预应力筋应力腐蚀后预应力混凝土梁的受力性能试验研究

摘要

随着建筑行业的不断发展，预应力混凝土结构以其优越的性能在建筑、水利和交通工程等各个领域得到了越来越广泛的应用。当预应力混凝土结构长期处于侵蚀环境作用下时很容易出现耐久性失效，尤其是预应力筋的应力腐蚀可能导致的预应力混凝土结构在没有任何预兆的情况下发生的脆断。由于预应力混凝土结构的重要性，其一旦出现耐久性失效，将产生严重的破坏和危害，因此，有关预应力混凝土结构耐久性的问题也越来越受到人们的重视。 目前，国内外对预应力混凝土结构的耐久性的研究报导较少，对于预应力筋应力腐蚀的研究则刚刚开始。预应力筋的应力腐蚀不同于一般的钢筋锈蚀，其影响因素更加复杂，所导致的后果也更加严重。腐蚀介质的种类、浓度，环境的温度、湿度等都会影响应力腐蚀的产生和发展，如何找出它们之间的关系，应力腐蚀对于预应力混凝土结构的承载力和耐久性有什么样的影响，影响规律如何，结构可靠度的分析方法等都是有待于我们深入研究的课题。 为此，本文在国家自然科学基金项目“现代预应力结构耐久性数值试验研究与理论分析”的资助下，针对预应力筋的应力腐蚀开展了以下研究工作。 1.开展普通及应力腐蚀预应力筋的材性试验研究，获得普通及坑蚀预应力筋的应力-应变曲线及各项力学指标，建立普通预应力筋的本构模型。 2.根据预应力筋材性试验获得的预应力筋应力-应变关系，利用大型有限元程序对应力腐蚀预应力筋进行材料非线性的研究，获得应力腐蚀预应力筋的应力-应变关系曲线及各项力学指标，综合材性试验结果，建立应力腐蚀预应力筋的本构模型。 3.开展预应力筋不同腐蚀坑深度、不同预应力度及不同非预应力纵筋配筋率下预应力混凝土梁的承载力试验研究，揭示腐蚀坑深度、预应力度、非预应力纵筋配筋率与构件承载力之间的关系，提出预应力筋应力腐蚀后预应力混凝土梁的承载力计算方法。 4.基于应力腐蚀导致预应力混凝土结构耐久性失效的特点，分析预应力筋应力腐蚀的产生、扩展和最终失效的过程，提出针对预应力筋应力腐蚀的可靠度分析方法。 研究表明，应力腐蚀孕育期腐蚀坑会引起预应力筋的局部应力集中，使极限抗拉强度下降，改变预应力筋的本构关系，导致预应力筋产生脆断；应力腐蚀预应力筋混凝土梁的抗裂性能、承载能力相比普通预应力混凝土梁有明显下降，随腐蚀坑深度增加，其开裂荷载和极限承载力逐渐下降；增大预应力有利于应力腐蚀预应力筋混凝土梁的抗裂性能；增大非预应力纵筋的配筋率有利预应力混凝土梁的抗裂性能和极限承载能力的提高。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章应力腐蚀预应力筋的力学性能试验研究

第三章坑蚀预应力筋的有限元模拟

第四章坑蚀预应力筋混凝土梁承载力试验研究

第五章预应力筋应力腐蚀耐久性可靠度分析

第六章结论和建议

参考文献

致谢