耐腐蚀钢筋混凝土梁静力及疲劳性能试验研究

摘要

由于重载交通日益严重，大部分钢筋混凝土桥梁构件在实际服役过程中，均存在带裂缝工作的状态，使得混凝土保护层并不能完美的保护其包裹的钢筋，在经受雨水和海洋环境侵蚀时，有害腐蚀介质触及钢筋的速度较预期大幅缩短，因此，改善钢筋自身的抗腐蚀能力是解决问题的方向。环氧树脂涂层和镀锌等耐腐蚀钢筋是可以提高结构耐久性的有效手段，在国外早已广泛应用，而在国内的设计施工领域尚没有对其应用于桥梁结构方面进行大量研究。 本文以探究环氧树脂涂层钢筋及镀锌钢筋的抗腐蚀性及其应用的构件的承载力和疲劳性能为目标。设计了相同规格的三类构件，并对三类试件进行了模拟环境腐蚀、疲劳荷载试验、静载试验。从而分析总结了两种耐腐蚀钢筋的力学特性和耐腐蚀机理，并根据已有重载交通研究结果分析了模拟重载交通作用的疲劳荷载。结合未受腐蚀普通钢筋构件对两种耐腐蚀钢筋构件的各项性能进行对比。 根据试验结果，通过对比相同腐蚀条件下各类构件的特性、极限承载力、疲劳寿命、破坏形态及应力-应变、抗弯刚度等性质，得出了镀锌钢筋与环氧树脂涂层钢筋相较于普通钢筋耐久性的提升幅度。最后对比了两种耐腐蚀钢筋应用于混凝土构件的力学性能、刚度及优缺点。通过以上分析对比，总结以下结论： 首先，腐蚀作用对钢筋混凝土梁的静荷载承载力的影响效果并不明显。尤其两种耐腐蚀钢筋几乎不受影响。其次，在疲劳荷载作用下，钢筋锈蚀带来的负面影响反映突出，环氧树脂涂层钢筋试验梁与其他试验梁的疲劳强度差异较大，在对抗环境腐蚀方面，环氧树脂涂层钢筋优于镀锌钢筋，镀锌钢筋则优于普通钢筋。综合分析知，两种耐腐蚀钢筋不同程度的提升了试验梁的耐久性，给实际桥梁构件设计、施工提供一些参考。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内研究现状

1.2.2 国外研究现状

1.3 本文研究目的和意义

1.4 本文主要工作内容

第二章 重载交通理论及耐腐蚀钢筋特性

2.1 重载交通造成的影响

2.2 重载交通模型

2.3 耐腐蚀钢筋的力学特性

2.3.1 环氧树脂涂层钢筋的性能差别

2.3.2 镀锌钢筋的性能差别

2.4 耐腐蚀钢筋的耐腐蚀机理

2.4.1 环氧树脂涂层钢筋的耐腐蚀机理

2.4.2 镀锌钢筋的耐腐蚀机理

2.5 本章小结

第三章 试验设计与腐蚀机理

3.1 缩尺模型设计相似理论

3.1.1 模型设计相似原理

3.1.2 试验模型设计简介

3.1.3 结构模型设计

3.2 腐蚀环境对预应力混凝土构件性能影响

3.3 腐蚀疲劳损伤理论

3.4 本章小结

第四章 试验方案及实施

4.1 试验材料

4.1.1 环氧树脂涂层钢筋

4.1.2 镀锌钢筋

4.1.3 混凝土

4.2 试验梁施工过程及应变片防护

4.3 试验梁模拟环境腐蚀概况

4.4 试验梁测点布置

4.4.1 静载试验测点布置

4.4.2 疲劳试验测点布置

4.5 试验系统简介

4.5.1 静载试验系统介绍

4.5.2 疲劳试验系统介绍

4.6 加载方案

4.6.1 静载试验加载方案

4.6.2 疲劳试验加载方案

4.7 本章小结

第五章 耐腐蚀钢筋混凝土试验梁性能分析

5.1 静载试验结果及分析

5.1.1 静载试验结果

5.1.2 试验梁荷载-挠度曲线分析

5.1.3 钢筋荷载-应变分析

5.1.4 混凝土荷载-应变分析

5.2 疲劳试验结果及分析

5.2.1 试验结果及破坏性态

5.2.2 试验梁荷载-应变分析

5.2.3 疲劳荷载跨中挠度分析

5.2.4 试件疲劳抗弯刚度演化规律

5.2.5 混凝土受压区高度和中和轴变化分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读学位期间所得相关科研成果

致谢