不锈钢钢筋混凝土梁振动疲劳剩余承载力试验研究

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钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀是导致结构破坏失效的重要因素。利用不锈钢钢筋代替普通钢筋成为解决钢筋锈蚀问题的新方向,不锈钢钢筋良好的抗腐蚀性提高了结构服役年限。另外,目前关于疲劳问题研究主要集中于构件的疲劳寿命和最终破坏形式,关于振动疲劳问题和构件剩余承载力演化问题研究较少。本课题对不锈钢钢筋混凝土梁进行振动疲劳加载,研究构件剩余承载力问题。本文对不锈钢钢筋和普通钢筋混凝土梁进行静力抗弯试验,对比钢筋种类、钢筋直径对试件梁抗弯性能的影响,通过振动疲劳试验对比分析构件跨中挠度、裂缝发展规律,基于振动疲劳试验进行剩余承载力试验,研究振动疲劳次数、钢筋种类对试件梁承载力、钢筋应变、挠度和裂缝结果的影响。主要结论如下:(1)构件极限承载力条件下,不锈钢钢筋应变是普通钢筋的1.93倍。不锈钢钢筋跨中挠度增量是同直径普通钢筋的1.97倍。(2)不锈钢钢筋混凝土梁开裂滞后,不锈钢钢筋混凝土梁试验承载力约为同直径普通钢筋混凝土梁的1.54倍,大直径不锈钢钢筋承载力是小直径的1.59倍。同条件下不锈钢钢筋混凝土梁最大裂缝宽度比普通钢筋混凝土梁略大。(3)不锈钢钢筋疲劳损伤累积、挠度变化、刚度衰减主要集中于加载前期,普通钢筋则持续整个加载过程,不锈钢钢筋残余挠度比普通钢筋少,刚度退化慢。相同加载次数,不锈钢钢筋混凝土梁内部损伤累积比普通钢筋少。(4)不锈钢钢筋混凝土梁振动疲劳50万次的剩余承载力比振动100万次和200万次试件的剩余承载力提高约3.84%,相同直径、相同振动疲劳次数,不锈钢钢筋剩余承载力是普通钢筋的1.67倍。(5)振动疲劳次数越少,钢筋残余应变和残余挠度越少,剩余承载力试验不锈钢钢筋应变、挠度储备越大,相同振动疲劳次数、相同钢筋直径,剩余承载力试验钢筋应变储备约为普通钢筋的2.41倍,剩余承载力试验挠度储备约为普通钢筋的2.17倍,振动疲劳次数越多,既有裂缝发展越明显,最大裂缝宽度越大,振动疲劳损伤程度越高。(6)对比静力抗弯试验,构件承载力均有降低,振动疲劳次数越少,剩余承载力越多,承载力、钢筋应变、挠度退化比例越少,最大裂缝宽度越小,相同振动疲劳次数,不锈钢钢筋钢筋应变退化比例比普通钢筋少,普通钢筋挠度退化比例高,不锈钢钢筋裂缝宽度扩大比值大。
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