锈蚀钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

论文摘要

钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的主要因素之一。在实际工程中钢筋混凝土梁不仅承受静荷载或重复荷载作用,还可能承受反复荷载作用。为了研究钢筋混凝土梁在钢筋锈蚀后的抗弯性能,本文先通过对16根钢筋混凝土梁进行电解液加速腐蚀试验,进而对加速腐蚀试验得到的锈蚀梁以及4根未腐蚀梁进行重复荷载下抗弯承载力试验,建立了重复荷载与锈蚀梁的抗弯承载力计算模型,以及锈蚀梁开裂弯矩、抗弯刚度退化计算模型。研究了重复荷载下钢筋腐蚀率对混凝土梁裂缝发展、跨中挠度、刚度、承载力与破坏机理的影响。通过理论分析建立重复荷载下锈蚀梁抗弯承载力计算模型、开裂弯矩计算模型、刚度计算模型以及反复荷载下锈蚀梁抗弯承载力计算模型。将研究锈蚀对钢筋与混凝土粘结性能的影响作为切入点,建立了反复荷载与锈蚀梁的抗弯承载力计算模型。最后列举了各国规范在防止钢筋锈蚀方面所做的规定,并介绍了几种常用的防止钢筋锈蚀的技术措施。得出以下主要结论:(1)在钢筋轻度腐蚀下,粘结应力的变化对承载力的影响是正方向的,粘结应力提高幅度增加越大,承载力增长越多。(2)无论是重复还是反复荷载,当锈蚀率较低小于2%时,承载力有所上升;而锈蚀率大于2%时,承载力开始下降。(3)钢筋腐蚀率达到5%时,锈蚀梁抗弯承载力相对于不腐蚀钢筋混凝土梁的粘结应力仍然有所上升。(4)轻度腐蚀下(低于5%),梁的开裂弯矩有所增大;当腐蚀率较高时,这种有利影响逐渐消失;腐蚀率进一步提高(高于5%),开裂弯矩逐渐减小。(5)法拉第定律用于电解液加速腐蚀试验计算通电时间时,箍筋由于保护层厚度小而优先腐蚀,纵筋实际腐蚀率会偏低,因此需要适当延长通电时间。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 混凝土结构耐久性问题的研究意义
• 1.2 混凝土结构耐久性的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 钢筋锈蚀问题的研究现状
• 1.3.1 钢筋腐蚀的危害
• 1.3.2 混凝土中钢筋腐蚀的条件
• 1.3.3 造成钢筋腐蚀的主要原因
• 1.3.4 锈蚀钢筋混凝土梁的研究方法
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 RC 梁加速腐蚀试验
• 2.1 电解液加速腐蚀的理论依据
• 2.1.1 钢筋腐蚀机理
• 2.1.2 法拉第定律及其应用
• 2.2 加速腐蚀试验
• 2.2.1 钢筋混凝土梁试件制作
• 2.2.2 通电时间计算
• 2.2.3 通电腐蚀试验
• 2.2.4 试验结果及分析
• 2.3 小结
• 第三章 锈蚀RC 梁重复加载试验
• 3.1 重复荷载对构件性能的影响
• 3.2 试验准备及加载制度
• 3.2.1 试验设计及准备
• 3.2.2 加载制度
• 3.3 试验过程
• 3.3.1 荷载—挠度曲线及裂缝开展
• 3.3.2 跨中截面应变分布
• 3.4 小结
• 第四章 重复荷载下锈蚀RC 梁弯曲性能
• 4.1 抗弯承载力退化
• 4.1.1 现有锈蚀梁承载力计算方法
• 4.1.2 锈蚀梁重复加载试验荷载—挠度分析
• 4.1.3 腐蚀率对承载力的影响
• 4.1.4 与现有承载力计算公式的对比
• 4.2 开裂弯矩退化
• 4.3 刚度退化
• 4.3.1 钢筋截面积减小的影响
• 4.3.2 粘结退化的影响
• 4.3.3 锈蚀梁刚度计算
• 4.4 小结
• 第五章 反复荷载下锈蚀RC 梁承载力计算
• 5.1 反复荷载下锈蚀RC 构件研究现状
• 5.2 重复荷载下粘结应力对承载力的影响
• 5.3 反复荷载下粘结应力对承载力的影响
• 5.4 反复荷载下锈蚀RC 梁承载力计算公式
• 5.5 小结
• 第六章 限制混凝土中钢筋锈蚀的措施
• 6.1 氯离子诱导钢筋腐蚀的机理
• 6.1.1 氯离子的侵入与扩散
• 6.1.2 氯离子扩散系数
• 6.1.3 引起钢筋开始锈蚀的氯离子浓度
• 6.2 各国规范对防止钢筋锈蚀的规定
• 6.2.1 环境类别分类
• 6.2.2 氯离子含量限值
• 6.2.3 最小保护层厚度
• 6.3 防止混凝土中钢筋锈蚀的技术措施
• 6.3.1 高性能混凝土
• 6.3.2 电化学保护
• 6.3.3 阻锈剂
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表的论文