复合溶液干湿循环作用下钢-混凝土组合梁的耐久性研究

摘要

钢-混凝土组合结构兼具钢结构和混凝土结构的优点,极具发展和应用前景。然而,我国在结构设计中普遍重视结构安全性和适用性而忽视其耐久性。这很容易使钢-混凝土组合结构由于耐久性能不足而提前破坏,造成重大经济损失。本文利用干湿循环加速锈蚀试验分析钢-混凝土组合梁在硫酸根离子与氯离子双重侵蚀下的性能退化规律与破坏机理,并利用有限元软件ABAQUS对钢-混凝土组合梁腐蚀后的进行了分析。主要研究内容如下:
　　 (1)利用复合离子侵蚀试验,以三种常见截面形式的钢-混凝土组合梁为对象,研究了有害物质对钢-混凝土组合梁栓钉的侵蚀路径,并比较了三种截面抗有害物质侵蚀的的能力。
　　 (2)利用干湿循环加速锈蚀试验,对组合梁各材料性能的退化进行了试验分析。得到了混凝土经腐蚀后的抗压强度变化和质量损失,通过拟合得到锈后栓钉和型钢的强度降低系数及本构关系,为受腐蚀钢-混凝土组合梁力学性能的研究奠定基础。
　　 (3)通过推出试验与钢-混凝土组合梁的弯曲试验,研究了受复合溶液侵蚀之后的推出试件栓钉的抗滑移能力、极限承载力的变化规律和钢-混凝土组合梁的抗滑移能力、截面应变、挠度以及极限承载力变化规律。
　　 (4)利用有限元软件ABAOUS对腐蚀后的钢-混凝土组合梁进行了分析,并与试验结果进行了比较。得到了组合梁荷载-挠度曲线与荷载-滑移曲线的试验值与有限元值基本吻合。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 钢-混凝土组合梁的发展现状

1.2.1 国外钢-混凝土组合梁的发展现状

1.2.2 国内钢-混凝土组合梁的发展现状

1.3 钢-混凝土组合梁耐久性的研究现状

1.3.1 钢结构耐久性研究现状

1.3.2 混凝土结构耐久性研究现状

1.3.3 钢-混凝土组合梁耐久性研究现状

1.4 存在的问题

1.5 本论文开展的研究工作

第二章 腐蚀介质对钢-混凝土组合梁抗剪连接件侵入路径

2.1 引言

2.2 腐蚀介质侵入的可能路径

2.3 试验方案的设计

2.3.1 试件制作

2.3.2 腐蚀制度

2.3.3 试验内容

2.4 试验结果与分析

2.4.1 钢板及栓钉的锈蚀

2.4.2 试件在硫酸盐-氯盐双重作用下的氯离子扩散研究

2.5 本章小结

第三章 复合溶液作用下钢-混凝土组合梁材料性能退化规律

3.1 引言

3.2 混凝土损伤劣化试验研究

3.2.1 试验设计

3.2.2 试验结果及分析

3.3 锈蚀后栓钉及型钢性能试验

3.3.1 试验设计

3.3.2 试验结果及分析

3.3.3 锈蚀栓钉及型钢力学性能退化模型

3.4 本章小结

第四章 钢-混凝土组合梁耐久性的模拟试验

4.1 引言

4.2 推出试验

4.2.1 试验设计

4.2.2 试验加载方案

4.2.3 试验结果及分析

4.3 钢-混凝土组合梁的耐久性研究

4.3.1 试验设计

4.3.2 试验加载方案

4.3.3 试验结果及分析

4.4 本章小结

第五章 腐蚀后钢-混凝土组合梁有限元分析

5.1 引言

5.2 材料本构关系

5.2.1 混凝土的本构关系

5.2.2 钢材的本构关系

5.2.3 栓钉的本构关系

5.3 有限元模型

5.3.1 单元类型选取

5.3.2 单元网格划分

5.3.3 边界条件及荷载施加方式

5.3.4 界面模型及接触处理

5.3.5 非线性方程组求解

5.4 有限元计算结果与试验对比分析

5.5 腐蚀后钢-混凝土组合梁的性能研究

5.5.1 混凝土强度对钢-混凝土组合梁的影响

5.5.2 钢梁锈蚀程度对钢-混凝土组合梁的影响

5.5.3 栓钉锈蚀程度对钢-混凝土组合梁的影响

5.6 本章小结

第六章 结论和展望

6.1 本文主要结论

6.2 需要进一步研究的问题

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果