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。     

钢筋混凝土梁加速锈蚀试验研究

以钢筋混凝土梁为研究对象,采用电化学加速锈蚀试验,研究分析钢筋加速锈蚀后的混凝土锈胀开裂特征、钢筋锈蚀特征和钢筋锈蚀率.研究表明,试验梁顶部锈胀裂缝较梁底多,梁两侧裂缝分布较为均匀,部分锈蚀率较大的试验梁出现箍筋锈蚀造成的垂直裂缝,锈蚀严重的试验梁局部还有混凝土脱落;纵筋和箍筋坑蚀严重,采用贴面外加直流电加速钢筋锈蚀的效果与自然环境下的锈蚀状态较为接近;随着钢筋锈蚀率的增加,钢筋锈蚀产物增多,导致混凝土保护层开裂以及钢筋肋锈损,使得钢筋与混凝土黏结力下降.钢筋理论计算锈蚀率基本大于纵筋锈蚀率的实测值,箍筋锈蚀率大于纵筋锈蚀率.箍筋上边锈蚀率较下边高,左右两边锈蚀率基本相同.     

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．     

基于静力特性的分段锈蚀梁损伤识别研究

锈蚀钢筋混凝土结构损伤的检测和评估是进行维修、加固改造的前提,如何有效的进行损伤检测是迫切需要解决的问题。本文采用外加电流加速锈蚀的方式,获得6根不同区段锈蚀的钢筋混凝土梁;通过静载试验对锈蚀后的钢筋混凝土梁和未锈蚀梁进行受弯性能试验的研究,探讨钢筋锈蚀对梁的承载力、刚度、跨中纯弯段混凝土表面的纵向应变、裂缝特征、破坏机理的影响,从而识别出结构损伤的发生和程度。     

长期服役结构中钢筋的纵向随机锈蚀分布特征

钢筋在服役结构中的自然锈蚀与试验室人工加速锈蚀存在差异.为研究实际服役工程中钢筋的自然锈蚀特征，从服役50余年的钢筋混凝土桥面板中获取一批钢筋试件，通过三维激光扫描得到精确的锈蚀钢筋剩余表面信息，以锈后剩余截面积直观表征钢筋沿纵向的锈损情况，探究锈蚀程度、钢筋长度对锈蚀纵向不均匀性的影响，经统计分析进行钢筋纵向随机锈蚀的概率分布特征研究，提出相应的概率分布模型.研究结果表明：自然锈蚀钢筋具有多种典型锈蚀形态，锈蚀区域及锈蚀程度沿钢筋纵向随机分布；最大截面积损失率、剩余截面积方差随平均锈蚀率的增大而增大，即平均锈蚀程度越大则锈蚀越不均匀；钢筋长度对纵向锈蚀不均匀性有明显影响，在钢筋来源及平均锈蚀率相同的情况下，随钢筋长度的增大锈蚀不均匀性增大.钢筋的纵向随机锈蚀具有明显的统计规律，多峰正态分布模型可精确描述不同锈蚀程度钢筋的剩余截面积概率分布；Weibull分布及单峰正态分布模型对实测截面积数据拟合优度略低，但其形式简单便于运用，适用于平均锈蚀率低于10%的钢筋.     

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.     

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．     

不同加速锈蚀方法下钢筋砼结构性能试验研究

通过采用人工气候和通电快速锈蚀模拟方法,对锈蚀钢筋混凝土梁进行试验,以对比研究结构性能退化机理,结果发现锈蚀后钢筋混凝土梁的强度、延性和破坏形态发生了急剧变化,而且人工气候环境下的混凝土内钢筋锈蚀比通电条件能更好的贴近实际情况。     

某锈蚀钢筋混凝土梁动力特性的数值分析

钢筋的锈蚀将使钢筋混凝土结构的性能发生退化,进而对结构的动力特性产生一定的影响。本文采用有限元模拟分析方法计算了某锈蚀钢筋混凝土梁的固有频率,探讨了锈蚀钢筋混凝土梁在不同锈蚀损伤状态下结构固有频率的变化情况。结果表明:结构的固有频率变化不但和锈损状态有关还和结构本身固有频率的阶数有关。     

电迁移型阻锈剂

迁移型阻锈剂及其实施技术是修补盐污染钢筋混凝土结构的一种新材料和新技术.它在不影响结构正常运行的条件下,从盐污染的混凝土表面透过混凝土保护层迁移到钢筋表面,使其再钝化,从而有可能经济、简便并有利于环保地实现钢筋界面的电化学修补.实验表明:所研制的醇胺类迁移型阻锈剂(BE)对于14mm厚混凝土内的活化钢筋具有显著的阻锈效果;对于盐污染轻的44 mm厚混凝土内的活化钢筋也具有阻锈作用(约优于国外一种专利产品),但均难以足够浓度自然迁移到保护层厚40mm的钢筋上.以盐污染混凝土结构电化学脱盐所采用的电流密度,进行了BE的电迁移试验,表明BE能迅速电迁移厚达10cm的混凝土内,富集到钢筋上,并可显著阻锈.初步优化了电迁移制度(电化学脱盐期有可能从30 d,缩短为5～7 d).在连云港近海的大浦东抽水站盐污染腐蚀破坏的三跨横梁现场,试用BE电迁移技术,历时3年,仍具有良好的阻锈效果.     

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.     

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。     

钢筋非均匀锈蚀引起混凝土保护层内裂分析

根据自然环境下保护层锈胀开裂前的钢筋锈蚀形态,将锈蚀层简化为半椭圆状的非均匀分布,从而建立了钢筋非均匀锈蚀理论模型。经过求解得到了混凝土中锈胀应力理论解,并与有限元计算结果对比,验证了理论解的精确性。根据理论解可知最大周向应力在水平轴上,因此锈蚀层的发展会首先引起保护层内部水平裂纹的产生。增加钢筋直径可有效减低锈胀应力,提高结构抗锈裂的能力。与均匀锈蚀理论模型对比结果表明:均匀锈蚀要远小于非均匀锈蚀条件下的临界锈蚀层厚度,均匀锈蚀的计算结果偏于保守。因此,对锈胀问题进行理论分析时,应采用更接近真实锈蚀形态的非均匀锈蚀模型。     

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。     

锈蚀钢筋混凝土梁静承载力性能试验

通过对7根钢筋混凝土梁的静载试验,分析剪跨比和钢筋锈蚀率对试验梁的承载力、荷载-挠度曲线、钢筋和混凝土应变变化等力学性能的影响.结果表明,剪跨比仍是决定钢筋锈蚀梁性能的主要因素,钢筋锈蚀程度并不改变其破坏类型,但钢筋锈蚀严重时会出现由适筋破坏向少筋破坏转变的现象.随着钢筋锈蚀程度的增加,钢筋混凝土梁的承载力和整体刚度均...     

产生坑蚀后钢筋疲劳性能的劣化

为研究产生局部锈坑后钢筋疲劳性能的劣化,设计了32根试件并完成了相关的试验,研究了不同锈坑深度与不同疲劳荷载循环次数下钢筋剩余强度的下降规律,反复荷载对混凝土结构的影响比人们目前所认识到的更为严重:当锈坑较浅时,锈蚀的影响与疲劳荷载的作用可被作为两种独立的损伤(它们彼此间为线性关系);但当锈坑深度较深时,锈坑与循环荷载对试件的影响会产生彼此关联,相互促进的作用.