疲劳荷载下钢筋锈蚀混凝土构件粘结性能试验研究

为探索钢筋锈蚀混凝土构件的疲劳性能,对疲劳荷载作用下钢筋锈蚀混凝土构件的粘结滑移性能进行了试验研究,依据实验结果分析了钢筋锈蚀率对构件的粘结性能退化的影响规律.研究表明:疲劳荷载强度相同,极限粘结强度和滑移差值随着钢筋锈蚀率的增加,呈现出先升后降的趋势,即当钢筋锈蚀率小于2%时,其疲劳极限粘结强度上升;而当钢筋锈蚀率大于4%时,其疲劳极限粘结强度下降.根据试验结果拟合极限粘结强度的计算公式,计算结果与试验结果吻合得较好.     

锈蚀钢筋混凝土粘结强度试验

通过对配筋混凝土试块的实验室快速锈蚀,研究了锈蚀钢筋混凝土粘结强度的变化规律,并采用ICT技术观测了混凝土锈蚀裂缝。研究表明,混凝土保护层锈蚀裂缝沿钢筋径向的发展具有明确的方向性,且随着锈蚀率的增大,锈蚀试块呈现显著的脆性劈裂破坏特征,粘结强度与极限滑移量的衰减受锈蚀量、混凝土保护层厚度以及混凝土抗拉强度等影响,建立了以锈蚀产物厚度、混凝土相对保护层厚度与抗拉强度为独立参数的锈蚀钢筋混凝土粘结强度经验公式,与国内外实验结果的对比验证了模型的合理性。     

锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的梁式试验

通过梁式试验法研究了锈蚀对配箍钢筋混凝土构件粘结性能的影响,探讨了试件表面锈胀裂缝宽度和钢筋锈蚀率对极限粘结强度及钢筋自由端滑移量的影响规律.试验研究表明,钢筋混凝土梁表面纵向锈胀裂缝产生与否及其宽度大小,并不是影响配箍构件粘结性能的本质因素,它与粘结强度或滑移性能的相关性均不显著.锈蚀率对粘结性能有着重要影响,极限粘结强度和粘结刚度均随锈蚀率增加先增大后减小,但锈蚀率在5%以内时不会低于未锈蚀钢筋水平;达极限粘结强度时,钢筋自由端滑移量随锈蚀量增加明显减小,当锈蚀率为4.6%时滑移量仅为未锈蚀梁的17.6%.     

钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式影响的试验研究

研究钢筋锈蚀对混凝土梁破坏模式的影响.对4组共21根不同剪跨比、不同锈蚀程度的混凝土梁进行了试验，研究发现，纵向配筋率及剪跨比相同的情况下，随着纵筋、箍筋锈蚀程度的变化，梁会产生弯曲、剪压、剪切-粘结3种不同形态的破坏.针对此现象，基于试验研究结果并结合相关文献的试验结果，根据现行规范中的分析理念建立了考虑剪跨比、箍筋锈蚀率、纵筋锈蚀率及粘结退化等因素影响的锈蚀混凝土梁受剪承载力计算公式.据此再考虑弯剪区的平衡条件，分析讨论得出了试验梁产生破坏形态转变的临界条件和锈蚀混凝土梁构件的综合承载能力的变化规律，从而建立了锈蚀混凝土梁破坏模式转变的分析模型.据此模型分别以纵筋锈蚀率和箍筋锈蚀率为横、纵轴，考虑剪跨比等因素得出临界曲线划分的破坏形态区域与试验结果吻合较好.     

碳纤维布加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响

正确评估FRP(Fiber Reinforced Polymer)加固对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响是确定FRP加固效果的重要问题之一.本文采用外加电流加速腐蚀法对96个预埋钢筋的试件进行腐蚀,腐蚀完成后横向包裹2层单向碳纤维布;通过拉拔试验研究了碳纤维布加固、钢筋种类、保护层厚度及腐蚀率对腐蚀钢筋与混凝土粘结性能的影响规律,探讨了拉拔破坏机理.研究表明:(1)碳纤维布约束使螺纹钢筋试件破坏模式由混凝土劈裂破坏转变为钢筋拔出破坏;(2)钢筋种类、保护层厚度是影响钢筋峰值粘结强度的主要因素,螺纹钢筋试件的峰值粘结强度约为光圆钢筋的2倍;(3)当实际腐蚀率小于5%时,碳纤维布约束对提高钢筋峰值粘结强度作用较小,腐蚀试件峰值粘结强度与未腐蚀试件峰值粘结强度之比(简称比峰值粘结强度)提高约5%—7%,但碳纤维布约束使拉拔全曲线下降段变得平缓,粘结应力维持在较高的水平;(4)当实际腐蚀率大于5%时,腐蚀试件的峰值粘结强度随着腐蚀率增大逐步降低.     

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。     

爆炸荷载作用下植筋粘结应力有限元分析

为研究爆炸荷载作用下植筋的粘结锚固性能，采用ANSYS有限元分析软件，选取合理计算模型，对植筋试件在爆炸荷载作用下受力特性进行了数值计算。给出了爆炸荷载作用下锚筋动应变及动粘结应力的时程分布曲线和空间分布曲线，研究了锚长、加载速率和加载方式等各种因素的影响。最后将数值计算结果与试验值进行了比较，两者吻合良好。     

锈蚀钢筋与再生混凝土粘结性能

目的研究不同锈蚀率的锈蚀钢筋与再生混凝土间的粘结滑移性能.方法通过6组锈蚀率分别为0%,0.5%,1%,1.5%,2%,3%的中心拔出试件,采用钢筋中心开槽内贴应变片和通电加速锈蚀的试验方法进行先锈蚀后中心拉拔试验.结果拉拔试验中所有试件均发生劈裂破坏,且所有试件自由端滑移较小,锈蚀率为3.39%时自由端几乎无滑移.锈蚀率对锈蚀钢筋与再生混凝土之间的粘结性能影响较大,钢筋锈蚀率小于0.5%时,锈蚀对粘结强度是有益的;锈蚀率小于1.05%时,钢筋局部应变曲线呈上凸形态,锈蚀率大于1.05%时呈下凹形态;锈蚀率越大,粘结应力越集中在加载端附近.结论通过位置函数φ(x,ρ_w)和平均粘结滑移关系■(■),建立了考虑锈蚀率和粘结位置的粘结-滑移本构关系.     

钢管混凝土界面法向粘结强度试验研究

为研究钢管混凝土界面之间的脱粘问题,采用了对拉法和弯拉法进行了钢与混凝土法向粘结力测试,通过对试验方法和结果的分析得到了界面粘结强度值,在此基础上,进行了温度变化和核心混凝土收缩作用下的钢管混凝土截面的脱粘分析。分析表明,弯拉法是一种较好的钢与混凝土法向粘结力测试方法;混凝土强度对粘结强度没有明显的影响,钢板的表面状况对粘结强度有一定的影响,表面锈蚀的粘结强度大于表面光滑的;通过对弯拉法试验结果的分析得到钢与混凝土的法向粘结强度为0.86 MPa;在温度变化、收缩等作用下,钢管混凝土拱肋界面极易发生脱粘。首次进行了钢与混凝土法向粘结强度试验,试验的方法和结果可以为钢管混凝土拱脱粘问题的研究提供参考,促进钢管混凝土拱桥的工程应用。     

钢-水泥砂浆石界面动态粘结强度的实验与计算研究

设计和制作了一种用以考察钢和水泥砂浆石界面动态粘结强度的新型试件,并开展了实验和计算研究工作。通过准静态实验与冲击实验,研究了钢-水泥砂浆石界面粘结强度随加载速率的提高而产生的变化。计算工作以LS-DYNA软件为有限元计算平台,选用Johnson-Holmquist-Cook模型作为水泥砂浆石材料的本构模型。通过计算分析了冲击载荷下界面破坏的过程和机理,并验证了基于split hopkinson pressure bar(SHPB)实验技术的冲击实验方法的可行性和可靠性。研究结果表明界面粘结强度与加载速率的对数大致成线性关系。     

钢筋锈蚀作用下盾构隧道结构损伤劣化性能

在长期的水土荷载和侵蚀性物质联合作用下，盾构隧道钢筋混凝土衬砌结构会经历腐蚀-损伤-劣化过程而逐渐失效，导致服役性能大幅降低。本文引入内聚力模型（CZM）及混凝土塑性损伤模型（CDP），建立考虑钢筋混凝土间粘结滑移的盾构隧道衬砌锈蚀三维数值模型。综合考虑钢筋锈蚀引起的自身力学劣化、混凝土有效截面损失及钢筋混凝土粘结性能退化等因素，分析了围岩水土荷载和钢筋锈蚀耦合作用下衬砌结构形变、损伤演变规律和整体结构劣化特征。研究表明：1）锈蚀作用导致衬砌结构刚度降低，大大加深了衬砌结构的变形程度。锈蚀造成衬砌结构不同部位的刚度损失不同，反映了锈蚀作用下衬砌结构损伤的差异性。2）衬砌结构的围岩侧与临空侧损伤差异较大。相同锈蚀率下，衬砌受压侧受到挤压作用，限制裂缝的发展，导致受压侧损伤很小。3）在锈蚀过程中隧道衬砌结构拱顶弯矩不断减小，拱顶损伤不断加深，损伤区域逐渐扩展，截面刚度损伤最显著。4）衬砌结构自身性能不断劣化，出现内力重分布。衬砌结构的裂缝多出现在围岩侧。研究成果可为隧道衬砌结构服役性能的评估提供参考。     

三向等压荷载历史后混凝土超声波探伤方法研究

采用两组混凝土立方体试件,对其施加三向等压荷载历史作用,分别测量载前和载后的抗压强度、劈拉强度和超声波速.首先研究了经历过三向等压荷载历史后超声波速的劣化以及混凝土强度与声速的关系.然后,用抗压强度和抗拉强度的劣化来定义混凝土的损伤,研究了损伤与超声波速降低的关系.根据试验数据拟合得到损伤的演化方程,从中可以看出损伤与超声波速的降低之间具有较好的线性相关性,且有明显的超声波速降低临界值.研究表明,根据超声探伤方法测得的声速,结合混凝土经历的荷载历史和配比等因素,可以为工程提供较为可靠的损伤估计值,对实际工程的指导意义重大.     

高性能混凝土应力腐蚀影响因素显著性分析

混凝土的应力腐蚀破坏是影响其耐久性能的主要原因。利用自行设计的应力腐蚀加载试验装置，通过正交设计方法，研究了高性能混凝土在3分点加荷及腐蚀溶液耦合作用下抗折强度衰减规律，提出了应力腐蚀因子和介质腐蚀因子两项评价指标，根据方差结果分析了不同影响因素对高性能混凝土应力腐蚀试验结果的敏感性。结果表明，水胶比、粉煤灰掺量、腐蚀溶液对高性能混凝土应力腐蚀因子和介质腐蚀因子都具有显著的影响，但水胶比对其影响特别显著，而应力水平仅对应力腐蚀因子的影响具有显著性。因此，对配合比设计参数中的水胶比、外掺材料进行优化设计可有效地提高公路建设用混凝土的耐久性。     

负载钢筋混凝土梁钢筋锈蚀及使用性能试验研究

通过对负载下锈蚀、不负载锈蚀梁和一组参考梁的对比试验,研究了荷载对钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀及钢筋混凝土梁变形性能和剩余承载力的影响．整个锈蚀试验过程中施加的持续荷载为极限荷载的0％、25％、45％和65％．通过交替喷洒3．5％的盐水来模拟海洋潮汐环境．采用外加电流来加速钢筋锈蚀．整个试验过程中检测梁的挠度,达到预定的时间后进行剩余承载力试验．结果表明,荷载对钢筋锈蚀有明显影响,荷载作用使梁锈蚀加速,梁的挠度增大,剩余承载力减小．由于钢筋混凝土结构一般都是负载工作的,所以对钢筋混凝土结构使用寿命进行预测时,应考虑使用荷载和暴露环境对结构耐久性能的影响．     

配合比设计参数对高性能混凝土腐蚀疲劳强度的影响

混凝土腐蚀疲劳破坏是腐蚀介质与交变荷栽耦合作用的结果，对其研究目前国内外还仅处于理论探索阶段。本文利用专门设计的混凝土腐蚀疲劳试验加栽装置，研究了高性能混凝土在Na2SO4腐蚀溶液及三分点交变荷栽耦合作用下水胶比、矿物细掺料掺量等参数对其弯拉强度的影响。结果表明，水胶比显著影响高性能混凝土的腐蚀疲劳力学强度，而适量的矿物细掺料虽能显著改善其抗腐蚀疲劳损伤特性。但以粉煤灰-硅灰复掺效果最为明显。     

CFRP加固素混凝土方柱试验研究

通过18根短柱试件的加载试验，研究了CFRP（碳纤维复合材料）加固对素混凝土短柱力学性能的影响。由于在高腐蚀环境下，表面粘贴CFRP还具有防腐作用，因此还研究了粘贴方式对加固力学效果的影响。试验结果表明：外包CFRP加固对素混凝土方形短柱的轴心抗压承载力有显著提高；采用完全外包的加固方式，在力学性能上不优于分条加固方式，但综合其力学性能和防腐作用后还是可取的；粘贴碳纤维加固素混凝土方柱尽管提高了承载力，但在延性上有所降低，对于抗震要求较高的构件进行CFRP加固设计时，要考虑到该因素。     

锈蚀钢筋混凝土梁的力学性能及拱效应分析

对锈蚀率为0%,3%,6%,9%,12%,15%,18%的钢筋混凝土梁进行力学试验,分析试验梁的挠度、钢筋应变等指标随荷载及锈蚀率的变化规律,揭示不同锈蚀率钢筋混凝土梁受荷过程钢筋应力传递规律,以及荷载等级、钢筋锈蚀率与锈蚀钢筋混凝土梁的拱效应关系.结果表明:钢筋锈蚀会引起钢筋与混凝土间粘结性能退化,钢筋应力呈现由跨中向两端传递的趋势,锈蚀梁承载机理趋于拱效应,锈蚀钢筋混凝土梁的拱效应随着荷载等级与钢筋锈蚀率的增加而增强.     

套筒内锈蚀钢筋与灌浆料黏结性能试验研究

为了研究钢筋锈蚀对灌浆套筒接头连接性能的影响,通过对 20个进行人工锈蚀的试件开展拉拔试验,获得灌浆套筒内不同直径的钢筋在不同锈蚀率情况下的破坏形态、锚固内部钢筋应变和荷载滑移曲线. 对比分析不同直径钢筋在不同锈蚀率情况下的黏结应力分布曲线、相对滑移曲线和不同锚固位置处的黏结滑移曲线. 通过试验结果和理论分析,发现随着...