基于双G断裂准则的钢筋混凝土结构锈胀寿命预测

基于文献[1]提出的腐蚀钢筋混凝土钢筋锈胀力的公式,利用断裂力学理论推导了锈蚀钢筋混凝土构件裂缝扩展应变能释放率的表达式,应用双G断裂准则对锈蚀钢筋混凝土结构的裂纹扩展寿命进行了预测,分析了裂纹扩展寿命与混凝土强度等级,保护层厚度和钢筋直径的定量关系。结果表明：构件初始裂纹长度时锈胀的起裂、稳定扩展和失稳扩展寿命影响非常严重;钢筋直径和混凝土强度等级的增加会引起裂纹扩展寿命的增加,随着混凝土保护层厚度的增大,裂纹扩展寿命略有下降趋势。因此,为提高混凝土结构的耐久性,合理设置混凝土保护层厚度是至关重要的。     

锈蚀钢筋混凝土矩形梁抗弯刚度研究

钢筋与混凝土之间的粘结力退化是引起锈蚀钢筋混凝土矩形梁抗弯刚度退化的主要因素。研究发现光圆钢筋与混凝土的粘结机理和螺纹钢筋与混凝土的粘结机理有本质区别。在给出不同锈层厚度以及荷载等级下钢筋混凝土矩形梁挠度试验结果的基础上,分析了37根钢筋混凝土矩形梁的抗弯刚度受锈层厚度影响的差异。详细阐述了试验室条件下钢筋混凝土矩形梁的制备过程、电化学加速锈蚀试验的设计依据、以及锈蚀梁静载试验方案。在对锈蚀钢筋混凝土矩形梁挠度试验结果以及《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)计算结果的对比分析基础上,给出了光圆钢筋和螺纹钢筋混凝土矩形梁随锈层厚度变化的刚度退化系数计算建议公式,进而提出了公路混凝土桥梁中锈蚀受弯构件抗弯刚度计算的建议方法,可为既有公路混凝土桥梁耐久性评估提供参考依据。     

钢筋混凝土锈胀裂缝宽度扩展的试验研究

试验研究了钢筋直径、混凝土强度等级、保护层厚度、腐蚀电流、钢筋位置和钢筋类型等因素影响下钢筋混凝土锈胀裂缝扩展规律。结果表明,锈胀裂缝随时间呈线性增大趋势,通过对试验数据的分析提出了锈胀裂缝宽度预测的经验公式。     

钢筋锈蚀率对RC构件粘结性影响的试验研究

为获得钢筋锈蚀率不同的混凝土试件,对钢筋混凝土试件中的钢筋开展电化学快速锈蚀,通过钢筋开槽、内贴应变片的拔出试验,得到了不同位置处的钢筋应变实测值,由此计算出钢筋与混凝土间的粘结应力;探讨了钢筋锈蚀率与粘结应力的关系;绘制出混凝土试件的粘结应力-滑移曲线,并进一步分析了锈蚀率对滑移的影响。     

锈蚀钢筋粘结性能对比试验研究

为研究钢筋锈蚀、钢筋类型和直径对钢筋与混凝土间粘结性能的影响,设计制作了变形钢筋和光圆钢筋混凝土粘结试件,并进行了实验室通电快速锈蚀。通过快速锈蚀两种粘结试件的拔出试验,得到了钢筋与混凝土间粘结应力-滑移曲线,分析了锈蚀率、钢筋直径以及钢筋类型对粘结应力-滑移曲线影响,探讨了不同锈蚀率下两种类型钢筋混凝土粘结试件破坏模式。试验研究表明:光圆钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋锈蚀更敏感,随锈蚀率变化,其最大粘结力及相应的滑移量变化幅度更大;变形钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋直径更敏感,锈蚀率接近的情况下,直径不同,其粘结应力-滑移曲线差异显著。     

钢筋混凝土拱肋锈胀裂缝初步分析

采用弹性力学理论分析了拱肋钢筋锈蚀膨胀临界状态应力场特点,讨论了钢筋混凝土拱中箍筋对于锈胀过程的作用,并给出箍筋截面面积计算公式,结合理论与试验结果分析了拱肋锈胀裂缝的发展趋势。研究表明:弹性理论能较简洁地解释钢筋混凝土拱锈胀裂缝的形成机理。     

钢筋锈蚀对钢筋混凝土圆柱抗震性能的影响

对不同锈蚀程度的钢筋混凝土圆柱进行了低周反复试验,研究了不同轴压比下钢筋锈蚀率对栽钢筋混凝土圆柱承载力、刚度、延性、耗能能力等的影响,并给出了试件的滞回曲线和骨架曲线.试验结果表明:随着钢筋锈蚀率和轴压比的增大,滞回环的面积逐渐减小,试件的刚度、延性和耗能能力逐步降低;当遭受严重腐蚀时,试件可能由塑性破坏转变为脆性破坏.     

沿海普通钢筋混凝土桥梁的腐蚀、防护现状与不锈钢筋应用综述

受海水中氯离子侵蚀,沿海混凝土桥梁在水位变动区、浪溅区的构件使用不久即出现严重钢筋锈蚀、混凝土剥落,导致结构耐久性的降低、甚至失效,影响桥梁安全。通过总结国内外受氯离子侵蚀的钢筋混凝土桥梁腐蚀研究,指出了腐蚀的普遍性和严重性,及设计时未考虑这一问题带来的高额维修费用。现有的混凝土耐久性防护方法是通过改变钢筋周围的环境,延长钢筋开始锈蚀时间或减缓钢筋锈蚀速度,但碳钢的本性决定了现有防护措施无法从根本上解决这一难题。相距约200m在沿海建设的不锈钢筋混凝土桥梁与普通钢筋混凝土桥梁,不锈钢筋混凝土桥梁使用近70年未锈蚀,而普通钢筋混凝土桥梁使用20多年即因钢筋锈蚀而拆除,证明不锈钢筋混凝土在海洋环境具有优异的耐久性。20世纪80年代,不锈钢筋研究逐渐增多,90年代开始在高腐蚀环境的结构中得到了应用,收到了很好的效果,且美英等国已经将不锈钢筋列入钢筋混凝土用钢筋范围。     

锈蚀光圆钢筋混凝土受弯构件受力性能试验研究

进行了21根钢筋混凝土梁试件的试验,考察了钢筋锈蚀程度、钢筋直径等因素对配光圆钢筋混凝土梁力学性能的影响,分析了不同钢筋锈蚀率下混凝土梁破坏形态和承载能力的变化规律,讨论了钢筋-混凝土间黏结退化对构件承载性能的影响。试验结果表明:光圆钢筋的锈蚀致使钢筋截面积减小,拉伸强度降低,从而使锈蚀梁的承载能力下降;另一方面钢筋与混凝土之间的黏结退化也致使受弯结构的力学性能退化,但在钢筋达到屈服的条件下,钢筋与混凝土间黏结退化不是致使结构承载力降低的主要因素,对构件屈强比等性能也未产生显著影响。     

钢筋混凝土桥梁的腐蚀研究与防护

介绍了钢筋混凝土桥梁的腐蚀机理和影响因素;基于锈蚀钢筋的拉伸试验和劣化混凝土的轴心抗压试验,分析了钢筋混凝土构件的腐蚀对桥梁力学性能和结构性能(包括钢筋与混凝土的粘结、承载力、破坏形式等)的影响;在此研究基础上提出了桥梁结构的防腐与防护措施,对钢筋混凝土桥梁的状态评估与维护管理具有重要意义。     

桥梁护筋混凝土的研究

针对我国公路钢筋混凝土桥梁防腐蚀的现状调查，提出了掺用阻锈剂，高效效水剂或防水剂及混事材料的高抗钢筋锈蚀护筋混凝土的基本概念，特征及性能要求，归纳了国内外钢筋混凝土桥梁在混凝土材料，设计和施工几方面采用的防止钢筋锈蚀的基本技术措施。     

氯蚀环境下钢混沉管隧道结构时变性态研究

作为重大公共交通基础设施,跨海沉管隧道需具备良好的耐久性能,但在海洋氯蚀环境下隧道结构寿命预测及结构服役时变演化特性方面的研究尚存不足。为此,根据氯离子在混凝土中的扩散规律及钢筋混凝土的氯蚀机理,推导了基于正常使用极限状态的沉管隧道钢筋混凝土衬砌在氯蚀环境下的寿命预测计算模型,并根据相关规范细化了该预测模型的主要参数。在此基础上进一步推导建立了隧道结构钢筋锈蚀率和混凝土弹性模量衰减的时变模型,用于计算不同服役时长下隧道结构钢筋和混凝土的材料参数并作为有限元模型的输入参数。最后,将隧道寿命预测模型及结构时变模型应用于大连某钢混沉管隧道工程,预测该隧道的服役寿命,并分析隧道衬砌材料及结构力学性态随服役时长的时变特性。研究结果表明：①隧道钢筋锈蚀率和混凝土弹性模量衰减率随腐蚀时长均呈现三折线加速上升;②随着服役(氯蚀劣化)时长增加,沉管隧道拱顶跨中位置的内力(弯矩、轴力)逐渐减小,而沉降变形逐步增加;③沉管结构塑性区先出现在结构受拉部位,且在混凝土表面锈蚀胀裂前塑性区基本未发生扩大,而在混凝土表面被钢筋锈蚀胀裂后开始逐步扩大,并在结构受压部位出现塑性区;④在沉管结构受压部位出现塑性区前结构受压部位的最大Mises应力随服役时长不断增加,而在结构受压部位出现塑性区后结构的最大Mises应力加速下降。     

某钢筋混凝土桥钢筋锈蚀产生原因及修补方法

介绍某钢筋混凝土桥钢筋锈蚀情况,分析钢筋锈蚀产生的原因,说明混凝土碳化和梁体裂缝对钢筋锈蚀的影响,并提出钢筋锈蚀的修补方法.     

基于时变可靠度理论的钢筋混凝土桥梁安全性评估

该文介绍了一种钢筋混凝土桥梁安全性评估的方法。在对既有桥梁安全性评估时,根据钢筋混凝土桥梁特有的性质,对其进行可靠度计算分析。考虑了钢筋混凝土桥梁在使用过程中混凝土碳化、钢筋锈蚀引起的结构抗力退化,建立结构抗力退化模型。再根据评估基准期的不同,建立了时变荷载效应模型。最后运用JC法计算结构可靠度指标,以评估既有桥梁的结构可靠度。     

海水侵蚀环境下混凝土力学性能劣化试验

以人工海水为侵蚀介质,采用加速腐蚀试验,对设计强度等级为C35的混凝土试件进行了0、10、20、30、40、50、60次干湿循环试验,检测了海水侵蚀作用对混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量及应力-应变关系的影响.试验结果表明,混凝土随着干湿循环次数的增多,其表观质量和力学性能均呈现出不同程度的下降趋势.建立了混凝土随侵蚀循环次数变化的抗压强度折减模型、抗拉强度折减模型和弹性模量的折减模型,为进一步开展混凝土结构在侵蚀离子作用下的力学性能劣化机理与计算模型的研究提供了依据.     

锈蚀钢筋混凝土结构可靠性与寿命预测

目前钢筋混凝土结构可靠度研究大多数没有考虑钢筋锈蚀的影响。从考虑钢筋面积的降低,建立锈蚀钢筋混凝土结构抗力的模型,应用结构可靠性分析的简化方法计算结构的可靠度来评估混凝土结构可靠度。通过分析,还可以进行目标可靠度下的寿命预测。     

钢筋混凝土中钢筋腐蚀原理的研究

在混凝土中 ,最能影响其耐久性的因素莫过于钢筋的腐蚀 ,由于钢筋的腐蚀而引起的混凝土耐久性的降低在混凝土中占有相当的比重。该文从钢筋腐蚀的原因出发 ,根据电化腐蚀理论 ,讨论了氯盐及碳化对钢筋产生腐蚀的机理 ,为有效保护钢筋提供了更为清晰的理论依据。     

海洋环境下混凝土结构保护层厚度问题的研究

从钢筋混凝土裂缝形成的原因,探索了钢筋混凝土保护层的厚度对裂缝宽度的影响,为了限制裂缝宽度,保护层不宜过大;考虑海上桥梁钢筋混凝土结构所处的环境,探索钢筋锈蚀2个重要原因,并且确立氯离子的渗透作用是决定保护层最小厚度的主要因素,并以杭州湾跨海大桥为例,最后得出海洋环境下钢筋混凝土结构的合理保护层厚度。     

不同腐蚀率下钢筋混凝土梁的疲劳S-N曲线研究

钢筋混凝土梁中钢筋腐蚀对疲劳的影响不容忽视,针对目前不同腐蚀下钢筋混凝土梁疲劳性能研究较少的情况,介绍了4种疲劳寿命评估方法,并以名义应力疲劳寿命评估法为理论基础,对国内以前做的部分钢筋混凝土梁疲劳试验结果进行了分析,采用应力幅作为钢筋混凝土梁的疲劳参数,取保证概率为95%,拟合了4种不同腐蚀下钢筋混凝土梁的疲劳S-N曲线,并进行对比分析,可为相关研究提供一定的参考。     

腐蚀钢筋混凝土构件斜截面承载能力分析

钢筋混凝土构件中箍筋腐蚀对其承载力的影响不容忽视,针对目前开展斜截面受力性能研究较少的情况,以无腹筋梁的梁拱作用共同抗剪理论为基础,进一步扩展到有腹筋梁,研究了箍筋锈蚀对钢筋混凝土构件开裂荷载和斜截面承载能力的影响,综合考虑现有试验,发展了箍筋锈蚀后的构件抗剪承载力计算方法,并将理论值和试验值进行了对比。结果表明：箍筋腐蚀对钢筋混凝土构件开裂荷载的影响并不是简单的线性增长关系;由本文方法得出的计算值与试验结果较为接近,可为相关研究提供一定的参考。