局部区段锈蚀的钢筋混凝土柱承载力试验研究

局部区段锈蚀的钢筋混凝土柱承载力试验研究

论文摘要

混凝土结构中钢筋锈蚀问题是工程界十分关注的研究课题。钢筋的锈蚀引起钢筋的截面面积减少和力学性能的变化,混凝土保护层的开裂以及钢筋与混凝土间粘结性能的变化,这些因素均影响着锈蚀钢筋混凝土柱的承载能力。为了正确评价钢筋锈蚀后构件的承载能力,本文作为国家自然科学基金项目,对局部区段锈蚀的钢筋混凝土柱进行了试验研究。本文首先进行了局部区段锈蚀的钢筋混凝土柱承载力试验,并对试验结果进行理论分析。后又通过ANSYS模拟钢筋的锈蚀,分析不同锈蚀率对钢筋混凝土柱受力性能的影响。主要内容包括:(1)进行了局部区段锈蚀的钢筋混凝土柱承载力试验。共制作了24根试验构件,其中包括3根未锈蚀试件,9根拉压区钢筋全锈蚀试件,6根拉区钢筋锈蚀试件,6根压区钢筋锈蚀试件。本文对整个试验过程做了详细的介绍,包括试验方案的拟定,原材料的选取以及试验仪器和设备的介绍。(2)通过对10根大偏心受压构件、10根小偏心受压构件及4根轴心受压构件的试验结果进行处理,针对每根构件不同的锈蚀情况,进行了比较分析,找出锈蚀率对构件的破坏模式和性能退化的影响规律,以及不同区段的锈蚀,对混凝土构件的破坏模式和性能退化的影响。(3)在试验研究的基础上对锈蚀的钢筋混凝土柱进行ANSYS有限元分析,对不同锈蚀率下锈蚀钢筋混凝土柱性能退化规律进行了分析研究。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 选题背景和意义
  • 1.2 锈蚀钢筋混凝土结构耐久性退化的研究现状
  • 1.2.1 混凝土中钢筋的锈蚀机理及影响因素
  • 1.2.2 钢筋混凝土结构加速腐蚀方法
  • 1.2.3 锈蚀对钢筋性能的影响
  • 1.2.4 锈蚀对混凝土的影响
  • 1.2.5 锈蚀对钢筋与混凝土间粘结性能的影响
  • 1.2.6 锈蚀钢筋混凝土偏心受压构件的性能退化
  • 1.3 本文的主要研究内容
  • 第2章 局部区段锈蚀的钢筋混凝土柱承载力试验设计
  • 2.1 概述
  • 2.2 试验目的和要求
  • 2.3 试验原材料及混凝土配合比
  • 2.3.1 试验原材料
  • 2.3.2 混凝土配合比
  • 2.4 主要试验仪器及设备
  • 2.4.1 直流稳压电源
  • 2.4.2 万用表
  • 2.4.3 DH3815静态应变测量系统
  • 2.4.4 液式压力试验机
  • 2.4.5 电子天平
  • 2.4.6 测量尺寸的工具
  • 2.5 试验方法
  • 2.5.1 试件的尺寸大小及数量
  • 2.5.2 试件的制作
  • 2.5.3 加载方法
  • 2.5.4 量测内容和测试方法
  • 2.5.5 试验后对锈蚀钢筋的处理
  • 第3章 锈蚀钢筋混凝土柱的试验结果及分析
  • 3.1 试验构件中钢筋的锈蚀率
  • 3.1.1 钢筋的实际锈蚀率
  • 3.1.2 试验通电方法的讨论
  • 3.2 试件锈蚀现象
  • 3.2.1 试件表面的开裂情况
  • 3.2.2 钢筋的锈蚀情况
  • 3.3 大偏心受压试验
  • 3.3.1 大偏心受压构件的破坏形态
  • 3.3.2 大偏心受压构件各阶段荷载值
  • 3.3.3 大偏心受压构件的荷载-挠度关系曲线
  • 3.3.4 大偏心受压构件的荷载-纵向压缩变形曲线
  • 3.3.5 大偏心受压构件的荷载-钢筋应变曲线
  • 3.4 小偏心受压试验
  • 3.4.1 小偏心受压构件的破坏形态
  • 3.4.2 小偏心受压构件各阶段荷载值
  • 3.4.3 小偏心受压构件的荷载-挠度关系曲线
  • 3.4.4 小偏心受压构件的荷载-纵向压缩变形曲线
  • 3.4.5 小偏心受压构件的荷载-钢筋应变曲线
  • 3.5 轴心受压试验
  • 3.5.1 轴心受压构件的破坏形态
  • 3.6 小结
  • 第4章 锈蚀构件的有限元计算方法
  • 4.1 引言
  • 4.2 锈蚀钢筋混凝土构件本构关系
  • 4.2.1 混凝土的本构模型
  • 4.2.2 锈蚀钢筋和混凝土之间局部(τ-s)的本构关系
  • 4.3 钢筋混凝土结构有限元分析模型
  • 4.3.1 钢筋混凝土结构有限元分析模型
  • 4.3.2 单元的选择
  • 4.4 本次ANSYS有限元分析模型说明
  • 4.4.1 单元设置
  • 4.4.2 荷载和位移边界条件
  • 4.4.3 求解设置
  • 第5章 锈蚀钢筋混凝土柱的有限元计算结果分析
  • 5.1 概述
  • 5.2 受压构件的极限承载力
  • 5.3 受压构件的荷载-挠度曲线
  • 5.4 受压构件的荷载-纵向压缩变形曲线
  • 5.5 受压构件的荷载-钢筋应变曲线
  • 5.6 不同锈蚀率对混凝土应力-荷载曲线的影响
  • 5.7 不同锈蚀率对混凝土和钢筋之间的粘结滑移的影响
  • 5.8 小结
  • 第6章 结论和建议
  • 6.1 结论
  • 6.2 建议
  • 致谢
  • 参考文献
  • 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果
  • 相关论文文献

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