论文部分内容阅读
钢筋混凝土(本文简称RC)结构耐久性越来越受到国内外工程界的关注,海洋氯化物环境下氯离子的侵蚀导致的混凝土内部钢筋锈蚀成为RC结构的主要劣化现象之一。在实际工程中,由于结构服役环境的复杂性,RC柱内部的纵向钢筋锈蚀程度往往不同,呈局部、非连续、非对称的非均匀锈蚀。现阶段关注钢筋非均匀锈蚀对RC柱压弯性能的研究较少。鉴于此,本文采用实验调查与数值模拟相结合的方式对单侧锈蚀RC柱力学性能的退化机理展开研究,并尝试对锈蚀RC柱的压弯承载力做定量评价。本研究的实验调查以大小偏心、钢筋锈蚀分布以及钢筋锈蚀程度等为实验参数设计了 13根试验柱,采用电化学方法模拟钢筋锈蚀,通过偏心加载试验对锈蚀RC柱的压弯性能进行调查。在实验调查的基础上,本文还通过有限元分析软件DIANA对试验柱进行模拟,数值模拟在一定程度上再现了实验现象。基于实验调查和数值模拟结果,在本研究范围内,得出以下有益的结论:(1)钢筋锈蚀导致混凝土发生锈胀开裂,锈胀裂缝的总裂缝宽度随钢筋锈蚀失重率的增加而增长。根据二者的相关关系提出二次回归公式,为现场混凝土结构损伤评价体系的建立积累了基础研究数据。(2)对于大偏心受压柱,受拉钢筋锈蚀导致的有效截面减小降低了钢筋的名义屈服强度,直接引起承载能力下降。受拉钢筋锈蚀导致的粘结退化还可能引起以下后果:i)降低试件的受弯开裂荷载,减少试件的受弯裂缝数量;ii)粘结退化导致钢筋和混凝土之间的协同工作能力受损,致使试件的刚度降低,弯曲变形向跨中集中。(3)对于大偏心受压柱,受压钢筋锈蚀导致的锈胀裂缝使压区混凝土力学性能受损,降低了试件峰值后的延性。受压钢筋锈蚀越严重,延性越差,其破坏模式有向脆性破坏转变的趋势。(4)对于小偏心受压柱,试件的承载力主要受受压钢筋锈蚀的影响,其锈蚀程度越大,承载力越小;受拉钢筋锈蚀导致的粘结失效使受弯变形向跨中集中,而受压钢筋锈蚀导致的锈胀裂缝使压区混凝土力学性能受损,上述结果都会使试件破坏时的压溃区域增大,破坏更加严重。(5)在中等锈蚀程度(在本研究中锈蚀失重率约为5%)情况下,偏心受压柱在加载过程中基本满足平截面假定。因此,仍然可以继续使用传统压弯理论对锈蚀RC柱的压弯性能进行评价。(6)通过借鉴Abul K.Azad和Mohammed A.Al-Osta两位学者的两步法定量评价单侧锈蚀RC柱的承载力。根据实验结果回归得到大小偏压折减系数,并通过相关研究数据验证了其适用性。