交叉钢筋的宏观锈蚀及其对钢筋混凝土构件抗力的影响

经现场调查及试验发现,混凝土中存在箍筋锈蚀较纵筋严重或交叉钢筋相交处锈蚀严重的现象。为了量化比较微观锈蚀与交叉钢筋间的宏观锈蚀,且不考虑力学损伤(如弯折)对钢筋锈蚀性能的影响,将配有交叉钢筋的混凝土试件置于海洋大气环境模拟箱中进行锈蚀试验。试验结果表明,交叉钢筋间的宏观电流密度i_g约占钢筋自腐蚀(微观)电流密度i_(corr1)的1/10～1/1,钢筋的微观锈蚀占主导地位。基于试验结果,采用蒙特卡洛法对交叉钢筋间宏观锈蚀作用下混凝土梁、板的时变抗力进行了算例分析。结果表明,与仅考虑箍筋微观锈蚀的情况相比,当i_g与i_(corr1)的比值接近于1时,微观与宏观锈蚀耦合作用下混凝土梁的失效模式会过早地由受弯破坏转变为受剪破坏;对混凝土板而言,i_g仅为i_(corr1)的1/10时,也会使混凝土板在长期锈蚀过程中的失效概率增大。     

交叉钢筋的宏观锈蚀及其对钢筋混凝土构件抗力的影响

经现场调查及试验发现,混凝土中存在箍筋锈蚀较纵筋严重或交叉钢筋相交处锈蚀严重的现象。为了量化比较微观锈蚀与交叉钢筋间的宏观锈蚀,且不考虑力学损伤(如弯折)对钢筋锈蚀性能的影响,将配有交叉钢筋的混凝土试件置于海洋大气环境模拟箱中进行锈蚀试验。试验结果表明,交叉钢筋间的宏观电流密度i_g约占钢筋自腐蚀(微观)电流密度i_(corr1)的1/10～1/1,钢筋的微观锈蚀占主导地位。基于试验结果,采用蒙特卡洛法对交叉钢筋间宏观锈蚀作用下混凝土梁、板的时变抗力进行了算例分析。结果表明,与仅考虑箍筋微观锈蚀的情况相比,当i_g与i_(corr1)的比值接近于1时,微观与宏观锈蚀耦合作用下混凝土梁的失效模式会过早地由受弯破坏转变为受剪破坏;对混凝土板而言,i_g仅为i_(corr1)的1/10时,也会使混凝土板在长期锈蚀过程中的失效概率增大。     

箍筋类型对GFRP筋增强混凝土梁性能的影响

传统混凝土结构因钢筋锈蚀带来的安全问题,引起了广泛的关注。FRP筋具有轻质高强、耐腐蚀等优点,因此被建议替代混凝土结构中的钢筋。为了探究不同类型GFRP箍筋对GFRP筋混凝土梁性能的影响,对配备两种不同箍筋的GFRP筋混凝土梁分别进行了静力加载试验,分析了GFRP筋混凝土梁失效演化过程,讨论了箍筋类型对GFRP筋混凝土梁破坏模式、应力应变状态和荷载位移曲线的影响。最终结果表明：GFRP传统螺纹箍筋梁比GFRP管切割箍筋梁承载能力更高,传统螺纹箍筋转变为管切割箍筋时,梁破坏模式从弯曲破坏变成剪切破坏,GFRP传统螺纹箍筋梁的延性更好。     

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。     

锈蚀对钢筋与轻骨料混凝土黏结性能的影响

为了研究箍筋、钢筋锈蚀等对轻骨料混凝土与钢筋之间黏结性能的影响,制作了18个钢筋轻骨料混凝土试件,分有箍筋、无箍筋两类试件,每类试件又分无锈蚀(锈蚀率为0%)、轻度锈蚀(锈蚀率为1%)、中度锈蚀(锈蚀率为3%)、重度锈蚀(锈蚀率为5%)四种工况,采用电化学法加速钢筋的锈蚀,通过拉拔试验,得到各个试件的荷载-滑移曲线,通过黏结力-滑移曲线、每种工况试件的特征值,分析了箍筋、钢筋锈蚀程度对锈蚀钢筋与轻骨料混凝土黏结性能的影响。结果发现:箍筋对锈蚀钢筋与轻骨料混凝土的黏结性能影响很大,箍筋的存在可以提高试件的黏结强度,延缓试件在极限荷载时劈裂破坏,甚至变成延性破坏。随着锈蚀程度的增加,轻骨料混凝土与钢筋的黏结性能有先增加后减小的趋势。     

锈蚀箍筋约束混凝土柱低周反复荷载试验研究

通过电化学方法对混凝土柱内箍筋进行实验室加速腐蚀试验,得到箍筋锈蚀程度不同的混凝土柱试件,进一步开展了箍筋锈蚀约束混凝土柱低周往复加载试验,研究了箍筋锈蚀造成的混凝土损伤、箍筋的锈蚀形态以及箍筋锈蚀对钢筋混凝土柱破坏过程和破坏形态的影响。试验结果表明：混凝土构件中箍筋在转角部位锈蚀严重,混凝土保护层的开裂是以构件角部顺纵筋开裂为主;箍筋锈蚀产物在混凝土内的扩散、堆积导致混凝土保护层提前脱落,使其对试件承载力的贡献减弱;箍筋锈蚀程度的不同导致试件破坏过程和最终破坏形态有所差异：随着箍筋锈蚀程度的增大,试件破坏形式由延性较好的弯曲破坏向剪切脆性破坏转变;箍筋轻微锈蚀构件中钢筋与混凝土间的粘结作用不受影响。     

小剪跨比锈蚀钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

钢筋混凝土梁中箍筋发生锈蚀易导致结构性能退化以至失效破坏,为此针对HRB400钢筋作为箍筋发生锈蚀后的钢筋混凝土梁在剪跨比为1.5以下的受剪性能的退化展开研究。制作8根钢筋混凝土梁,按照剪跨比为1.5和1分成两组进行试验,比较未锈蚀和锈蚀后的钢筋性能以及试验梁的受剪承载力。研究结果表明：定义箍筋竖直段的锈蚀率为有效锈蚀率进行分析,能够有效反映箍筋的锈蚀程度和截面损失情况;箍筋有效锈蚀率小于20%时钢筋混凝土梁受剪承载力下降并不明显,当箍筋有效锈蚀率大于30%时受剪承载力下降明显,且剪跨比越大钢筋混凝土梁受剪承载力下降幅度越大;剪跨比小于1.5时,锈蚀箍筋性能退化对钢筋混凝土梁受剪承载力下降影响较小,受剪承载力下降主要是因为箍筋锈蚀引发锈胀裂缝导致核心混凝土整体性下降所致。     

海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能

箍筋位于纵筋外侧,往往更早发生锈蚀而且锈蚀更加严重,使梁的剪切性能比弯曲性能退化更快,梁的破坏模式可能由未锈时的弯曲破坏转为锈蚀后的剪切破坏。通过对海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能进行分析,研究了锈蚀梁承载力退化和破坏模式转换,并分析起锈时间、箍筋直径和混凝土强度等因素的影响。分析结果表明:随着服役时间的增加,梁中箍筋会先于纵筋发生锈蚀,从而使梁的破坏模式从弯曲破坏向剪切破坏转换;延长钢筋起锈时间、增大箍筋直径、提高混凝土强度均能延缓梁的受力性能退化,并延缓锈蚀梁破坏模式转换的时间。     

海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能

箍筋位于纵筋外侧,往往更早发生锈蚀而且锈蚀更加严重,使梁的剪切性能比弯曲性能退化更快,梁的破坏模式可能由未锈时的弯曲破坏转为锈蚀后的剪切破坏。通过对海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能进行分析,研究了锈蚀梁承载力退化和破坏模式转换,并分析起锈时间、箍筋直径和混凝土强度等因素的影响。分析结果表明:随着服役时间的增加,梁中箍筋会先于纵筋发生锈蚀,从而使梁的破坏模式从弯曲破坏向剪切破坏转换;延长钢筋起锈时间、增大箍筋直径、提高混凝土强度均能延缓梁的受力性能退化,并延缓锈蚀梁破坏模式转换的时间。     

海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能

箍筋位于纵筋外侧，往往更早发生锈蚀而且锈蚀更加严重，使梁的剪切性能比弯曲性能退化更快，梁的破坏模式可能由未锈时的弯曲破坏转为锈蚀后的剪切破坏。通过对海洋大气环境下钢筋混凝土梁的时变性能进行分析，研究了锈蚀梁承载力退化和破坏模式转换，并分析起锈时间、箍筋直径和混凝土强度等因素的影响。分析结果表明：随着服役时间的增加，梁中箍筋会先于纵筋发生锈蚀，从而使梁的破坏模式从弯曲破坏向剪切破坏转换；延长钢筋起锈时间、增大箍筋直径、提高混凝土强度均能延缓梁的受力性能退化，并延缓锈蚀梁破坏模式转换的时间。     

钢筋锈蚀对混凝土梁抗扭承载力的影响

为了研究钢筋锈蚀对纯扭构件承载力的影响,基于对12根模型梁的快速锈蚀,对不同锈蚀率的混凝土梁进行纯扭加载试验。构件初始裂缝大部分出现在1/3梁跨处附近,很少出现与初始斜裂缝相一致的极限主裂缝。锈蚀梁力位移曲线没有明显的屈服阶段,构件破坏呈脆性。梁的抗扭极限承载力随锈蚀率的升高而降低,在相同锈蚀率下箍筋锈蚀构件的承载力下降较多,延性降低趋势显著。研究表明,钢筋锈蚀削弱了构件开裂前的抗扭刚度,降低了钢筋自身的抗扭能力,导致混凝土梁的抗扭承载力下降。考虑了钢筋锈蚀的变角空间桁架法计算结果与试验结果符合较好。     

钢筋锈蚀槽板静载荷试验研究

通过对三块钢筋锈蚀槽板的荷载试验结果的分析 ,探讨了钢筋锈蚀和混凝土保护层脱落后的槽板承载力及破坏形态。试验表明 :钢筋锈蚀引起混凝土保护层顺筋完全脱落后 ,槽板的极限承载力下降 14 %～ 2 5 % ,破坏形态为锚固失效。     

钢筋锈蚀对混凝土梁抗剪性能的影响

钢筋锈蚀是混凝土构件主要病害之一。与梁底纵筋相比,箍筋易首先腐蚀,且腐蚀程度更为严重。本文在研究锈蚀RC构件抗剪承载力衰减模型的基础上,借助MonteCarlo模拟,分析了钢筋锈蚀对RC梁抗剪承载力的影响。结果表明,箍筋的锈蚀率明显大于纵筋,构件抗剪失效的可能性大大增加,对梁的安全性和耐久性具有潜在危害。     

锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力与失效模式研究

开展锈蚀钢筋混凝土梁受弯试验,研究分析不同锈蚀率下的钢筋混凝土梁受弯承载力及其失效模式。研究表明,当试验梁纵筋锈蚀率较低时(ηz≤10%),构件承载性能随锈蚀率增加而不断降低。当纵筋锈蚀率较高时,锈蚀率对构件承载性能的影响具有一定的不确定性,当纵筋锈蚀率ηz15%时,试验梁极限荷载与结构钢筋初始锈胀裂缝面积之间存在一定的关系;箍筋锈胀产生的垂直裂缝会在加载过程中逐渐发展成为主裂缝,最终导致构件的破坏;随着纵筋锈蚀率的增大,试验梁由适筋破坏逐渐变成类似少筋破坏,部分试验梁发生了脆性破坏。     

高性能混凝土梁在卤水腐蚀下的疲劳性能探究

由于青海地处高原且地下卤水环境对轨道梁的寿命影响不容忽视,展开对轨道梁在卤水腐蚀下的疲劳试验研究十分必要。通过对4种不同配合比的混凝土梁在不同腐蚀条件下的疲劳试验,研究了混凝土梁在水环境及卤水环境下的钢筋锈蚀率、钢筋力学性能变化、氯离子含量、梁疲劳寿命及力学行为失效机理等,并绘制了不同模型的应力比-疲劳寿命(S-N)曲线,拟合出了S-N曲线方程。试验结果表明:卤水能加速钢筋锈蚀并影响混凝土梁的疲劳寿命,且在低锈蚀下能略微提升混凝土梁的疲劳寿命;疲劳破坏包括初裂、裂缝的开展、损伤的积累三个阶段,且箍筋具有一定的抗裂性;强度越高的高性能混凝土梁在相同腐蚀条件下疲劳寿命越长;低锈蚀率的混凝土梁的疲劳寿命很大程度上由其应力比决定。研究结果可为低锈蚀率钢筋混凝土梁疲劳性能评估提供理论依据。     

钢筋笼锈蚀预应力混凝土梁承载力试验与计算模型

对5根预应力混凝土梁(4根钢筋笼锈蚀,1根完好)进行了正截面受弯承载力试验,总结了极限状态下的裂缝发展状况,分析了钢筋笼锈蚀程度对构件荷载—挠度关系、荷载—应变曲线的影响。建立了考虑箍筋锈蚀和受压纵筋锈蚀对受压区混凝土综合损伤的锈蚀预应力混凝土梁受弯承载力计算模型。试验表明,氯盐侵蚀作用后构件的受力裂缝会与锈胀裂缝贯通,结构符合适筋破坏特征,中和轴上移。     

箍筋锈蚀混凝土棱柱体试件轴心受压试验研究

通过电化学方法对方形箍筋约束混凝土棱柱体试件内箍筋进行了实验室加速腐蚀试验,得到了箍筋锈蚀程度不同的锈蚀试件,并进一步开展了箍筋锈蚀混凝土棱柱体试件的轴压试验,研究了箍筋锈蚀对混凝土棱柱体试件破坏形态的影响,分析了箍筋锈蚀造成的混凝土损伤。试验结果表明:箍筋在角部锈蚀严重,混凝土保护层锈胀裂缝在角部沿竖向发展,且随着锈蚀程度的增加,裂缝宽度加大;锈蚀产物在混凝土保护层与核心区混凝土界面上的堆积,降低了混凝土保护层对构件承载力的贡献;箍筋锈蚀程度对试件的裂缝发展速度、破坏形态均有影响,箍筋锈蚀越严重,裂缝发展越迅速,核心混凝土的破坏程度愈大,斜向破坏面愈明显,混凝土试件的破坏形式从延性破坏向脆性破坏转变。     

锈蚀缓粘结预应力混凝土梁抗弯性能研究

本文开展了4个锈蚀缓粘结预应力混凝土梁和2个锈蚀普通混凝土梁的抗弯性能试验研究,总结锈蚀梁的抗弯性能变化特征。结果表明,随着荷载比的增大,锈蚀梁开裂荷载、屈服荷载呈减小,更早进入弹塑性阶段;梁的极限承载力逐渐减小,塑性性能降低;相同条件下锈蚀预应力梁抗弯承载力高于锈蚀无预应力梁。在抗弯性能强于抗剪性能且箍筋和纵筋的失重率较小情况下,锈蚀抗弯梁的主要破坏形式均为普通受拉钢筋屈服,混凝土压碎弯曲破坏,同时建立了适用于无损检测状态下的锈蚀预应力钢筋混凝土梁抗弯承载力计算公式。     

超高韧性水泥基复合材料取代保护层混凝土梁抗锈蚀性能研究

将超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)应用于钢筋混凝土梁的保护层,制作受拉侧UHTCC保护层厚度为15mm(不包含受拉钢筋)、50mm(包含受拉钢筋)的钢筋混凝土/UHTCC复合梁及全梁均为UHTCC和混凝土的4种简支梁,在人工加速锈蚀条件下使主筋锈蚀,考察采用UHTCC做钢筋混凝土梁保护层对于抑制钢筋锈蚀引起保护层锈胀开裂的功效,并对锈蚀后梁的弯曲性能进行试验研究和分析。结果表明,UHTCC部分取代保护层混凝土(包含受拉钢筋)能有效抑制或延缓钢筋锈蚀引起的保护层开裂,有效提高混凝土结构或构件的服役寿命。锈蚀后梁的弯曲试验表明,利用UHTCC部分(50mm)或全部取代混凝土梁钢筋锈蚀后梁破坏形式不发生变化,承载力下降不明显。     

螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接单向拉伸试验研究

设计制作了9组共78个螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接试件,通过单向拉拔试验,研究了其破坏机理以及钢筋强度、混凝土强度、钢筋搭接长度、螺旋箍筋形式等因素对搭接性能的影响。结果表明：未配置螺旋箍筋的浆锚搭接试件主要破坏模式为混凝土的锚固失效开裂,且其承载力和强屈比随钢筋搭接长度的增加逐渐增加;配置螺旋箍筋后,钢筋搭接长度大于0.80l_ab(l_ab为钢筋基本锚固长度)时,试件主要破坏模式为钢筋受拉屈服且其极限承载力较稳定;钢筋搭接长度为0.56l_ab时,试件端部混凝土出现开裂,部分试件的极限承载力显著降低。建议实际工程中钢筋直径为16mm时,螺旋箍筋约束高强钢筋浆锚搭接的搭接长度取0.80l_ab;其他直径钢筋可参考该搭接长度并经过试验验证后应用。