【摘 要】
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钢筋混凝土结构工作性能优越,在工程建设中已有广泛应用。但结构在服役环境中易受到氯离子等腐蚀介质的侵蚀,导致钢筋锈蚀,混凝土因钢筋锈胀而开裂,结构锈蚀后刚度和承载能力将严重退化。钢筋混凝土结构自服役后还将受到恒荷载、长期堆载等形式的持续荷载作用,持续荷载引起结构长期变形、开裂、混凝土徐变,材料和结构性能逐渐劣化。工业建筑、桥梁、码头等工程结构常承受反复荷载作用,在锈蚀和持续荷载引起的劣化作用下结构更
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钢筋混凝土结构工作性能优越,在工程建设中已有广泛应用。但结构在服役环境中易受到氯离子等腐蚀介质的侵蚀,导致钢筋锈蚀,混凝土因钢筋锈胀而开裂,结构锈蚀后刚度和承载能力将严重退化。钢筋混凝土结构自服役后还将受到恒荷载、长期堆载等形式的持续荷载作用,持续荷载引起结构长期变形、开裂、混凝土徐变,材料和结构性能逐渐劣化。工业建筑、桥梁、码头等工程结构常承受反复荷载作用,在锈蚀和持续荷载引起的劣化作用下结构更易发生疲劳破坏。本文的主要研究内容如下:(1)开展锈蚀钢筋混凝土梁疲劳试验,分析钢筋锈蚀和混凝土锈胀裂缝对梁疲劳性能的影响。试验结果表明梁的疲劳寿命随锈蚀率增大而急剧降低,钢筋在蚀坑位置发生疲劳断裂;梁锈蚀后挠度大幅增加,刚度退化显著,锈胀裂缝与横向裂缝存在相互作用;钢筋压磁信号时变曲线、滞回曲线、变化幅值在疲劳作用下演化特征明显,与梁的疲劳损伤状态密切相关;建立了磁信号与钢筋锈蚀率的相关关系。(2)开展锈蚀钢筋混凝土梁持荷试验及持荷后的疲劳试验,研究锈蚀钢筋混凝土梁长期变形和混凝土徐变发展,分析了锈蚀和持续荷载作用对梁疲劳性能的影响。试验结果表明钢筋锈蚀对梁长期挠度和混凝土徐变发展有显著影响;持续荷载作用影响梁的疲劳寿命和疲劳破坏形式;与未持荷梁相比,梁在疲劳作用下的总挠度较大,混凝土应变发展趋势发生变化;持续荷载使钢筋初始磁化状态改变,压磁信号特征与未持荷梁存在差异,压磁信号与梁疲劳破坏形式相关。(3)分析了锈蚀和持续荷载对梁疲劳寿命的衰减程度,将持续荷载等效为钢筋锈蚀率;计算了钢筋疲劳裂纹扩展,建立了压磁信号与应力强度因子幅值的定量关系,以压磁信号为损伤指标表征梁疲劳损伤发展;基于试验结果分析了梁可靠度随疲劳进程的退化,发现锈蚀和持续荷载明显加快了梁疲劳可靠度的退化;讨论了在结构疲劳可靠度设计中考虑钢筋锈蚀和持续荷载作用的理论方法。
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