锈蚀钢筋混凝土受弯构件的抗弯刚度计算及裂缝特征研究

论文摘要

近年来的工程调查表明,已有建筑因为耐久性问题而发生破坏的情况越来越多。其中钢筋锈蚀已是公认的钢筋混凝土结构耐久性最重要的影响因素之一,对锈蚀钢筋混凝土构件力学性能的研究显得尤为重要。本文结合国家自然科学基金项目(50478032)“既有钢筋混凝土桥梁时变可靠度研究”,采用理论分析与试验研究相结合的方法,对锈蚀钢筋混凝土矩形截面梁抗弯刚度和裂缝问题进行了相关研究。首先分析了锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的影响因素,明确了锈蚀引起粘结性能退化使得钢筋应变与混凝土应变不协调是影响锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度计算的关键因素。采用了刚度解析法对粘结力退化后截面刚度进行了理论分析,引入了钢筋应变不协调系数来考虑钢筋和混凝土应变不协调的影响,建立了锈蚀钢筋混凝土构件的抗弯刚度的计算模型,并通过对试验数据进行拟合,确定了锈蚀率与钢筋应变不协调的关系;模型计算结果与试验结果吻合较好。通过对试验梁正常使用阶段内挠度数据与理论值对比分析,引入挠度增大系数对普通钢筋混凝土梁刚度计算公式进行修正,将两种锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度计算方法进行对比分析,可为既有公路混凝土桥梁耐久性评估提供参考依据。最后对锈蚀钢筋混凝土梁受拉钢筋实测应力和理论应力进行比较,引入裂缝宽度增大系数并且确定了裂缝宽度增大系数与锈蚀率的关系,进而提出了锈蚀钢筋混凝土梁最大裂缝宽度计算的建议方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 锈蚀钢筋混凝土梁裂缝形态和规律研究
• 1.2.2 锈后钢筋和混凝土的粘结性能研究
• 1.2.3 锈后钢筋混凝土抗弯刚度研究
• 1.3 本文的工作思路及主要内容
• 第二章 锈蚀钢筋混凝土梁刚度、裂缝试验研究
• 2.1 试验机理
• 2.2 试验设计与试验过程
• 2.2.1 试验设计
• 2.2.2 抗弯刚度试验及数据采集
• 2.3 试验结果及分析
• 2.3.1 锈蚀率对梁承载力和挠度结果的影响
• 2.3.2 实测应变结果
• 2.3.3 锈蚀率对混凝土梁裂缝形态的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 锈蚀钢筋混凝土矩形截面梁抗弯刚度研究
• 3.1 引言
• 3.2 结合混凝土规范的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度分析
• 3.2.1 钢筋混凝土梁抗弯刚度分析方法
• 3.2.2 影响锈蚀钢筋混凝土梁刚度的因素
• 3.2.3 粘结力退化后钢筋混凝土梁的刚度分析
• 3.2.4 钢筋应变不协调系数m 值的确定
• 3.2.5 锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度计算模型
• 3.2.6 试验验证
• 3.3 结合公路桥规的锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度分析
• 3.3.1 锈蚀钢筋混凝土梁挠度理论值与试验值的对比
• 3.3.2 锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度刚度计算方法
• 3.3.3 试验验证
• 3.4 本章小结
• 第四章 锈蚀钢筋混凝土矩形截面梁裂缝特征研究
• 4.1 钢筋混凝土梁裂缝问题基础理论
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 钢筋混凝土梁裂缝问题研究模型
• 4.1.3 钢筋混凝土梁裂缝发展过程
• 4.1.4 钢筋混凝土梁裂缝宽度影响因素
• 4.1.5 我国规范关于普通钢筋混凝土梁裂缝计算方法
• 4.2 本文提出的锈蚀钢筋混凝土梁裂缝宽度计算方法
• sk 的对比分析'>4.2.1 锈蚀钢筋混凝土梁受拉钢筋等效应力σ_sk的对比分析
• 4.2.2 锈蚀钢筋混凝土梁最大裂缝宽度的计算方法
• 4.2.3 锈蚀钢筋混凝土梁最大裂缝宽度计算的建议公式提出
• 4.2.4 试验验证
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 建议与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录