论文部分内容阅读
钢筋锈蚀和冻融作用是影响钢筋混凝土结构耐久性的两个最主要原因,是土木工程界耐久性研究的重要内容,已成为世界各国普遍关注的问题。本文在总结国内外科研成果的基础上,设计并完成了钢筋锈蚀和冻融循环作用下梁的抗弯性能试验研究。本文的主要研究内容如下:(1)通过电化学快速锈蚀法对12根钢筋混凝土梁的纵筋进行了加速锈蚀,随即进行了锈蚀梁的抗弯性能研究,对其承载力、挠度、跨中截面混凝土应变、钢筋应变和裂缝开展等力学性能进行了详细的分析,对影响结构整体性能的钢筋力学性能和钢筋与混凝土的粘结性能进行了分析和总结。(2)通过实验室快速冻融试验对12根梁进行了不次数的同冻融循环试验,对未锈蚀和锈蚀梁的质量损失、试验现象进行了详细的对比,对承载力、挠度等力学性能进行了分析,对冻融循环作用下影响结构整体性能的混凝土力学性能和钢筋与混凝土的粘结性能退化规律进行了理论分析和总结。(3)结合钢筋锈蚀和快速冻融试验结果,归纳和总结了钢筋锈蚀和快速冻融共同作用下梁在承载力、跨中截面混凝土应变、挠度、钢筋应变和裂缝开展情况的变化规律。基于已有的单纯锈蚀和冻融作用下的梁抗弯承载力计算公式,通过试验数据的对比分析,建立了钢筋锈蚀和冻融循环共同作用下梁的抗弯承载力的计算模型。在上述工作的基础上,得出如下主要结论:(1)通过对冻融试验、钢筋锈蚀试验以及经历二者共同作用的梁的抗弯承载力的理论推导和对比分析,发现钢筋锈蚀和冻融共同作用下梁的承载力损伤并不是经历钢筋锈蚀效应和冻融效应的简单叠加,而是存在着相互制约的耦合作用。(2)通过对试验梁荷载挠度曲线的分析发现,相同荷载条件下,随着锈蚀率的增大梁的挠度明显增大;随着冻融次数的增大,梁的挠度也会逐渐增大。而冻融和锈蚀双重作用下梁的挠度变化规律是:相同锈蚀率的钢筋混凝土梁,随着冻融循环次数的增加挠度有所增长;冻融循环次数相同,总的趋势是构件的挠度随锈蚀率的增大而增大。(3)通过对各类梁跨中截面混凝土最大压应变的分析得出,相同锈蚀率梁的跨中截面混凝土最大压应变随着冻融循环次数的增加而增加;相同冻融循环次数的梁跨中截面混凝土最大压应变随着锈蚀率的增加先减小后增大。(4)相同锈蚀率梁的跨中钢筋应变随冻融次数的增加而增加,而相同冻融次数作用下锈蚀梁的钢筋应变的变化规律与单纯锈蚀的梁的钢筋变化规律一致,即随着锈蚀率的增加而不断增加。(5)通过对加载时主裂缝宽度的分析可以看出,在荷载相同的条件下,相同锈蚀率的梁的裂缝宽度随着冻融循环次数的增加而增大;相同冻融循环次数的梁的裂缝宽度变化略显复杂,总的趋势是锈蚀后梁的裂缝宽度要略小于单纯冻融时的裂缝宽度。(6)锈胀裂缝经历冻融循环过程后可以发现,冻融循环90次的裂缝数量比未冻融梁的裂缝多出60%,而冻融循环90次以后裂缝数量基本稳定。而锈蚀裂缝宽度会随着冻融循环次数的增加而有所发展,且锈蚀率较大的梁的裂缝宽度发展速度大于小锈蚀率梁的裂缝宽度。