基于软化桁架理论的锈蚀RC梁抗剪承载力研究

摘要

锈蚀钢筋混凝土构件的承载力计算是钢筋混凝土结构耐久性评估关键问题之一。目前，国内外对锈蚀钢筋混凝土受弯构件正截面承载性能进行了许多研究，主要是针对纵筋锈蚀的研究。但是，对锈蚀钢筋混凝土构件斜截面的抗剪性能研究很少，对于配有斜筋的锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载性能研究更是几乎是空白，因此，迫切需要对配斜筋锈后钢筋混凝土受弯构件斜截面承载性能进行研究。
　　 本文在阐述混凝土结构中钢筋锈蚀及其对抗剪承载力的影响基础上，针对配斜筋锈蚀钢筋混凝土梁斜截面的抗剪承载性能进行了研究。结合课题已完成的一组仅箍筋锈蚀混凝土梁的抗剪性能试验，开展了第二组箍筋、斜筋和纵向钢筋均参与锈蚀的钢筋混凝土抗剪性能试验。基于两组试验梁的荷载试验结果，对比分析了箍筋和斜筋锈蚀对斜裂缝的特征、试验梁的挠度、钢筋应变及混凝土应变的影响，研究表明：A组试验梁当箍筋锈蚀率小于11.23％时，试验梁的抗剪承载力不但没有明显下降，反而较未锈蚀梁有所提高，承载力增长大约在10％左右，而B组试验梁，当箍筋锈蚀率达到31.14％，斜筋锈蚀率为6.73％时，承载力较未锈蚀梁增长约10％左右，随着斜筋锈蚀率的增加，承载力才开始迅速下降，这表明斜筋的轻度锈蚀显著的增加了锈蚀梁的抗剪强度，在锈蚀试验抗剪承载力中发挥了重要作用。
　　 依托上述试验，基于转角软化桁架理论，建立了适用于配斜筋的钢筋混凝土梁转角软化桁架计算模型。该模型考虑锈蚀对钢筋强度及配筋率的影响，采用锈蚀后钢筋的应力-应变关系，针对箍筋及斜筋锈蚀对混凝土的损伤和粘结性能的降低影响后，分别引入箍筋及斜筋的修正系数，建立了适用于配斜筋的锈蚀钢筋混凝土梁转角软化桁架计算模型，与抗剪承载力试验值进行对比后，计算结果和试验结果吻合较好。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 混凝土结构中钢筋锈蚀研究

1.2.1 锈蚀钢筋力学性能的研究

1.2.2 钢筋锈蚀导致的混凝土损伤

1.2.3 锈蚀钢筋与混凝土粘结性能变化的研究

1.3 锈蚀钢筋混凝土构件抗剪承载力的研究

1.4 钢筋混凝土结构抗剪分析方法

1.4.1 统计分析方法

1.4.2 极限平衡法

1.4.3 有限元分析法

1.4.4 软化桁架理论

第二章 锈蚀配斜筋RC梁抗剪性能模拟试验

2.1 试验方案

2.1.1 试件设计

2.1.2 加载方法设计

2.1.3 量测项目与测点布置

2.2 试件制作

2.1.1 材料力学性能

2.1.2 应变片的安装

2.1.3 构件成型与养护

2.3 电化学快速锈蚀试验

2.4 试验梁的静载试验

2.4.1 荷载试验准备

2.4.2 锈蚀梁外观及无损检测

2.4.3 测试仪表安装、调试

2.4.4 试验加载过程

2.5 锈蚀梁的材性试验

2.5.1 混凝土强度测定

2.5.2 钢筋锈蚀率测定

2.6 本章小结

第三章 锈蚀RC梁抗剪试验结果及分析

3.1 锈蚀梁的外观描述

3.2 荷载试验的主要试验结果

3.3 临界裂缝宽度对比分析

3.4 荷载-跨中挠度对比分析

3.5 弯剪区混凝土应变对比分析

3.6 试验梁钢筋应变对比分析

3.7 试验梁的破坏模式对比分析

3.8 本章小结

第四章 锈蚀配斜筋RC梁抗剪承载力的转角软化桁架模型

4.1 基本方程及本构关系

4.1.1 应力平衡方程式

4.1.2 变形协调方程式

4.1.3 材料的应力-应变方程

4.2 转角软化桁架模型计算步骤-

4.3 钢筋锈蚀对抗剪承载力的影响

4.4 锈蚀配斜筋RC梁抗剪承载力计算

4.5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录 读研期间所参加的科研工作和发表论文情况