用下,梁疲劳承载力大为降低,特别是试验前预腐蚀的梁,疲劳寿命仅为未腐蚀梁的26%。疲劳承载力降低的原因是局部腐蚀(即使程度很小)导致梁中钢筋出现微缺陷,或使已有的微缺陷扩大,加速了钢筋微裂纹的扩展。所以,对于腐蚀环境中承受反复荷载作用的钢筋混凝土结构,设计中应特别注意腐蚀对结构疲劳性能的影响。     

酸雨-碳化耦合侵蚀环境下混凝土的劣化规律与机理

设计酸浸泡-碳化耦合加速腐蚀制度,研究不同矿物掺合料与强度等级的混凝土在该腐蚀环境下的劣化规律,并通过SEM微观分析提出酸雨-碳化耦合腐蚀作用下混凝土的劣化机理。结果表明:该腐蚀制度可加速酸溶液进入混凝土表层,与水化产物发生脱钙反应,引起混凝土构件的腐蚀破坏;而掺入适量的矿物掺合料,采用低水胶比、高强度等级可以提高混凝土构件的抗酸浸泡-碳化腐蚀能力。     

钢筋活性粉末混凝土梁全寿命周期疲劳应力计算方法研究

为了分析钢筋活性粉末混凝土梁在疲劳荷载作用下正截面力学性能随疲劳荷载作用次数不断劣化的过程,结合现有的钢筋混凝梁疲劳研究成果和本文钢筋活性粉末混凝土梁疲劳试验,提出了适用于活性粉末混凝土的疲劳变形模量退化模型和疲劳残余应变发展模型,并根据应变等效性假说推导得到了钢筋的弹性模量退化模型。在此基础上,采用钢筋弹性模量和活性粉末混凝土疲劳变形模量作为相应材料的损伤参量,同时考虑活性粉末混凝土残余应变和裂缝不能完全闭合的影响,应用分段线性的方法,提出了钢筋活性粉末混凝土梁全寿命周期正截面疲劳应力的计算方法。由该方法计算得到的理论值与试验值的对比分析表明:理论值与试验值吻合较好,具有一定的精度。该计算方法能较好地对钢筋活性粉末混凝土梁进行疲劳全过程分析,可部分代替费时、费力的疲劳试验。     

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%。     

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。     

Response of CFRP-strengthened beams under fatigue with different load amplitudes

Extensive experimental studies have been conducted and proved the efficiency of bonding fibre-reinforced polymers (FRPs) systems on structural elements such as reinforced concrete (RC) beams. However, the scarcity of experimental data on the FRP-structural member durability when subjected to extreme loading conditions is unanimously recognized. This paper presents an experimental project undertaken in order to assess the durability of RC beams strengthened with carbon-fibre-reinforced polymers (CFRPs). Small-scale beams were loaded in fatigue for various numbers of cycles and load conditions and then tested monotonically to failure. CFRP–concrete joint appears to be altered by the fatigue loading without affecting the ultimate capacity of the beams. Load–deflection curves and strain responses provide an insight on the performance of CFRP-strengthened beams subjected to severe loading conditions.     

Experimental study on fatigue behavior and chloride diffusivity of fatigue damaged RC beams after chloride attack

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。     

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。     

侵蚀环境与荷载耦合作用下钢筋混凝土梁斜截面承载力试验

通过室内模拟试验,研究混合侵蚀溶液、冻融循环与持续荷载耦合作用下,钢筋混凝土梁斜截面承载力和刚度退化、斜截面破坏形态等规律。试验结果表明,预加载比例对侵蚀和冻融环境下钢筋混凝土梁斜截面承载力影响明显,梁的刚度和延性退化程度与箍筋锈蚀和剪压区混凝土劣化有关。最后,给出混合侵蚀、冻融与持续荷载耦合作用下钢筋混凝土梁斜截面承载力计算方法。     

碳纤维加固锈蚀混凝土梁在海洋环境下的耐久性分析

对实际荷载条件下的锈蚀钢筋混凝土梁经碳纤维加固后的耐久性进行研究,分析构件在荷载条件下的各种力学指标和耐久性指标的变化,试验结果表明:采用碳纤维加固混凝土梁可行,加固后的混凝土梁力学指标和耐久性指标都得到了不同程度的提高,但是采取的加固防护形式不同,对混凝土梁的耐久性指标有较大的影响。     

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%。     

Durability performance of RC beams strengthened with epoxy injection and CFRP fabrics

Cracks in reinforced concrete (RC) should be repaired if they present the potential for durability related problems such as corrosion of reinforcing steel. One way to repair extensive cracks is the use of epoxy injection. Another repair technique to enhance shear or flexural strength in deficient RC members is the utilization of externally bonded carbon fiber reinforced polymer (CFRP) fabrics. The effect of environmental conditioning on crack injection with or without CFRP strengthening is of interest in this investigation. Test results showed that the crack injection provided an increase in initial stiffness for un-strengthened RC beams. An increase in initial stiffness and ultimate strength was achieved in CFRP strengthened RC beams. Surface roughness combined with crack injection significantly increased the flexural capacity of the specimens. Environmental conditioning significantly affected the bond performance of the epoxy injection. The presence of sustained load during environmental conditioning resulted in reduced section capacity and ductility.     

预应力碳纤维布加固混凝土梁弯曲疲劳性能试验研究

目前,对预应力碳纤维布加固梁的疲劳性能研究甚少。通过对7根预应力碳纤维布加固混凝土T形梁弯曲疲劳性能的试验研究,考察了预应力碳纤维布加固量、钢筋配筋率、等幅变幅疲劳以及加固前疲劳损伤对加固梁疲劳性能的影响。试验结果表明,与非预应力碳纤维布加固梁相比,预应力碳纤维布加固后混凝土梁中受拉钢筋应力幅显著降低,混凝土梁疲劳寿命明显延长。