锈蚀钢筋混凝土柱在地震作用下的滞回行为研究

摘要

钢筋混凝土柱中的钢筋锈蚀后，钢筋横截面积减小，钢材力学性能劣化，钢筋与混凝土之间的粘结性能改变，锈蚀产物膨胀还导致混凝土保护层的开裂，这些因素均影响锈蚀钢筋混凝土柱（下称锈蚀柱）的抗弯强度和抗剪强度以及变形能力。当锈蚀柱受到地震力作用时，情况会变得非常复杂，本文重点是研究地震力作用下锈蚀柱的滞回行为，主要内容包括：
　　(1)针对锈蚀柱在压弯剪作用下的滞回行为，规划、设计了一套系列的试验，通过拟静力的试验方法，重点研究了锈蚀率和轴压比的影响。研究中分析对比了锈蚀柱的滞回曲线、骨架曲线、循环刚度、延性以及耗能的变化规律，并且根据所测试的试验数据分别提取了锈蚀柱的弯曲变形、剪切变形以及根部滑移位移三部分影响锈蚀柱总变形的变形分量。
　　(2)考虑往复荷载作用下锈蚀钢筋肋间混凝土的细观损伤，采用理论分析的方法提出了往复荷载作用下筋端锚固区锈蚀钢筋与混凝土粘结-滑移宏观模型，该模型为计算锈蚀柱的根部滑移奠定了基础。
　　(3)提出了压弯剪作用下锈蚀柱荷载-弯曲变形模型，该模型是由弯曲开裂荷载及开裂弯曲变形、屈服荷载及屈服弯曲变形以及抗弯极限荷载（抗弯强度）及极限弯曲变形所构成的三段线性模型。其中锈蚀柱开裂后弯曲变形模型针对钢筋锈蚀后与混凝土之间的粘结劣化，采用了完好粘结柱与完全无粘结柱之间的线性内插法。该模型与本文试验中所提取的弯曲变形分量对比的结果表明了模型的可行性。
　　(4)提出了压弯剪作用下锈蚀柱荷载-剪切变形模型，该模型是由弯剪斜裂缝开裂荷载及开裂剪切变形、屈服荷载及屈服剪切变形、抗剪极限荷载（抗剪强度）及极限剪切变形所构成的三段线性模型。其中弯剪斜裂缝开裂荷载模型是基于已有的无锈蚀梁弯剪斜裂缝开裂荷载的计算方法，增加考虑了轴向压力和钢筋锈蚀的影响；锈蚀柱抗剪强度模型是基于公认的“梁”“拱”效应和已有混凝土拉-剪临界破坏模型；锈蚀柱屈服剪切变形模型是基于已有无锈蚀柱的屈服剪切变形理论，增加考虑了钢筋锈蚀的影响。该模型与本文试验中所提取的剪切变形分量对比的结果表明了模型的可行性。
　　(5)通过对本文试验结果的拟合，分别提出了锈蚀柱修正后延性系数模型和修正后卸载刚度模型。
　　(6)综合上述模型，本文提出了地震作用下锈蚀柱滞回模型，具体描述为：(1)滞回模型的外包线由两部分组成:一部分是峰值前部分，另一部分是峰值后部分；(2)峰值前部分的变形由弯曲变形、剪切变形和根部滑移位移三部分变形分量线性叠加而成，峰值后部分的变形采用锈蚀柱修正后延性系数模型；(3)卸载刚度采用锈蚀柱修正后卸载刚度模型，再加载刚度采用朝向历史峰值点的规律。通过与本文的试验结果对比，该模型绝大部分偏差均在20％以内，表明本滞回模型在工程中是可行的。

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第一章 绪论

1.1 地震作用下锈蚀钢筋混凝土柱的研究背景

1.2 锈蚀钢筋混凝土柱的研究现状

1.3 存在的问题

1.4 本课题的研究内容

1.5 本文的适用条件

参考文献

第二章 地震作用下锈蚀钢筋混凝土柱的滞回试验研究

2.1 引言

2.2 试验内容

2.3 试验结果分析

2.4 小结

参考文献

第三章 往复荷载作用下筋端锚固区锈蚀钢筋与混凝土粘结-滑移劣化模型

3.1 引言

3.2单调荷载作用下筋端锚固区锈蚀钢筋与混凝土粘结-滑移本构模型[1]

3.3 往复荷载作用下筋端锚固区锈蚀钢筋与混凝土粘结-滑移劣化模型

3.4 小结

参考文献

第四章 压弯剪作用下锈蚀钢筋混凝土柱荷载-弯曲变形模型

4.1 引言

4.2 缝间拉伸试件无锈蚀钢筋与混凝土相对滑移新模型

4.3 新模型延伸于锈蚀钢筋混凝土梁

4.4 新模型延伸于锈蚀钢筋混凝土柱

4.5 结论

参考文献

第五章 压弯剪作用下锈蚀钢筋混凝土柱荷载-剪切变形模型

5.1 引言

5.2 压弯剪作用下无腹筋锈蚀柱弯剪斜裂缝开裂荷载模型

5.3压弯剪作用下锈蚀钢筋混凝土柱抗剪强度模型

5.4 压弯剪作用下锈蚀钢筋混凝土柱剪切变形模型

5.5 压弯剪作用下锈蚀钢筋混凝土柱荷载-剪切变形模型

5.6 结论

参考文献

第六章 地震作用下锈蚀钢筋混凝土柱的滞回模型研究

6.1 引言

6.2 地震作用下锈蚀钢筋混凝土柱滞回模型的外包线模型

6.3 地震作用下锈蚀钢筋混凝土柱修正后卸载刚度模型

6.4 地震作用下锈蚀钢筋混凝土柱滞回模型

6.5 小结

参考文献

第七章 总结和展望

7.1 本文工作的总结

7.2 创新点

7.3 未来研究的展望

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致谢

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