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。     

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。     

锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝研究

钢筋锈蚀是在当今世界引起混凝土结构耐久性损伤或破坏的首要因素,研究发现锈蚀钢筋混凝土构件粘结性能的退化对其裂缝特征有着显著的影响,随着粘结强度的降低,钢筋混凝土构件的裂缝宽度和平均裂缝间距都会增大。本文从钢筋锈蚀对混凝土构件的裂缝的影响出发,介绍了锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝特征、形成原因以及现有的计算方法。     

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。     

锈蚀钢筋混凝土柱承载力的计算模型

基于锈蚀钢筋与混凝土的粘结退化模型,分析了钢筋锈蚀对钢筋混凝土柱承载力计算模式和破坏模式的影响,建立了锈蚀钢筋混凝土柱抗压承载力的计算模型.利用一些近年来文献上有关钢筋混凝土锈蚀柱承载力的试验数据,对计算模型进行了验证,并取得了较好的吻合度.可以为锈蚀柱的承载力分析提供可靠的理论预测.     

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%.     

钢筋混凝土结构锈蚀损伤问题的探讨

从钢筋混凝土结构的锈蚀损伤出发，阐述了混凝土中钢筋的腐蚀机理，进而分析了由钢筋锈蚀引起的结构粘结性能退化及受弯构件承载能力下降的原因。     

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。     

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.     

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。     

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.     

锈蚀钢筋混凝土框架节点抗震性能

目的找出轴压比和纵筋锈蚀率对钢筋混凝土框架节点抗震性能的影响规律.方法利用有限元分析软件ABAQUS模拟十字形钢筋混凝土梁柱节点.采用径向位移法,模拟钢筋对周围混凝土的锈胀作用,改变轴压比和钢筋锈蚀率,研究节点在低周反复荷载作用下抗震性能.结果相同轴压比下,与无锈蚀试件相比,当锈蚀率达到10%,试件承载力下降达40%,延性下降达20%;相同锈蚀率下,轴压比为0.4时,构件承载力、刚度、延性均有所提高.结论钢筋混凝土框架节点随着纵筋锈蚀率的增大,构件承载力降低,延性退化率逐渐增大.钢筋锈蚀严重影响结构的耐久性能,核心区无箍筋的锈蚀钢筋混凝土框架节点,适当地提高轴压比有利于提高框架节点的抗震性能.     

锈蚀HRB500钢筋混凝土板抗弯性能试验研究

采用通电方式对配置HRB500级钢筋和普通钢筋的混凝土板进行加速锈蚀,并对锈蚀钢筋混凝土板进行抗弯承载力试验研究. 对比分析了不同锈蚀程度下钢筋混凝土板的破坏形态、抗弯承载能力、荷载-挠度曲线. 同时,通过试验研究了锈蚀钢筋受拉性能和黏结性能随锈蚀程度不同的变化规律. 考虑板内不同锈蚀程度的钢筋可能发生受拉屈服或黏结滑移破坏,提出锈蚀钢筋混凝土板抗弯承载力计算方法. 经过对比分析,试验结果与计算模型吻合良好,锈蚀板抗弯承载力计算值与试验值之比的平均值为1.019,标准差为0.081.     

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。     

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.     

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．     

近海环境下钢筋混凝土构件抗震性能演化规律

通过足尺锈蚀钢筋混凝土构件低周反复荷载试验,验证有限元模型的准确性和可靠性,采用精细化有限元方法,从混凝土碳化率和钢筋锈蚀率的角度,考虑混凝土碳化、钢筋锈蚀及其引起的黏结滑移性能退化等多因素耦合作用,研究近海大气环境下使用年限内,耐久性退化对构件抗震性能的影响规律和内在机理.研究结果表明:近海大气环境下,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时,抗震性能显著退化;当使用100a时,承载力降低41.5%,刚度约退化48.9%,延性降低45.5%,耗能能力降低49.6%.建议在对近海大气环境钢筋混凝土构件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.     

锈蚀钢筋混凝土梁四点弯曲力学行为数值分析

为进一步研究锈蚀状态下钢筋混凝土梁弯曲试验下其力学行为等相关性能分析,本文基于已有的试验结果,构造与钢筋锈蚀率有关的钢筋—混凝土界面的粘结性能退化模型。并使用ANSYS有限元软件,进一步建立钢筋混凝土梁有限元模型。利用该模型,对锈蚀钢筋混凝土梁在外荷载作用下的力学行为进行数值模拟,并与试验结果进行对比。结果发现:数值模拟得到的锈蚀钢筋混凝土梁的荷载—挠度曲线与试验曲线吻合较好,证实了本文有限元模型分析锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能研究的可行性。论文最后还进一步分析了跨中混凝土与钢筋的应力分布、跨中混凝土与钢筋的应变分布、钢筋与混凝土之间的相对位移以及锈蚀钢筋混凝土梁破坏时的裂缝分布等,旨在更深入地研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土梁弯曲力学行为的影响,从而能更加具体深入地研究钢筋混凝土结构耐久性。     

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.     

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.