锈蚀钢筋混凝土桥梁力学性能研究综述(Ⅰ)

根据国内外已有的锈蚀钢筋混凝土构件力学性能研究成果,分析了各种研究锈蚀钢筋混凝土构件力学性能的试验方法的特点及其适用性,总结了各种不同受力形式锈蚀钢筋混凝土构件的承载力模型,讨论了各种模型的优缺点和适用范围.最后根据存在的问题,对锈蚀钢筋混凝土构件的力学性能的研究进行了展望和建议.     

锈蚀钢筋混凝土结构抗力衰变综述(Ⅱ):构件层次

为准确预测钢筋混凝土构件的时变抗力,回顾了锈蚀钢筋混凝土构件力学性能的研究现状,总结了既有锈蚀钢筋混凝土结构的梁、柱抗力衰变模型,指出了现阶段研究存在的不足及有待进一步探讨的方向.结果表明:腐蚀影响下的结构抗力衰变模型的建立尚未达成统一共识;抗力衰变研究主要关注承载力、变形等外部宏观力学性能的演化,对破坏过程中内部细/微观损伤研究相对较少;劣化钢筋混凝土构件试验多采用小比例模型,存在一定的尺寸效应;传统的室内加速锈蚀不足以满足实际构件性能演化的模拟需要,依托人工环境模拟试验平台,应综合考虑外部荷载与内部劣化的耦合影响,开展更为先进的加速锈蚀试验.     

基于内聚力模型的锈蚀砼梁抗弯刚度

粘结性能退化是导致锈蚀钢筋混凝土构件力学性能下降的主要因素之一,基于锈蚀构件粘结性能实验研究成果与内聚力模型,建立了有厚度的双线性内聚力单元与分离式钢筋混凝土梁分析模型,引入粘结界面层,研究了粘结性能退化对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的影响。结果表明,双线性内聚力单元可以有效模拟钢筋与混凝土之间的粘结机制,而根据锈蚀深度确定的有厚度的粘结单元能合理描述锈蚀程度对粘结性能的影响。数值分析结果与实验及经验公式对比,表明了文中方法的有效性和合理性。     

锈蚀钢筋混凝土偏压构件抗弯刚度有限元计算

采用有限元程序ANSYS,建立了同时考虑锈后钢筋力学性能下降、有效截面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.将该模型与已有锈蚀钢筋混凝土偏压构件的试验研究资料进行对比,验证了所建有限元模型的可靠性.利用有限元模型,计算分析了纵筋锈蚀程度、纵筋直径以及箍筋间距对抗弯刚度的影响规律.     

锈蚀钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力模型

基于锈蚀钢筋混凝土大偏心压弯构件承载能力退化的性能,考虑锈胀力引起的钢筋周围双向应力状态,建立了锈蚀开裂前钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力计算模型;考虑截面锈胀后几何尺寸损失,又建立了锈蚀开裂后钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力计算模型.试验结果显示:试验值与计算值符合较好,模型可用于锈蚀钢筋混凝土大偏心压弯构件承载力计算分析.     

冻融和锈蚀环境下混凝土受弯构件的刚度计算模式研究

针对东北寒冷地区混凝土结构耐久性问题开展试验研究,分析了冻融循环和钢筋锈蚀共同作用下钢筋混凝土受弯构件的受力性能,揭示了冻胀现象和钢筋锈蚀对钢筋混凝土受弯构件抗变形能力的影响规律,并建立了冻融和锈蚀环境下混凝土受弯构件的刚度计算模型,经试验验证、分析对比结果表明,计算模型合理可行.     

小尺寸钢筋混凝土梁模型实验

受到试验仪器及试验费用的限制,利用小尺寸钢筋混凝土梁模型对钢筋混凝土构件的各种性能进行研究是十分必要的.本文主要针对小尺寸钢筋混凝土梁模型试验展开研究.首先根据实验室加载设备设计钢筋混凝土梁模型的尺寸,之后对该混凝土模型梁进行纵向受拉钢筋及箍筋设计,最后将制作好的混凝土模型梁在实验机上进行四点受弯试验.试验结果表明小尺寸钢筋混凝土构件是能够发生混凝土梁的典型破坏,进而能够反映混凝土梁的各种力学性能.     

锈蚀钢筋混凝土梁抗冲击荷载数值模拟研究

为研究冲击作用下锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能与破坏模态,本文通过Fujikake等进行的混凝土梁冲击试验,校核了有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立的钢筋混凝土梁结构精细化有限元模型的冲击力时程曲线、跨中位移时程曲线和破坏模态的准确性。在已验证有限元模型的基础上,研究钢筋锈蚀率对混凝土梁抗冲击性能的影响。有限元分析表明：混凝土构件在冲击作用下导致的混凝土剥落程度随钢筋锈蚀率的增加而增加。各冲击高度下的锈蚀钢筋混凝土梁均表现出弯曲破坏特征。钢筋锈蚀对钢筋混凝土构件的抗冲击性能具有一定的影响,在相同落锤冲击高度下,冲击力峰值随钢筋锈蚀率的增大逐渐减小,跨中位移随钢筋锈蚀率的增大而增大。当冲击高度为3.0m时,锈蚀率为30.0%时的冲击力峰值降低到未锈蚀时的17.9%,跨中位移为增加到未锈蚀时的33.3%。     

往复荷载下锈蚀钢筋混凝土粘结滑移劣化模型

基于已有往复荷载下未锈蚀钢筋混凝土构件的粘结滑移模型,考虑了钢筋锈蚀的影响,从细观的角度对粘结滑移外包线、粘结强度衰减系数、摩擦粘结强度衰减系数、反向粘结强度以及残余粘结强度和其所对应的滑移值进行了理论上的推导和修正,提出了低周往复荷载下考虑循环劣化的锈蚀钢筋混凝土构件的粘结滑移模型,将理论所得的数据和已有实验数据进行对比,结果吻合较好.研究结果对考虑钢筋锈蚀条件下混凝土构件的抗震性能有参考价值.     

锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力评估

考虑锈胀力引起的钢筋周围混凝土双向应力状态,建立了锈蚀开裂前钢筋混凝土受弯构件承载力评估模型;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受弯构件承载力评估模型。试验结果表明：建立的承载力评估模型与试验结果吻合较好,可用于锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力评估。     

盐渍土腐蚀钢筋混凝土研究现状及展望

盐渍土地基对基础中的钢筋混凝土结构具有很强的腐蚀和粉化作用,盐渍土地区钢筋混凝土结构的耐久性,一直是盐渍土地区重点关注和研究的课题。通过梳理近年来中外学者在盐渍土地区展开的相关研究,围绕盐渍土中的氯盐、硫酸盐和复合盐离子对钢筋混凝土结构的腐蚀研究成果,总结出硫酸盐渍土和氯盐渍土的腐蚀化学机理、氯离子进入钢筋混凝土的方式、氯盐的临界浓度以及氯盐的侵入传输模型和复合盐离子腐蚀机理。目前,关于氯盐盐渍土对钢筋混凝土结构的腐蚀效应、侵入模型、腐蚀化学机理等研究已经形成比较完整的理论成果,但仍需进一步结合盐渍土地区的工程实践,对研究成果进行工程时效性验证;硫酸盐渍土对钢筋混凝土构件的腐蚀研究尚处于腐蚀机理研究阶段,硫酸盐渍土地区中水泥类型、混凝土类型和骨料矿物成分等的腐蚀效应、侵入方式和腐蚀破坏模型等还有待进一步研究。     

用刚体弹簧元法研究全级配混凝土力学性能

提出了采用刚体弹簧元法在细观层次上对全级配混凝土的力学特性及破坏机理进行数值研究的方法.该方法首先根据全级配混凝土骨料级配曲线和Walraven函数,使用蒙特卡罗随机理论建立起考虑细观各相力学特性分布不均匀性的随机骨料结构,并对其进行三角形或任意多边形的网格剖分;然后应用刚体弹簧元模型,对全级配混凝土在单轴及双轴荷载下的变形和力学性能进行了系统性的数值试验,并探讨了不同骨料级配及试件尺寸对混凝土力学性能的影响.与实际试验结果的比较表明运用该方法数值模拟全级配混凝土的力学性能是可行的.     

混凝土保护层锈胀开裂理论预测方法比较

混凝土保护层锈胀开裂是钢筋混凝土结构耐久寿命预测的关键,已有的研究成果使得工程技术人员在具体应用时无所适从.对已有的代表性理论分析方法进行分类,分析了各种方法的特点,通过实例对比了各种方法的准确性.     

通电锈蚀钢筋砼梁结构性能退化的试验研究

通过采用外加恒电流快速锈蚀模拟方法,对锈蚀钢筋混凝土梁进行试验,研究了结构性能退化机理。由试验结果看出,随着顺筋裂缝宽度和锈蚀率的增大,钢筋与混凝土之间的粘结作用逐渐退化,梁的屈服荷载、极限荷载和延性都有所降低,而锈蚀钢筋的力学性能退化以及锈蚀钢筋与混凝土粘结性能退化,是导致钢筋混凝土锈蚀梁的结构性能退化的主要因素。     

高性能精细混凝土单轴受压性能试验研究

纤维编织网增强混凝土(TRC)结构因其良好的承载能力、高韧性、不腐蚀、防磁化和薄壁轻质而被认为21世纪最有前途的结构形式之一.作为TRC基体的精细混凝土,没有直接的方法来研究它的力学特性,像σ-ε曲线,抗压、弯曲及张拉强度等.为配合纤维编织网增强混凝土的推广应用,对精细混凝土的单轴受压性能及应力-应变关系进行了试验研究.试验结果表明,精细混凝土的弹性模量比相同抗压强度的普通混凝土低,但极限荷载处应变较大;当用试验得出的模型参数值替代同等强度普通混凝土的参数值,试验曲线和模拟曲线吻合得比较好.     

用断裂动力学对混凝土平面杆系进行破损评估

阐述用断裂动力学的方法对混凝土平面框架结构进行破损评估,建立含裂缝单元的刚度矩阵,利用断裂动力特征方程,对损伤部位的裂缝高度进行识别,直观地评价损伤的严重程度。通过对钢筋混凝土框架试验结果分析表明,本文的方法是可行的。     

一般大气环境下钢筋混凝土构件抗震性能时变特征

采用精细化有限元全过程分析方法,考虑混凝土碳化、钢筋锈蚀及其引起的粘结滑移性能退化等多因素耦合作用,研究在一般大气环境使用年限内,耐久性退化对构件抗震性能的影响规律和内在机理.结果表明,一般大气环境下,钢筋混凝土构件使用年限在30a内抗震性能变化不大.当使用年限超过30a后,抗震性能显著退化.当使用100a时,承载力降低22.5%,刚度约退化33.5%,延性降低36.7%,耗能能力降低40.5%.建议在一般大气环境下对钢筋混凝土构件进行抗震设计时,应考虑随使用年限的增长,耐久性退化对抗震性能的影响,从而保证结构良好的抗震性能.