锈蚀钢筋混凝土梁疲劳后的刚度分析与计算

对锈蚀钢筋混凝土梁进行了在疲劳荷载作用下的试验研究,结果表明随着钢筋的锈蚀率和疲劳荷载增加,其截面刚度呈现下降趋势。同时进行了锈蚀钢筋混凝土梁疲劳后的刚度分析和计算。腐蚀试验采用电化学加速试验的方法,疲劳试验采用等幅疲劳加载试验。考虑疲劳荷载和钢筋锈蚀对构件粘结退化的双重影响,导致构件截面的刚度降低的因素后,基于试验研究结果,给出了疲劳荷载作用下的刚度降低系数θf,用以修正疲劳后锈蚀钢筋混凝土梁的截面弯曲刚度计算公式。研究结果可为混凝土结构的耐久性评估提供科学依据。     

锈蚀钢筋混凝土梁的受弯分析模型

以锈损率较低的钢筋混凝土简支梁为对象,在平截面假定基础上,提出考虑钢筋、混凝土材料性能劣化和几何尺寸变化的受弯承载力计算公式;采用换算截面法计算锈蚀钢筋混凝土梁的等效刚度,给出考虑锈蚀钢筋、混凝土二者间黏结性能退化的有效刚度计算公式,建议锈蚀钢筋混凝土简支梁在集中荷载作用下跨中挠度的计算方法,并通过39根锈蚀钢筋混凝土梁的试验数据对建议受弯分析模型验证。研究结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁受弯承载力试验值与计算值之比的平均值为1.100,方差为0.041,二者吻合较好;多数锈蚀试件按受弯分析模型计算得到的荷载-跨中挠度曲线与试验曲线吻合较好,变化趋势相当,建议受弯分析模型可为锈蚀钢筋混凝土梁的全过程受力分析提供参考。     

钢筋混凝土桥梁的钢筋锈蚀与疲劳耦合损伤

钢筋混凝土桥梁在运营过程中同时承受环境侵蚀作用和荷载疲劳作用,导致承载力衰变.通过对钢筋混凝土梁的钢筋锈蚀损伤和疲劳损伤过程的相互影响分析,建立了钢筋锈蚀与疲劳损伤耦合效应下的钢筋截面综合损伤计算模型.对空心板梁的计算分析表明,锈蚀作用造成钢筋疲劳寿命显著减小.因此,钢筋截面综合损伤计算模型可为钢筋混凝土桥梁结构时变承载力评价提供依据.     

一般大气环境侵袭与疲劳荷载共同作用下RC梁抗弯承载力时变模型

首先综合钢筋混凝土(RC)结构中混凝土强度时变规律以及钢筋强度和截面积时变规律的现有研究成果,得到RC梁在一般大气环境下的抗弯承载力退化模型。然后根据模型梁疲劳试验数据,拟合出疲劳荷载作用下RC梁的抗弯承载力退化模型。通过引入影响系数αE,将这两个模型进行耦合,建立了一般大气环境侵袭和疲劳荷载共同作用下的RC梁抗弯承载力时变模型,并根据文献资料中的试验数据拟合得到αE的计算公式。利用本文模型可测算RC梁在服役期内的抗弯承载力演变过程。     

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.     

HPFL加固受火RC梁刚度及挠度研究

结合国内外对火灾后钢筋混凝土结构中混凝土和钢筋力学性能的研究,分别采用三台阶模型和二台阶模型对火灾后混凝土和钢筋的弹性模量进行简化计算.根据简化计算模型和等效弹性模量法,对受火后钢筋混凝土梁截面的弹性模量进行等效,得到受火后钢筋混凝土梁截面的弹性模量.根据有效惯性矩法,对高性能复合砂浆钢筋网加固受火RC梁开裂前和开裂后的截面进行等效换算,将受拉区钢筋和全截面的高性能复合砂浆钢筋网换算成弹性模量为混凝土弹性模量的换算截面.在考虑剪切变形影响的前提下,对高性能复合砂浆钢筋网加固受火RC梁的截面刚度和挠度进行理论推导,并结合实验数据验证理论公式的合理性.分析结果表明,推导所得的计算公式与试验数据基本吻合.     

碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁抗弯性能研究

为研究碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁的的抗弯性能,通过外加电流法获得锈蚀钢筋混凝土梁粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验。结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁整体上随着钢筋锈蚀率的提高,其承载力和抗弯刚度不断降低;锈蚀严重时,会发生脆性破坏;锈蚀混凝土梁粘贴碳纤维布加固可以明显提高其承载力和抗弯刚度;同时随着钢筋锈蚀率的提高,抗弯刚度的增加幅度也不断提高,而承载力的增幅影响不大。在试验及分析结果的基础上,引入锈蚀梁整体刚度退化系数以及考虑到碳纤维布拱作用模式的影响,进而提出了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法。     

基于电流密度的锈蚀钢筋混凝土梁承载力

对48根加速锈蚀的钢筋混凝土梁进行试验,研究锈蚀后钢筋混凝土梁的承载力退化规律．结合钢筋混凝土有限元的计算结果。归纳出基于锈蚀率锈蚀钢筋混凝土梁协同工作系数与综合折减系数的表达式．以电化学的法拉第定律为基本原理,提出了一种基于钢筋内部电流密度的承载力计算方法,通过该方法可对锈蚀构件的承载力、钢筋内部电流密度限值进行分析．     

荷载-环境耦合作用下钢筋混凝土柱退化过程分析

针对荷载与环境因素耦合作用下钢筋混凝土柱承载性能退化及柱截面应力重分布问题,以受轴压荷载和硫酸盐、氯盐侵蚀耦合作用的钢筋混凝土柱为研究对象,根据硫酸盐侵蚀混凝土损伤机理,建立了基于Kent-Park模型的混凝土腐蚀损伤本构模型。基于氯盐导致的钢筋锈蚀机理,给出了混凝土内锈蚀钢筋有效截面积的计算公式。最后,采用纤维网格法建立了荷载与硫酸盐、氯盐耦合作用下钢筋混凝土柱承载力和柱截面应力的计算方法,并进行了数值分析。结果表明,在荷载-环境耦合作用过程中,钢筋混凝土柱承载力逐渐减小,且柱截面应力发生了重分布现象,钢筋和未腐蚀混凝土的应力随腐蚀时间的增加而增大,而腐蚀后的混凝土应力由表及里逐渐增加。     

锈蚀钢筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算

锈蚀钢筋混凝土梁因钢筋锈蚀而造成钢筋截面积减小,并且由于锈蚀产物的锈胀力作用而使得混凝土产生裂缝。考虑到锈蚀钢筋混凝土梁的受剪承载力不仅与纵向钢筋的截面削弱有关,而且与裂缝之间的摩擦力以及构件在受压区未开裂部分的受剪能力有关,从这三个方面出发,建立了分析无腹筋锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力的一般方法。     

考虑钢筋锈蚀的钢筋混凝土矩形梁恢复力模型研究

为建立考虑钢筋锈蚀钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)矩形梁的恢复力模型,首先采用人工气候环境法对6榀RC矩形梁试件进行加速腐蚀试验,进而进行拟静力试验;其次,综合考虑锈蚀程度和配箍率对RC矩形梁承载力和变形能力的影响,建立适用于锈蚀劣化RC矩形梁骨架曲线特征点的计算模型;第三,引入循环退化指数βi,考虑累积损伤效应造成的强度和刚度退化,提出适用于锈蚀劣化RC矩形梁的滞回规则;进而建立了考虑锈蚀劣化RC矩形梁的恢复力模型;最后,选取不同锈蚀程度和配箍率的RC矩形梁试件,将其试验结果与计算所得骨架曲线特征参数和滞回曲线进行对比验证。研究结果表明:所建恢复力模型的骨架曲线与试验结果吻合较好,同时能够较好地描述锈蚀劣化RC矩形梁在低周往复荷载作用下的滞回特性,可为锈蚀RC结构弹塑性建模分析提供理论依据。     

锈蚀后钢筋混凝土梁的剪切疲劳试验

为研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁的剪切疲劳寿命的影响,分别进行无锈蚀和锈蚀情况下钢筋混凝土梁的剪切疲劳对比试验。试验首先对钢筋混凝土梁进行通电加速锈蚀,使梁底面产生顺钢筋方向的锈蚀裂缝;当梁底面锈蚀裂缝宽度达到要求后,停止通电,进行疲劳加载试验。疲劳加载幅值约为无锈蚀梁的静承载力的55%。通过加载试验发现:随着锈蚀裂缝宽度的增加,梁的剪切疲劳性能会迅速衰减;试验中所有钢筋均未发生疲劳断裂。结果表明:当锈蚀损伤受弯钢筋和混凝土之间的粘结作用时,梁的疲劳性能会急剧衰减。     

疲劳荷载对锈蚀钢筋混凝土梁刚度影响的试验研究

为研究短期疲劳荷载对锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能的影响,对8根钢筋混凝土梁进行了疲劳及静力加载试验研究。结果表明:短期疲劳荷载对锈蚀钢筋混凝土梁性能的影响明显大于未锈蚀梁的,其裂缝发展速度更快,分布区域也更加集中,锈蚀钢筋与混凝土的协同工作能力降低;疲劳加载后的锈蚀钢筋混凝土梁塑性变形能力降低,抗弯刚度退化的幅度更大;提高混凝土强度可以在一定程度上提高锈蚀梁的屈服荷载等力学指标,减少因钢筋锈蚀导致的混凝土梁抗弯性能的下降幅度,有利于提高混凝土梁的耐久性性能。     

地震作用下钢筋混凝土桥墩有效截面抗弯刚度

为了实现常规桥梁的基于位移的简化抗震设计,有必要简化钢筋混凝土(RC)桥墩有效截面抗弯刚度的计算.将RC桥墩有效截面抗弯刚度与毛截面抗弯刚度的比值定义为有效截面抗弯刚度修正系数Reff,采用纤维单元程序UCFyber对我国常用的矩形、圆形以及矩形带倒角等截面形式的RC桥墩的Reff进行了模拟计算,曲线拟合得到Reff的简化计算公式,最后采用Opensees程序分析了多个RC桥墩的地震位移反应,对Reff简化计算公式的精度进行了检验,并确定了其应用范围.结果表明:RC桥墩的有效截面抗弯刚度修正系数Reff主要与截面轴压比和截面纵筋配筋率有关,受其他因素的影响较小;截面轴压比和截面纵筋配筋率越大,Reff越大;对于高宽比大于3.0的相对细长RC桥墩,采用Reff简化计算公式对应的RC桥墩有效截面抗弯刚度,能够获得合理的地震位移反应.     

锈蚀钢筋钢纤维混凝土简支梁受剪承载力的试验

在箍筋锈蚀情况下,计算6根钢筋钢纤维混凝土梁斜截面的承载力,探讨箍筋锈蚀对钢筋钢纤维混凝土梁受剪承载力的影响.通过实验分析,建立相应的斜截面承载力的计算公式.研究结果表明,钢筋钢纤维混凝土梁的斜截面破坏形态是由剪跨比决定的,锈蚀程度只影响承载力的大小,并不改变破坏形态;随着钢纤维体积率的增加,钢筋钢纤维混凝土梁的受剪承载力会有一定的提高;钢筋钢纤维混凝土梁的斜截面承载力,随着箍筋锈蚀率的增加而降低.     

基于在用RC简支梁桥的受弯刚度估算承载力

结合正常使用阶段钢筋混凝土(RC)简支梁的梁截面刚度变化规律的研究和对试验资料的分析,建立了在用RC简支梁受弯刚度与名义配筋率的关系公式,提出了基于在用RC简支梁桥受弯刚度估算承载力的简单方法.通过建立实际车辆加载时挠度与刚度的关系式,对实际桥梁进行检测验证,实验值与公式计算值吻合较好,为快速评定桥梁承载力提供了可行性参考.同时表明,在用桥梁由于裂缝开展、车辆碰撞、钢筋锈蚀等因素,其刚度和承载力都发生了相应的折减.因此,对于使用年限较长的在用桥梁,要做好防护与加固工作.     

板开裂后刚度矩阵的分析与计算

对钢筋混凝土梁而言,当截面开裂以后其抗弯刚度将随着裂缝的开展而不断变化,同时对于板单元来说,由于裂缝开展方向和形态的各异将导致板的单元刚度矩阵求解复杂化.文章在利用板条梁三折线的M～Φ关系来模拟混凝土开裂和钢筋屈服对弯曲刚度影响的基础上,进一步重点分析并简化计算了板在开裂以后的单元刚度矩阵,推导给出了单元刚度矩阵的显式,以供参考.     

基于碳化锈蚀机理的混凝土结构研究

简要阐述分析了混凝土碳化衰减性能、锈蚀钢筋力学性能、锈蚀钢筋与混凝土粘结性能及基本构件性能退化等方面对混凝土结构性能退化的影响,并给出了钢筋混凝土构件剩余承载力的一般计算方法,针对碳化锈蚀破坏给出建议处治方法。     

锈蚀梁钢板加固后可靠指标提高量分析与计算

为了研究锈蚀梁粘贴钢板加固后可靠指标的提高量,依托锈蚀梁加固前后承载力试验研究,根据锈蚀钢筋与混凝土的粘结系数以及9根锈蚀后加固试验梁的实测弯矩值,拟合了钢板与锈蚀RC梁的协同工作系数。根据拟合结果建立了锈蚀梁加固完成时抗力计算模型,依据误差传递公式得出了抗力的均值和方差的计算公式,用JC法迭代计算了锈蚀梁加固前后可靠指标提高量,计算对比分析了保护层厚度、钢筋锈蚀率和加固钢板厚度对可靠度提升的影响,并进行了参数敏感性分析。研究结果表明,保护层厚度和钢筋锈蚀率对锈蚀梁可靠指标提高量影响较小;钢板厚度对结构可靠指标提高量影响较大,板厚从3 mm变到5mm,结构可靠指标提高量增加了近1倍。     

一种新的钢筋混凝土矩形梁截面高度设计方法

提出了钢筋混凝土矩形梁截面设计的一种新的实用计算方法，该方法首先确定梁的挠度计算值，然后按长期刚度，短期刚度，受拉钢筋应变不均匀系数，按荷载短期效应组合计算的纵向钢筋应力值的反推，最终计算出梁的截面高度。