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在役钢筋混凝土结构一般处于负载下工作,在整个使用生命周期中结构常会受到荷载和环境的共同作用,对处于严寒、海水等严酷环境下的钢筋混凝土结构,更易受到冻融循环及氯盐引发的钢筋锈蚀作用,此类结构常因耐久性不足而危及结构安全,进而提前退出工作,造成不可估量的经济损失。国内外学者对此展开了大量研究,并取得了丰富的研究成果,然而,已有研究多基于单因素及受拉区损伤,对于压区损伤混凝土梁类构件的研究较少,而实际工程中类似简支梁桥桥面受压区域混凝土受冻融损伤及钢筋锈蚀情况普遍存在,严重危害结构安全。为充分应对此类工程问题,需开展冻融、锈蚀作用下压区损伤对钢筋混凝土梁抗力性能的影响研究。 为此,本文共设计了极端情况模拟组、锈蚀组和冻融组等三组压区损伤工况,其中,极端情况模拟组为压区纯弯段纵筋无粘结梁、无纵筋梁和无保护层梁,用于模拟严重锈蚀引起的压区纵筋锈断、粘结力损失及保护层混凝土剥落等极端情况;锈蚀组采用通电加速锈蚀法对3根无负载梁纯弯段受压区纵筋进行不同程度锈蚀损伤;冻融组采用单面盐冻法对3根无负载和2根连续负载梁纯弯段受压区混凝土施加了冻融损伤,利用大型步入式人工气候环境箱及课题组自主设计的混凝土梁反力加载装置实施负载冻融工况。对上述各工况试验梁进行了持荷及加载试验,记录各级荷载下梁的挠度、裂缝宽度、钢筋和混凝土的应变等数据,分析了压区钢筋锈蚀和混凝土冻融对梁裂缝宽度、挠度、钢筋应变以及承载力的影响,得到了如下主要结论: 1)压区钢筋锈蚀、混凝土冻融后,梁截面仍基本符合平截面假定。 2)对于单面冻融法,采用不同指标评估混凝土抗冻融循环次数差异较大,用试件的单位面积剥落物总质量较相对动弹性模量来评价混凝土抗冻融循环次数更少,前者为20次冻融循环,后者为32次。 3)统计了梁裂缝出现规律,超过正常使用极限状态后,裂缝出现较少。梁纯弯段内裂缝出齐时的荷载水平约为计算极限承载力的三分之一左右;压区钢筋锈蚀或混凝土冻融后,对裂缝的发展有重要影响,均使梁纯弯段内受拉区的平均裂缝宽度有所增加。 4)在相同负载水平下,冻融越严重,梁挠度增加越大;在相同冻融次数下,负载水平越高,梁挠度增加越大。冻融次数越多,钢筋应变增加越大;同等荷载下持荷等级越高,钢筋应变增加越多;锈蚀越严重,钢筋应变增加越多。 5)压区钢筋锈蚀较严重时,对钢筋混凝土梁屈服荷载和极限荷载均有削弱作用,分别减小5.3%和7.8%,混凝土强度修正后屈服荷载减小达12%。压区混凝土冻融后,梁的屈服荷载均随冻融次数的增加而降低。 6)对梁压区钢筋锈蚀、混凝土冻融梁承载力进行了理论分析,若仅仅考虑锈蚀、冻融对截面的几何损伤,承载力理论计算公式计算值较实测值小,X02梁仅小5.5%;若需进行更加精确地分析,应采用分层模型计算或数值仿真计算。