混凝土中的钢筋锈蚀问题日益突出,锈蚀使钢筋混凝土结构的性能逐渐退化,考虑锈蚀损伤对在役结构的抗震性能进行评估对于减轻地震灾害具有重大的实际意义。为此,论文采用试验研究、有限元模拟与理论分析相结合的方法,对钢筋锈蚀引起的结构性能退化与在役损伤结构的抗震性能评估进行了系统的研究。 从钢筋锈蚀对混凝土保护层约束力与钢筋表面状况的影响入手,通过理论分析,提出了钢筋锈胀力和保护层最大剩余约束力的确定方法;基于现有的试验研究,给出了锈蚀钢筋表面摩擦系数以及胶着与咬合综合作用力的取值;对锈蚀钢筋与混凝土的粘结作用机理进行了力学分析,建立了能够综合考虑钢筋锈蚀程度、保护层厚度、钢筋直径、混凝土强度、铁锈体积膨胀率的极限粘结强度模型,模型分析结果与试验吻合较好。 对锈蚀无粘结钢筋混凝土受弯构件进行了模拟试验与有限元分析,系统分析了严重锈蚀混凝土构件中钢筋应力水平的主要影响因素;结果表明,截面配筋指标可综合反映混凝土强度和截面配筋率对受拉钢筋应力水平的影响;并建立了基于截面配筋指标的受拉钢筋强度利用系数计算公式。在此基础上,对一般锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力的退化机理进行了深入分析,综合考虑钢筋锈蚀程度和截面配筋指标的影响,提出了概念明确、通用性强的抗弯承载力计算方法,并与大量试验结果进行了分析对比,吻合较好。 分析了锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的影响因素,明确了锈蚀引起粘结力退化使裂缝间受拉钢筋应变趋于均匀和钢筋应变与混凝土应变不协调是影响锈蚀混凝土梁抗弯刚度计算模型建立的关键因素;抛弃传统的平截面假定,采用刚度解析法对粘结力退化后构件截面刚度进行了理论分析,采用综合应变系数考虑裂缝间钢筋应变趋于均匀和应变不协调的影响,建立了锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算模型,并通过有限元数值分析,确定了综合应变系数与粘结强度退化系数的关系;模型计算结果与试验结果吻合较好。 考虑到在役结构的后续使用期往往小于其设计使用期,提出应按照与结构原设计等地震风险水平的原则确定在役结构评估用抗震设防标准,并结合现行规范的抗震设防水平,分析给出了不同后续使用期内结构评估用三水准烈度、评估用地震加速度和评估用地震影响系数的取值方法。为便于在役结构的随机地震反应分析,提出了基于现行抗震设计规范的随机地震动模型参数确定方法。