锈蚀钢筋混凝土结构抗力衰变综述(Ⅰ):材料层次

针对锈蚀钢筋混凝土结构抗力衰变的影响因素复杂多样,从锈蚀钢筋力学性能、基于锈胀开裂的混凝土截面损伤、锈蚀钢筋与混凝土粘结性能等3个方面,回顾评述了相关研究成果,比较分析了既有锈蚀钢筋力学性能退化模型和粘结性能退化模型的异同,进而指出了当前研究存在的不足以及有待深入研究的方向.结果表明:既有材料层次的衰变模型多依赖于有限试验的经验回归,模型的普适性仍有待提升;从细观甚至微观的角度,探索钢筋的锈蚀形成与损伤演化,以形成统一的锈蚀后材料性能劣化模型,仍是有待进一步探索的研究方向;既有研究对混凝土自身性能的劣化关注不足,老化混凝土自身性能与时间关联模型的建立,有助于提高结构剩余寿命的预测精度.     

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.     

锈蚀钢筋混凝土桥梁力学性能研究综述(Ⅱ)

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.     

加速锈蚀与自然锈蚀钢筋混凝土梁受力性能比较分析

对自然锈蚀与外加电流加速锈蚀2种条件下的锈蚀钢筋及锈蚀钢筋混凝土梁进行了对比试验研究.从钢筋锈蚀特征、锈后力学性能、锈胀形态、锈蚀梁受弯性能以及破坏形态等方面进行了比较分析,并从电化学机理对2种锈蚀方式做出了阐释.结果证明,外加电流加速锈蚀法可以较好地表现锈蚀引起的结构性能劣化趋势,但由于锈蚀机理的不同,它与自然锈蚀在各个方面存在显著差异,在同等质量锈蚀率下自然锈蚀钢筋混凝土梁的极限变形能力退化更为明显,加速锈蚀钢筋混凝土梁的刚度退化更为明显.     

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.     

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.     

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．     

基于分形研究的受腐蚀钢筋混凝土构件承载力预测模型

受腐蚀钢筋混凝土构件的承载力受多种影响因素综合作用,影响因素的随机性导致受腐蚀钢筋混凝土构件承载力难以确定.提出将分形维数作为钢筋混凝土构件受腐蚀程度的定量衡量指标,以反映构件中钢筋锈蚀率及混凝土劣化状态;将此腐蚀指标与构件基本信息(如构件几何尺寸、配筋情况、加载信息等)相结合,建立了受腐蚀钢筋混凝土构件极限承载力人工神经网络预测模型,模型预测结果与试验结果能够很好地吻合.较好地解决了目前尚无法建立腐蚀指标的难题,为实际受腐蚀钢筋混凝土构件极限承载力的确定提供了一个简便可行的新方法.     

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.     

锈蚀钢材力学性能试验及等效本构模型研究

为准确描述锈蚀钢材在循环荷载下的本构关系,对经人工加速腐蚀的16组Q355钢锈蚀试件进行单调拉伸及循环加载试验,得到锈蚀钢材的力学性能参数及其退化规律.分析锈蚀对钢材试件滞回性能的影响,基于Giuffre-Menegotto-Pinto（GMP）模型建立了锈蚀钢材的循环本构模型.结果表明：钢材的屈服强度、极限强度及对应的屈服应变、极限应变等力学性能随着锈蚀程度的增加呈线性退化趋势;锈蚀会削弱钢材的耗能能力,使得结构在往复荷载下的安全性难以保证;建立的锈蚀钢材的循环本构模型与试验结果吻合较好,可为腐蚀环境下的钢构件及结构的抗震性能评估提供支撑.     

氯盐环境下修正钢筋腐蚀速率的混凝土桥梁抗弯可靠性

在氯离子侵蚀环境下,钢筋混凝土桥梁受弯构件抗力的衰减,主要是由于钢筋腐蚀造成的,因而引起了结构在设计基准期内的可靠性下降.本文分析了影响钢筋锈蚀速率的因素,建立了修正的钢筋腐蚀速率模型,计算了不同水灰比、不同保护层厚度等对桥梁构件可靠性发展的影响.     

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。     

锈蚀钢筋混凝土梁的裂缝研究

裂缝特征是反映钢筋混凝土构件正常使用极限状态的一个重要指标.制作了37片不同钢筋类型和配筋率的钢筋混凝土梁,通过外加电流的方法使其加速锈蚀,并通过电流强度、通电时间控制其锈蚀率.讨论了试件在静载试验中的裂缝开展过程及特点.通过与《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)和《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)相关公式进行对比分析,建立了钢筋锈蚀率与平均裂缝间距、裂缝宽度的关系.试验研究结果表明,锈蚀率较小时,钢筋混凝土受弯构件的裂缝特征与普通钢筋混凝土构件相同;而锈蚀率较大时,裂缝间距变大,宽度增加.该结果可用于锈蚀钢筋混凝土受弯构件承载力的评估.     

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。     

氯离子侵蚀环境下的RC梁退化概率模型

基于现有规范的抗力计算公式,采用Monte Carlo数值模拟方法建立了由氯离子侵蚀引起的钢筋锈蚀下的RC梁抗力时变退化概率模型.模型考虑了混凝土、箍筋、斜筋和主筋对结构抗力的贡献,以及钢筋锈蚀过程对结构性能的影响,其对分析和评定服役混凝土结构的可靠性提供了一定借鉴意义.研究表明：保护层厚度对钢筋锈蚀初始时间影响显著,构件在65年以前受剪抗力退化更快,而在65年之后受弯抗力退化更快.     

近场地震作用下锈蚀钢筋混凝土桥墩的IDA分析

利用锈蚀钢筋混凝土柱的滞回试验结果,验证钢筋混凝土构件中锈蚀模型的正确性;利用钢筋混凝土框架的振动台试验结果,验证用OPENSEES程序进行钢筋混凝土结构非线性动力分析的可行性.在此基础上,从PEER地震数据库中选取了30条地震记录,采用OPENSEES建立弹塑性有限元动力分析模型,对钢筋锈蚀的钢筋混凝土桥墩在远场地震、近场非脉冲地震和近场脉冲地震作用下的性能进行非线性时程分析,研究桥墩柱在三类地震作用下的反应,以及钢筋锈蚀对结构地震响应的影响.针对近场脉冲地震对结构进行增量动力分析(Incremental dynamic analysis,IDA),得到结构的IDA曲线和近场地震作用下钢筋锈蚀对结构抗震性能的影响.分析结果表明,在考虑钢筋锈蚀因素时,近场脉冲地震对结构抗震性能影响最为显著,在结构抗震设计中应引起注意.     

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,通过混凝土梁冲击试验,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3.0 m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%。     

海洋环境下钢筋混凝土结构锈裂损伤模型

分析了海洋环境下钢筋混凝土结构的破坏形态,其主要原因是受到了氯离子的侵蚀。在氯离子的作用下,钢筋发生严重锈蚀,最后导致开裂,文中对这一过程进行了详细的阐述,并且对锈蚀量进行了评估。在此理论基础上,建立钢筋锈蚀的截面积模型,基于Fick 定律对氯离子的渗透、临界浓度、扩散系数等进行了量化处理,建立钢筋的劣化跟抗力劣化的模型,从而对混凝土钢筋结构的可靠度进行分析。     

锈蚀钢筋混凝土受压构件性能退化的研究进展

阐述了锈蚀钢筋混凝土受压构件性能退化研究的重要意义,并分别从钢筋加速锈蚀方法和锈蚀钢筋混凝土受压构件性能退化的研究现状和存在问题等方面进行总结,最后提出了有待进一步研究的问题。