局部区段锈蚀钢筋混凝土梁抗剪性能预测和分析

摘要

目前，对局部区段锈蚀钢筋混凝土构件性能的试验研究较少；对局部锈蚀区段位于一侧剪跨的、箍筋和纵筋均锈蚀钢筋混凝土梁抗剪性能的研究更少，且现有的对锈蚀钢筋混凝土构件的研究，大部分均假定钢筋全长锈蚀。对锈蚀钢筋混凝土梁抗剪性能的试验研究，大部分均采用局部区段内完全无粘结、部分纵向受拉钢筋暴露的梁，以模拟研究局部区段锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪性能，与实际情况相差较大，可能会得出不恰当甚至错误的试验结论。运用此试验结论，对局部区段锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力进行预测分析，将也会得到不恰当甚至错误的预测结果。此外，现有的局部区段锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力预测模型，仅考虑了局部区段内箍筋锈蚀对梁抗剪承载力的影响，具有一定的局限性。
　　针对以上研究现状，并基于目前普遍采用局部区段完全无粘结梁来代替局部区段锈蚀梁以研究局部区段锈蚀梁抗剪性能的问题，本文同时探讨了局部区段完全无粘结梁和局部区段锈蚀梁的抗剪性能，揭示了两种梁抗剪性能的差异，并建立了局部区段锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算模型。论文的主要工作为
　　1.进行了目前仅有的一侧剪跨内局部区段完全无粘结梁和局部区段锈蚀梁抗剪承载力的试验研究。局部区段锈蚀梁中，箍筋与纵筋均锈蚀。试验探讨了两种类型试验梁抗剪性能的差异；研究了1）位于一侧剪跨的不同完全无粘结区段长度、2）位于一侧剪跨的不同局部锈蚀区段长度、3）局部锈蚀区段内不同的钢筋锈蚀率对梁抗剪性能的影响。
　　2.对局部区段完全无粘结钢筋混凝土梁抗剪性能有限元分析：其中完全无粘结区段位于跨中和一侧剪跨内。选取了典型试验，运用ANSYS有限元软件，沿钢筋全长布置弹簧单元，采用粘结力始终为零的方式模拟完全无粘结区段，结合各试验结果，探讨了局部完全无粘结梁的抗剪性能。
　　3.对局部区段锈蚀钢筋混凝土梁抗剪性能有限元分析：锈蚀区段位于跨中和一侧剪跨内。选取了典型试验，运用有限元软件ANSYS，考虑了局部区段内锈蚀钢筋的力学性能随锈蚀量的变化、锈蚀钢筋与混凝土间的粘结强度以及锈胀开裂对混凝土保护层的影响，结合各试验结果，探讨了局部区段锈蚀梁的抗剪性能。
　　4.对局部区段无粘结和局部区段锈蚀钢筋混凝土梁抗剪性能进行了比较，探讨了两种梁力学性能的差异。
　　5.假定梁截面剪力主要由受压区混凝土承担，考虑梁的抗剪强度与弯矩引起的正应力间的相互关系、局部区段锈蚀梁中局部区段长度以及其内钢筋锈蚀（包括纵向钢筋和箍筋）量的影响，建立了局部锈蚀区段位于跨中和一侧剪跨的锈蚀钢筋混凝土梁的承载力模型。
　　论文基于一侧剪跨内局部区段完全无粘结梁和局部区段锈蚀梁抗剪承载力的试验研究、跨中和一侧剪跨内局部区段完全无粘结梁和局部区段锈蚀梁抗剪性能的有限元分析，揭示了局部区段完全无粘结梁和局部区段锈蚀梁的抗剪性能的差异，指出局部区段无粘结梁与局部区段锈蚀梁并不能相互替代、两种类型梁具有不同的力学性能，建立局部区段锈蚀梁的抗剪承载力模型才具有实际意义；考虑局部区段内钢筋锈蚀的影响，论文建立了局部区段锈蚀钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算模型。对计算模型的试验验证表明，模型可用于实际服役钢筋混凝土梁剩余寿命的预测。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 混凝土中钢筋的锈蚀机理[9]

1.3钢筋锈蚀对钢筋混凝土构件影响的研究现状

1.4 全长锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载能力研究现状

1.5 局部区段无粘结/锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载能力研究现状

1.6本文主要研究内容

第二章 一侧剪跨内局部区段完全无粘结梁和局部区段锈蚀梁抗剪承载力的试验研究

2.1 引言

2.2 试验的设计

2.3 局部完全无粘结梁和局部区段锈蚀梁的制作

2.4 试验梁原始数据

2.5 加载方法

2.6 试验梁抗剪承载力

2.7 试验梁的荷载挠度曲线

2.8 锈蚀梁钢筋的锈蚀率

2.9 试验主要结论

第三章局部区段完全无粘结钢筋混凝土梁抗剪性能有限元分析

3.1 引言

3.2 有限元模拟钢筋混凝土梁的基本知识点

3.3 有限元模拟无粘结钢筋混凝土梁的特殊处理方法

3.4局部无粘结区段位于跨中的钢筋混凝土梁的抗剪性能

3.5局部无粘结区段位于一侧剪跨内钢筋混凝土梁的抗剪性能

3.6 局部区段内钢筋与混凝土间无粘结梁的抗剪性能

第四章局部区段锈蚀钢筋混凝土梁抗剪性能有限元分析

4.1 引言

4.2 有限元模拟局部区段锈蚀梁的基本知识点

4.3 有限元模拟锈蚀钢筋混凝土梁

4.4局部区段位于跨中的锈蚀钢筋混凝土梁抗剪性能

4.5局部区段位于一侧剪跨内的锈蚀钢筋混凝土梁抗剪性能

4.6 局部区段锈蚀梁的抗剪性能

第五章局部区段无粘结和局部区段锈蚀梁抗剪性能的比较

5.1 引言

5.2 局部区段位于跨中，无粘结和锈蚀梁抗剪性能比较

5.3 局部区段位于一侧剪跨，无粘结和锈蚀梁抗剪性能比较

5.4主要结论

第六章 局部区段锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力模型

6.1 引言

6.2 局部区段锈蚀钢筋混凝土梁抗剪承载力模型研究现状

6.3 材料模型

6.4 局部锈蚀区段位于跨中且对称布置钢筋混凝土梁的承载力模型

6.5 局部锈蚀区段位于一侧剪跨的钢筋混凝土梁承载力模型

6.6 主要结论

第七章 总结与展望

7.1 主要结论

7.2 展望

参考文献

致谢

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