鋼筋銹蝕對混凝土梁構(gòu)件力學(xué)行為影響的研究.pdf

1、鋼筋銹蝕是影響混凝土梁構(gòu)件耐久性的最重要因素之一。鋼筋銹蝕不僅導(dǎo)致鋼筋自身有效面積減少和力學(xué)性能下降，還將導(dǎo)致混凝土保護層開裂和鋼筋與混凝土粘結(jié)性能退化，最終導(dǎo)致混凝土梁構(gòu)件產(chǎn)生一系列的力學(xué)行為劣化，如:破壞模式轉(zhuǎn)變、承載能力下降、延性降低等。為了保證混凝土結(jié)構(gòu)服役階段的安全性，開展鋼筋銹蝕對混凝土梁構(gòu)件力學(xué)行為影響的研究是十分必要的。
　　 本文的研究工作主要沿著以下兩方面開展:
　　 1.通過21根銹蝕鋼筋混凝土梁的

2、試驗研究，重點考查鋼筋銹蝕對混凝土梁的破壞模式、承載能力等方面所產(chǎn)生的影響，揭示鋼筋銹蝕程度的發(fā)展對混凝土梁力學(xué)行為劣化過程的影響機理;
　　 2.通過15根銹蝕空心板鉸縫的試驗研究，重點考查鉸縫鋼筋銹蝕造成的鉸縫損傷對鉸縫兩側(cè)連接的空心板的協(xié)同工作的影響。在此基礎(chǔ)上，對鉸縫結(jié)構(gòu)狀態(tài)劣化與空心板橋面結(jié)構(gòu)協(xié)同工作性之間的關(guān)系進行研究。
　　 本文所完成的主要成果如下:
　　 1.基于混凝土梁結(jié)構(gòu)基本理論，建立了縱筋

3、粘結(jié)滑移和縱筋粘結(jié)未滑移兩種情況下的銹蝕混凝土梁受彎、受剪承載力計算公式，對銹蝕混凝土梁隨縱筋、箍筋銹蝕程度的發(fā)展可能產(chǎn)生的破壞模式進行了討論和分析;
　　 2.設(shè)計了四組不同剪跨比、不同配箍率的混凝土試驗梁。首先采用通電法對梁內(nèi)縱筋、箍筋進行加速銹蝕，進而進行靜載試驗。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn):①鋼筋未銹蝕時彎曲破壞的梁，隨著縱筋、箍筋銹蝕程度的發(fā)展，依次出現(xiàn)了剪壓、粘結(jié)-剪壓破壞（銹蝕梁發(fā)生由于縱向受力鋼筋銹蝕而導(dǎo)致的粘結(jié)撕裂破壞）。②

4、鋼筋未銹蝕時剪壓破壞的梁，隨著鋼筋銹蝕程度的發(fā)展，出現(xiàn)粘結(jié)-剪壓破壞;
　　 3.試驗分析發(fā)現(xiàn)，鋼筋銹蝕程度的發(fā)展將導(dǎo)致混凝土梁產(chǎn)生破壞模式的轉(zhuǎn)變:①試件縱筋銹蝕程度不大時，隨著箍筋銹蝕程度的增加，導(dǎo)致試件受剪抗力低于受彎抗力，混凝土梁由彎曲破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榧魤浩茐?②隨著鋼筋銹蝕程度的增加，特別是縱筋銹蝕較嚴重的情況下，由于受拉縱筋與混凝土的粘結(jié)性能遭到嚴重破壞，銹蝕縱筋與混凝土間的粘結(jié)強度成為導(dǎo)致構(gòu)件破壞的控制原因，混凝土梁由剪壓

5、破壞轉(zhuǎn)變?yōu)檎辰Y(jié)-剪壓破壞;
　　 4.研究結(jié)果表明:當(dāng)粘結(jié)強度足以保證銹蝕鋼筋與混凝土的共同工作時，構(gòu)件發(fā)生材料強度破壞;當(dāng)粘結(jié)強度由于銹蝕不能保證銹蝕鋼筋與混凝土的共同工作時，構(gòu)件發(fā)生粘結(jié)失效破壞;
　　 5.通過分析研究，得到隨縱筋、箍筋銹蝕程度發(fā)展的銹蝕混凝土梁破壞模式轉(zhuǎn)變條件，揭示了混凝土彎剪構(gòu)件隨鋼筋銹蝕程度發(fā)展的破壞規(guī)律;
　　 6.研究結(jié)果表明，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)縱筋直徑越大或混凝土強度越低時，鋼筋銹蝕對

6、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生滑移失效越為敏感，基于研究結(jié)果提出銹脹裂縫寬度的建議限值;
　　 7.通過對試驗梁的受力變形特點的分析，對銹蝕混凝土梁的跨中變形進行了分析計算。通過與試驗實測數(shù)據(jù)的比較，進一步驗證了本文所推斷的試驗梁破壞類型的正確性;
　　 8.基于本研究成果，對現(xiàn)行的JTG D62-2004和JTJ267-98中的有關(guān)鋼筋配置條文進行了分析，提出了惡劣服役環(huán)境下混凝土梁最小配筋的取值建議:JTG D62-2004規(guī)范的最小鋼筋

7、量配置是基本合適的，而JTJ267-98規(guī)范給定的鋼筋量配置應(yīng)適當(dāng)提高;
　　 9.分析了鉸縫鋼筋銹蝕造成的鉸縫結(jié)構(gòu)損傷，基于損傷力學(xué)基本原理，定義了反映鉸縫兩側(cè)空心板肢撓度差異的空心板協(xié)同工作系數(shù)φ?；谟嘘P(guān)規(guī)范，對其取值的合理范圍進行了討論;
　　 10.基于因素分析法，建立了φ的計算表達式，并根據(jù)試驗結(jié)果回歸確定了該表達式中的待定參數(shù)。廣泛驗證的結(jié)果表明，該表達式可以表征鉸縫結(jié)構(gòu)性能變化對空心板協(xié)同工作性的影響程度