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普通钢筋混凝土结构中钢筋的致命弱点是耐腐蚀性差,不仅降低了结构的使用寿命且会导致结构功能的严重退化。不锈钢钢筋配置于混凝土中可抵抗腐蚀,提高耐久性,减少维修和维护费用,因而近年来在欧、美、日等国家的钢筋混凝土结构尤其是桥梁结构中得到了较多的应用。目前对于不锈钢钢筋混凝土的研究主要还集中在不锈钢钢筋本身的材料性能及其在混凝土中的抗腐蚀性能上,而对于不锈钢钢筋混凝土构件的力学性能,特别是抗震性能的研究较少。本文对不锈钢钢筋混凝土梁的抗震性能进行了较为系统的研究。
本文对三根主筋为S2304的不锈钢钢筋混凝土梁和一根HRB400普通钢筋混凝土梁进行了低周反复拟静力试验,对试件从开裂、屈服到破坏的整个试验过程进行观察分析,确定试件的破坏形态,探讨试件破坏机理;依据试验结果,分别从滞回曲线、骨架曲线、钢筋应变、延性、刚度退化、耗能能力等方面对不锈钢钢筋混凝土梁的抗震性能进行分析。
通过试验结果分析及理论分析得出的主要结论有:
1.普通钢筋混凝土梁进入塑性后,滞回环基本呈弓形,“捏拢现象”明显。
2.与普通钢筋混凝土梁相比,不锈钢钢筋混凝土梁进入塑性后,滞回环基本呈梭形,且较饱满,但加载后期,加载曲线上也会出现反弯点,出现捏拢现象,且随荷载增大捏拢现象越明显;不锈钢钢筋混凝土梁在初始阶段刚度退化较快,达到极限荷载后,刚度退化较平缓;总耗能是普通钢筋混凝土梁的两倍左右,能量耗散系数是普通钢筋混凝土梁的1.75倍;正反方向位移延性系数分别是普通钢筋混凝土梁的1.4倍和1.2倍。由此可知,S23O4不锈钢钢筋混凝土梁较普通钢筋混凝土梁表现出良好的抗震性能,可用于抗震结构设计。
3.随着配箍率的提高,不锈钢钢筋混凝土梁刚度退化减缓,位移延性系数增大,滞回曲线更丰满,延性提高,耗能增大,抗震性能更好。
4.混凝土强度的提高对刚度衰减没有明显影响,但承载力及总耗能增大,位移延性系数降低,呈脆性破坏。