单调及重复荷载作用下锈蚀钢筋混凝土粘结性能试验研究

发布时间：2018-03-01 19:47

本文关键词： 钢筋混凝土结构纵筋箍筋锈蚀率粘结强度滑移质量损失率锈胀裂缝宽度重复加载模型　出处：《浙江大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：粘结是钢筋和混凝土之间一种复杂的相互作用,其对构件的开裂、内力分布、挠度以及地震作用下的滞回性能等有重要的影响。良好的粘结可以使钢筋混凝土构件充分发挥其力学性能并保证其耐久性能。然而,钢筋混凝土结构在长期服役过程中,由于氯盐侵蚀或混凝土碳化等因素影响,混凝土内部钢筋逐渐锈蚀并引发保护层锈胀开裂,这将进一步导致粘结性能发生劣化。作为钢筋混凝土最基本的属性,粘结性能变差将直接导致钢筋混凝土结构出现变形增大、承载力降低等一系列不利现象。因此,深入研究锈蚀钢筋与混凝土之间粘结性能的劣化规律对于准确评估锈蚀钢筋混凝土结构的力学性能和服役性能具有重要意义。本文针对变形钢筋与普通混凝土之间的粘结滑移性能开展了系统的研究,具体研究内容如下:(1)基于梁端式试件开展了不同保护层厚度以及箍筋间距的梁端式拔出试验,研究了变形钢筋与普通混凝土之间的粘结滑移性能。对实测粘结应力-滑移曲线以及文献中试验数据进行了系统的分析,深入讨论了粘结应力-滑移曲线上升段和下降段的粘结滑移机理,提出了表征保护层及箍筋综合约束能力的参数K。以约束参数K为控制变量,给出了粘结破坏模式的判别方法以及峰值滑移量的估算公式,最后建立了由约束参数K决定的局部粘结应力-滑移本构关系模型。(2)基于钢筋混凝土梁试件开展了不同纵筋锈蚀率和不同箍筋间距的梁式粘结试验,重点分析了保护层厚度、箍筋以及腐蚀电流密度对粘结强度劣化规律的影响机理,基于本文及文献中大量试验数据建立了由外部约束决定并考虑腐蚀电流密度影响的粘结强度退化模型;最后探讨了钢筋混凝土梁力学性能劣化规律与粘结性能劣化规律之间的关系。(3)基于一系列纵筋及箍筋一起锈蚀的偏心拔出试件,研究了混凝土保护层的锈胀开裂模式以及粘结强度的劣化规律。通过设置不同的纵筋锈蚀率、箍筋锈蚀率、保护层厚度以及箍筋间距并与纵筋单独锈蚀的试验结果相比较,获得了箍筋锈蚀对纵向锈胀裂缝宽度和粘结强度的影响规律;基于本文试验结果,提出了横向锈胀裂缝表面宽度预测公式和以箍筋平均质量损失率为变量的粘结强度折减系数;最后建立了综合考虑纵筋锈蚀、箍筋锈蚀率等因素的粘结强度退化模型。(4)基于一系列仅纵筋发生锈蚀的偏心拔出试件,比较了不同保护层厚度、不同箍筋间距条件下纵向锈胀裂缝表面宽度随纵筋锈蚀率的增长规律以及粘结强度随表面裂缝宽度的劣化规律,揭示了纵筋质量损失率、保护层锈胀裂缝表面宽度以及粘结强度三者之间的潜在联系。利用本文建立的横向裂缝宽度预测模型以及反映箍筋锈蚀影响的粘结强度折减系数,推导得到了以纵向锈胀裂缝表面宽度、横向裂缝表面宽度为控制变量的锈蚀钢筋混凝土粘结强度预测模型。(5)基于一系列仅纵筋发生锈蚀的偏心拔出试件,比较了单调加载与重复加载下粘结强度以及粘结应力-滑移曲线特征随纵筋锈蚀率的变化规律,探究了应力水平、重复加载次数以及纵筋质量损失率对残余滑移增长规律的影响,建立了不受钢筋锈蚀影响的残余滑移的累积增长经验公式。利用残余滑移累积增长经验公式,推导得到了普通及锈蚀钢筋混凝土重复荷载作用后的局部粘结应力-滑移本构关系模型以及粘结疲劳寿命预测模型。基于疲劳寿命预测模型,进一步获得了钢筋锈蚀对粘结疲劳寿命的影响规律。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU375

【参考文献】