锈蚀钢筋混凝土受压构件受力性能研究

论文摘要

近年来的工程调查表明,已有建筑因为耐久性问题而发生破坏的情况越来越多,其中因钢筋锈蚀需要处理的工程具有普遍性,造成的损失也是难以估量的;钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的重要因素之一,而锈蚀钢筋的截面损失及其力学性能的降低、钢筋和混凝土之间粘结性能的退化、以及钢筋锈胀力导致的混凝土锈胀开裂是导致钢筋混凝土结构锈蚀后耐久性降低的三个主要因素。可见钢筋锈蚀问题不仅仅是一个经济问题,更是一个关系到结构安全的问题,所以对锈蚀钢筋混凝土构件受力性能的研究显得尤为重要。本文结合国家自然科学基金项目(50478032)“既有钢筋混凝土桥梁时变可靠度研究”,主要进行了以下研究工作:1)通过对39根快速锈蚀钢筋混凝土矩形截面柱(轴心受压、大偏心受压、小偏心受压构件各13根)数据的定性分析,得到了不同锈蚀率下,锈蚀钢筋混凝土矩形截面柱极限抗压承载力的变化规律;2)试验发现钢筋锈蚀可能改变构件的破坏形态,进而提出锈蚀钢筋混凝土受压构件大小偏心受压的界限——相对界限受压区高度的计算公式,并建立有限元模型对公式加以验证;3)在建立锈蚀小偏心受压构件承载力计算公式时,论证了锈蚀构件钢筋和混凝土的应变不再协调的结论,并通过回归分析得出了不同锈蚀率不同钢筋类型柱在极限压力作用下,柱中点截面处钢筋应变和钢筋处混凝土应变的关系,通过构造新的几何关系,得出了以锈蚀率为主要变量的锈蚀钢筋混凝土小偏心受压柱的极限抗压承载力计算建议公式,并通过试验数据加以验证;4)钢筋锈蚀引起粘结锚固性能下降进而引起钢筋和混凝土之间协同工作能力的下降,通过引入协同工作系数,建立锈蚀钢筋混凝土大偏心受压柱的极限抗压承载力计算公式,并通过试验数据加以验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 锈蚀构件材料性能研究
• 1.2.2 锈蚀钢筋和混凝土的粘结性能
• 1.2.3 锈蚀钢筋混凝土构件的承载力
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 锈蚀钢筋混凝土受压构件力学性能分析
• 2.1 引言
• 2.2 锈蚀钢筋性能
• 2.2.1 锈蚀钢筋的力学性能
• 2.2.2 质量损失率与截面损失率的关系
• 2.3 钢筋锈蚀对粘结性能的影响
• 2.4 锈蚀受压构件的破坏特征分析
• 2.5 钢筋锈蚀对受压构件承载力的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 正截面抗压试验简介及结果分析
• 3.1 试验机理
• 3.2 试验设计与试验过程
• 3.2.1 试验设计
• 3.2.2 抗压承载力试验及数据采集
• 3.3 试验结果及分析
• 3.3.1 锈蚀柱裂缝及破坏形态
• 3.3.2 平截面假定验证和受压区高度变化分析
• 3.3.3 锈蚀率对抗压极限承载力的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 锈蚀钢筋混凝土柱大小偏心受压判别
• 4.1 钢筋锈蚀后大、小偏心受压的界限
• 4.1.1 钢筋和混凝土的应变关系
• 4.1.2 锈蚀钢筋强度退化
• 4.2 建立有限元模型进行验证
• 4.2.1 材料本构关系
• 4.2.2 有限元模型
• 4.2.3 有限元模型验证结果
• 4.3 本章小结
• 第五章 锈蚀钢筋混凝土柱极限抗压承载力研究
• 5.1 引言
• 5.2 计算基本假定和混凝土截面损伤
• 5.2.1 计算基本假定
• 5.2.2 混凝土截面损伤
• 5.3 锈蚀大偏心受压构件承载力计算公式
• 5.3.1 协同工作系数
• 5.3.2 承载力计算公式
• 5.4 锈蚀小偏心受压构件承载力计算公式
• 5.4.1 钢筋和混凝土的应变关系
• 5.4.2 受压区高度公式推导
• 5.4.3 承载力计算公式
• 5.5 锈蚀轴心受压构件承载力计算公式
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录