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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。不锈钢钢筋由于具有良好的抗锈蚀能力,可提高结构使用寿命,同时可减少结构在使用期限内的维护费用,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。我国大陆地区尚无不锈钢钢筋混凝土的应用工程实例与相关研究。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以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研究较少。本文首次对不锈钢钢筋混凝土梁的力学性能进行了较为系统的研究。
本文基于不锈钢钢筋混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的对比试验,对不锈钢钢筋混凝土梁的裂缝宽度、极限承载力及挠度等力学性能进行了试验研究和理论分析。主要研究了钢筋品种、混凝土强度等级、配筋率对试验梁的裂缝和挠度的影响,同时验证了不锈钢钢筋混凝土梁在使用阶段能够满足普通钢筋混凝土设计规范规定的最大裂缝宽度和最大挠度限值的要求。
在此基础上本文通过两种钢筋混凝土梁挠度计算公式计算结果和本文试验值的对比,推荐了美国规范ACI采用的钢筋混凝土梁的挠度计算公式,该公式适用于不锈钢钢筋混凝土梁试件在整个加载过程中的挠度计算。
另外,本文还对四根试验梁进行了非线性有限元的分析计算。建立有限元模型,利用ANSYS分析软件模拟试验过程,并对有限元分析计算结果和试验结果进行了对比分析,得到一些有意义的结论。