锈蚀与冻融下无粘结预应力梁的损伤性能

摘要

在我国很多地区，钢筋锈蚀和冻融破坏是造成混凝土结构耐久性失效的两大主要因素，以钢筋混凝土为主体的建筑结构在多年的服役后，会导致不同程度的损伤，严重影响了结构的承载能力。近年来，尽管也有对相关损伤因素对混凝土结构劣化的研究，但对锈蚀和冻融共同作用下的研究还是相对初步的、零星的，因而继续开展并完善混凝土结构的相关损伤试验和基础理论的研究就愈加必要。本文基于无粘结预应力混凝土梁的冻融循环与钢筋锈蚀试验，同时在课题组已有的研究成果上，继续研究结构的相关损伤演化率，所得的相关成果也会具有更强的物理背景和实用价值。
　　本文通过对无粘结预应力梁分别进行锈蚀、冻融循环及二者耦合试验，对钢筋的锈蚀机理和构件的冻融损伤过程有了更直观和明显的了解，不同的锈蚀率，不同的冻融次数对构件能造成不同程度的损伤，主要研究内容为:
　　①对各个试验条件下经过锈蚀和冻融的无粘结预应力梁进行三分点静力加载试验，在整个试验的过程，严格按照相关规范，记录结构的挠度、裂缝宽度、高度以及破坏形态，主要对冻融循环作用后混凝土梁的破坏形态进行理论分析。
　　②主要阐述了无粘结预应力梁中关于断裂韧度、断裂能、裂缝扩展速率的定义以及相关公式的推导。这几个参数是混凝土损伤断裂的评价指标，为无粘结预应力梁损伤性能分析做重要的理论基础。
　　③对经过锈蚀和冻融循环的无粘结预应力梁，进行三分点静力加载试验后，分析试件的主裂缝扩展速率，包括主裂缝高度和宽度，同时对结构的断裂韧度和断裂能进行重点的阐述与研究，建立锈蚀与冻融循环耦合下主裂缝最大宽度、断裂韧度及断裂能的回归方程。
　　④对无粘结预应力混凝土梁进行了损伤理论分析，利用极限承载力、断裂能与断裂韧度的损失率定义了试验梁的损伤度，之后分析了结构在不同损伤因素下的损伤劣化程度，建立锈蚀与冻融循环耦合下无粘结预应力梁的损伤演化模型。通过方程的建立，在以后相关实际工程中可作此借鉴，预测混凝土结构的损伤劣化性能，为无粘结预应力混凝土结构在锈蚀与冻融耦合下的耐久性研究提供依据和参考。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 无粘结预应力梁锈蚀和冻融循环试验

2．1 引言

2．2．1 试验原材料

2．2．2 试验梁设计

2．2．3 试验梁分组及编号

2．2．4 试验梁传感器

2．2．5 试验梁的浇筑及养护

2．2．6 张拉预应力

2．3 无粘结预应力梁锈蚀试验

2．3．1 锈蚀原理

2．3．2 试验梁钢绞线锈蚀

2．4 无粘结预应力梁冻融循环试验

2．5 本章小结

第三章 无粘结预应力混凝土梁的静载试验

3．1 引言

3．2．1 加载方案

3．2．2 加载制度

3．3．1 挠度测点布置

3．3．2 应变测点布置

3．3．3 裂缝观测及测量

3．3．4 数据采集系统

3．4 静力试验结果分析

3．5 本章小结

第四章 无粘结预应力混凝土梁的断裂参数研究

4．1 引言

4．2．1 断裂韧度的定义

4．2．2 应力强度因子与断裂韧度的区别与联系

4．2．3 无粘结预应力混凝土梁断裂韧度计算公式推导

4．3．1 断裂能的定义

4．3．2 无粘结预应力混凝土结构断裂能计算公式

4．4 无粘结预应力混凝土结构裂缝扩展速率

4．4．1 无粘结预应力混凝土结构裂缝扩展速率的定义

4．5 本章小结

第五章 无粘结预应力梁损伤’I生能分析

5．1 引言

5．2 无粘结预应力混凝土梁的裂缝扩展速率分析

5．2．1 锈蚀作用后构件裂缝扩展速率的分析

5．2．2 冻融循环作用后构件裂缝扩展速率的分析

5．2．3 锈蚀和冻融循环耦合后构件裂缝扩展速率的分析

5．2．4 锈蚀和冻融循环耦合下无粘结预应力混凝土梁的裂缝回归方程的建立

5．3 无粘结预应力混凝土梁的断裂韧度分析

5．3．1 锈蚀作用后无粘结预应力混凝土梁的断裂韧度分析

5．3．2 冻融循环后无粘结预应力混凝土梁的断裂韧度分析

5．3．3 锈蚀和冻融循环耦合后无粘结预应力混凝土梁的断裂韧度分析

5．3．4 锈蚀和冻融循环耦合下无粘结预应力混凝土梁的断裂韧度回归方程的建立

5．4 无粘结预应力混凝土梁的断裂能分析

5．4．1 锈蚀作用后无粘结预应力混凝土梁的断裂能分析

5．4．2 冻融循环后无粘结预应力混凝土梁的断裂能分析

5．4．3 锈蚀和冻融循环耦合后无粘结预应力混凝土梁的断裂能分析

5．4．4 锈蚀和冻融循环耦合下无粘结预应力混凝土梁的断裂能回归方程的建立

5．5 本章小结

第六章 无粘结预应力梁损伤承载能力演化分析

6．1 引言

6．2 混凝土结构的损伤理论

6．3 损伤度的定义

6．4 无粘结预应力梁的损伤

6．4．1 无粘结预应力混凝土梁的断裂能损伤度分析

6．4．2 无粘结预应力混凝土梁的断裂韧度损伤度分析

6．4．3 无粘结预应力混凝土梁的极限承载力损伤度分析

6．5 锈蚀与冻融循环耦合下无粘结预应力梁的损伤演化模型

6．6 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果