初始弯曲应力对冻融-碳化后钢筋混凝土梁承载力影响分析

为研究弯曲应力对冻融-碳化作用下在役钢筋混凝土梁桥承载力的影响,设计并制作了8片钢筋混凝土梁,采用自行设计的持荷装置对试验梁进行弯曲应力加载,并置于环境实验室中进行冻融-碳化耦合腐蚀,再对腐蚀后的试验梁进行荷载试验。对不同弯曲应力水平下的钢筋混凝土试验梁进行裂缝分析、应变特征分析和承载力的研究,并建立有限元数值模型,将其与试验结果进行对比分析。研究结果表明:随着初始弯曲应力水平的增加,2组试验梁破坏形态由1条主裂缝变为多条裂缝并存,并且延性明显降低;跨中压应变斜率及拉应变均逐渐增大,跨中应变分布已经不能完全符合平截面假定。根据试验梁的荷载位移曲线可知,混凝土强度等级的提高明显提升了试验梁抗冻融-碳化腐蚀的能力;弯曲应力水平增加会导致试验梁的承载力(屈服弯矩、极限弯矩)降低,且其大致呈线性关系。通过ANSYS有限元数值模拟与试验梁的承载力实测数据对比,归纳出冻融-碳化作用下不同弯曲应力水平对钢筋混凝土梁材料本构的修正系数φ,可为严寒区在役钢筋混凝土桥梁承载力衰减分析评估提供参考和简化分析方法。