受腐蝕鋼筋混凝土墩柱的性能退化研究.pdf

1、海工混凝土結(jié)構(gòu)因處于氯離子濃度高的環(huán)境中且預(yù)期使用年限長,在服役過程中可能會受到不同程度的銹蝕損傷而導(dǎo)致性能退化,性能變化之后的結(jié)構(gòu)在外荷載作用下可能會脫離預(yù)期要求而造成嚴(yán)重的危害,故研究受腐蝕鋼筋混凝土墩柱性能退化具有重要的工程意義。本文通過制作8根混凝土墩柱試件,試驗(yàn)研究了腐蝕鋼筋混凝土墩柱承受不同形式荷載作用下的性能變化,并基于擴(kuò)展有限元法(XFEM)和混凝土黏聚力模型運(yùn)用軟件ABAQUS對鋼筋非均勻銹蝕膨脹保護(hù)層混凝土銹脹開裂的

2、過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究初始損傷裂縫、混凝土強(qiáng)度、保護(hù)層厚度及鋼筋直徑對保護(hù)層內(nèi)裂紋萌生、擴(kuò)展及混凝土力學(xué)性能的影響,通過試驗(yàn)和數(shù)值分析研究,得出以下主要結(jié)論:
　　(1)水平荷載往復(fù)作用下,鋼筋銹蝕對墩柱的開裂荷載基本沒有影響,而對墩柱的屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度有一定影響,較小銹蝕率對試件的極限承載能力影響不明顯;銹蝕率較大的試件降低程度相當(dāng)顯著,縱筋銹蝕率7.16％、箍筋銹蝕率18.27%的試件平均承載能力降低了11.5%,縱筋銹蝕

3、率為8.00%、8.41%、7.96%,箍筋未銹的試件,其對應(yīng)的平均極限承載能力分別下降了8.3%、8.3%和6.7%。
　　(2)水平往復(fù)荷載作用下墩柱的荷載-位移曲線在正、負(fù)方向上呈不對稱狀,而同一試件中,縱筋銹蝕嚴(yán)重一側(cè)的屈服荷載與極限荷載較另一側(cè)更高,甚至與未銹蝕試件的承載能力相當(dāng),主要是鋼筋銹蝕不均勻和螺旋箍筋共同作用的結(jié)果。
　　(3)鋼筋銹蝕使墩柱提早進(jìn)入屈服,而箍筋良好的約束作用使墩柱極限位移基本保持不變,故

4、在一定銹蝕程度內(nèi),鋼筋銹蝕能較大程度地提升螺旋箍筋墩柱的延性;但降低了滯回耗能能力,銹蝕率越大,降低越明顯,特別是縱筋(7.16%)、箍筋(18.27%)均銹蝕嚴(yán)重的試件,其耗能能力較未銹蝕試件下降了16.7%。
　　(4)軸向重復(fù)荷載快速加載作用對腐蝕墩柱性能沒有顯著影響,而保護(hù)層混凝土銹脹開裂導(dǎo)致鋼筋、混凝土之間應(yīng)變不協(xié)調(diào)。
　　(5)采用XF EM與混凝土黏聚力本構(gòu)模型能有效模擬保護(hù)層銹脹開裂的全過程而避免網(wǎng)格重劃分,