海洋氯化物环境下纵向钢筋非均匀锈蚀对偏心受压柱力学性能的影响

发布时间：2020-03-28 01:22

【摘要】：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。
【图文】：

混凝土结构

第一章绪论逡逑１．１研究背景及意义逡逑随着十九世纪二十年代波特兰水泥的诞生，混凝土逐渐成为人类使用最广泛逡逑的材料。通过钢筋补强得到的ＲＣ结构能够将钢筋和混凝土有效结合在一起，取逡逑长补短，能充分发挥二者的材料性能，加之其材料来源广泛、可塑性高、整体性逡逑好、施工简易、结构阻尼大并具有良好的耐久性等优点，逐渐成为最主要的结构逡逑形式。自从２００１年我国加入ＷＴＯ以后，经济持续高速发展，城市建设速度不逡逑断加快，混凝土用量与日俱增。从２００９年开始我国的水泥产量占世界总产量的逡逑百分比己超过５０°／。，到２０１４年更是达到了峰值２４．８亿吨［１］，占比５９．３％，俨然逡逑成为世界第一的水泥生产和消耗大国。从人均水泥消耗量来看，２０１４年达到了逡逑惊人的１８１１ｋｇ／人，仅次于海湾的石油国家沙特阿拉伯。与世界各发达国家的峰逡逑值相比，也超过２？３倍，由此可见ＲＣ结构在我国使用的普遍性和重要性。逡逑

钢筋图,钢筋

（ａ）混凝土表面锈胀开裂逦（ｂ）混凝土表面腐蚀严重甚至脱落逡逑图１．１混凝土结构腐蚀严重逡逑过去人们一直认为混凝土是一种耐久性非常好的材料，无须对其进行定期维逡逑护即可长期使用，，所以在设计和施工过程中更加关注其适用性和安全性，而忽视逡逑了上述性能在时间轴上的变化即耐久性能。随着混凝土使用范围的扩大，ＲＣ建逡逑筑不可避免地面临更为严酷的服役环境，再加上砂石等优质骨料的枯竭、施工过逡逑程中过分追求效率而导致的施工质量管理不善以及后期维护管理懈怠带来的劣逡逑化进程加速等原因，近年来在设计使用寿命到来之前ＲＣ结构的诸性能大幅下降逡逑的早期劣化现象在国内外层出不穷。混凝土结构一旦发生劣化，其安全性和适用逡逑１逡逑
【学位授予单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375

【参考文献】