锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法.pdf
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1、2 0 1 1年 第 8 期 (总 第 2 6 2 期) Nu mbe r 8 i n 2 Ol 1 ( To t a l No2 6 2) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THE ORETI CAL RESE ARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 8 0 0 4 锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力计算方法 吴庆 。庄悦 ( 江苏科技大学 土木工程与建筑 学院 ,江苏 镇江 2 1 2 0 0 3 ) 摘要 : 基于锈蚀钢筋混凝土梁内钢筋与混凝土 间黏结强度随锈蚀量 的变化 , 对锈蚀梁 的抗弯承载力进行
2、 了研究。 当钢筋锈蚀量较小 时, 锈蚀梁内钢筋与混凝土间黏结强度随锈蚀量变化不大, 锈蚀梁的力学性能同未锈蚀梁, 可运用传统的梁理论计算锈蚀梁的抗弯承载力; 但随着钢筋锈蚀量的增加, 钢筋与混凝土间黏结强度发生退化, 锈蚀梁的力学性能介于黏结完好梁与无黏结梁之间, 与传统的计算梁的 抗弯承载力 的方法不 同, 应考虑梁的各截面间相互作用 。 基 于梁整体 的受 力平衡和变形协调 , 提 出概念 明确 、 通用性强的锈蚀钢筋混凝 土 梁抗弯承载力计算方法 ; 经试验验证 , 数据吻合很好 , 其结果有益于完善和发展锈蚀 钢筋混凝 土梁抗 弯承载力 的计算方法 。 关键词 : 锈蚀钢筋混凝土梁
3、;锈蚀程度 ;抗弯承载力 ;退化机理 中图分类号 : T U5 2 8 叭 文献标志码 : A 文章编号 : l 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 8 0 0 1 0 0 5 Ca l c ul a t i on me t ho d f or f l e xur a l c a pa cit y of c or r ode d RC be ams r ei n f or c e d c onc r e t e be ams wUO i n g Z HU ANG Y u e ( Co l l e g e o f C i v i l E n g i n e e r i n g
4、 a n dA r c h it e c t u r e , J i a n g s uUn i v e r s i tyo f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , Z h e n j i a n g 2 1 2 0 0 3 , C h i n a ) Abs t r a c t : F l e x u r a l c a r r y i n g c a p a c i ty o f c o r r o d e d r e i n f o r c e d c o nc r e t e b e a ms i s mo d e l e d a n d
5、 c a l c ul a t e d o n t h e b a s i s o f t h e c h a n g e o f b on d s t r e n g t h b e t w e e n c o rro d e d s t e e l a n d c o n c r e t e At l o we r d e g r e e s o f c o r r o s i o n l e v e l , b o n d s t r e n Ig t h b e t we e n s t e e l a n d c o n c r e t e d o e s n t h a v e g
6、 r e a t c h a ng e s wit h inc r e a s i n g d e gre e s o f c o r r o s i o n, t h e me c ha n i c a 1 b e h a v i o r o f t h e c o rro de d RC b e a ms i S t he s a me a s t h a t o f t h e n o n - c o rro d e d o n e s , fl e x u r a l c a r r y i n g c a p a c i ty o f c o rr o d e d RC b e a
7、ms c a n b e c a l c u l a t e d b y c o n v e n t i o n a l t h e o r y o f t h e b e a m Wh e n r e d u c t i o n o f b o n d s t r e n g t h o c c u r s d u e t o h i g h e r d e g r e e s o f c o rro s i o n, t h e me c h a n i c a l b e h a v i o r o f t h e c o r r o d e d RC b e a ms l i e s
8、i n b e twe e n t h a t o f t h e pe r f e c t l y bo n de d a n d u n b o n d e d be a m I t i s d i f f e r e n t fro m t he t r a dit i o n a l wa y i n RC b e a m s t h e i n t e r a c t i o n be t we e n c r o s s s e c t i o n s o f b e a ms s h o uld b e c o n s i d e r e d I n t h e p r e s
9、e n t p a pe r , t h e c ha n g e o f b o n d s t r e n g t h b e t we e n c o rro d e d s t e e l a n d c o nc r e t e i s c o n s i d e r e d, a n d o n t h e b a s i s o f t he c o n d i t i o n o f e q u i l i b r i u m o f f o r c e s a n d c o mpa t i bi l i ty o fd e f o r ma t i o n s f o r
10、who l e b e a ms , a c a l c u l a t i o n me t h o d f o r fl e x u r a l c a p a c i ty, c o n c e p t ua l l y e xp l i c i t a n d wi d e l y a p p l i c a b l e, wa s p r o p o s e d, t a k i ng c o n s i d e r a t i o n of b o t h c o rro s i o n d e g r e e a n d r e i n f o r c e m e n t i n
11、 d e x Th e r e s ul t s we r e us e f ul t o p e r f e c t t h e c a l c u l a t i o n m e t h o d of t h e fle x u r a l b e a r i n g c a p a c i t y o fc o rro d e d r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m s Keywor ds : c o rro d e d r e i n f o r c e d c o nc r e t eb e a m; c o rro d e dd
12、e g r e e ; fle x ur a l b e a r i n g c a pa c i t y; d e t e r i o r a t i o nme c h a n i s m 0 引言 随着混凝土内钢筋锈蚀会引起混凝土开裂、 钢筋截面减小 并发生坑蚀 、 钢筋与混凝土间的黏结失效 以及混凝土剥落 , 最终 导致钢筋混凝土梁的承载能力下降和刚度退化。 而且, 随着钢 筋锈蚀率的增加, 梁的受力特征和破坏机理会随之改变。 凶此 锈蚀钢筋 昆 凝土梁的计算方法和一般钢筋混凝土梁有一定的 区别 , 确定其变化规律模型是结构耐久性评估和建筑物可靠性 鉴定 的关键一环 。 锈蚀钢筋混凝土
13、梁承载力计算模型的建立是一个极为复 杂的问题。 目前的研究主要是定性分析钢筋锈蚀对构件刚度 、 强度和破坏形态等宏观力学性能 。 的影响。 由于测试技术和手 段的限制 , 在承载力计算模型方面, 大多数学者主要是通过两 种途径考虑黏结性能退化对承载力的影响: 一是先按无锈蚀构 件计算承载力 , 然后乘以协同工作降低系数p ; 二是对受拉钢 筋乘以协同工作降低系数 , 然后按现行规范公式计算 】 。 这两 种处理方法都是以试验研究结果为基础, 以正常钢筋混凝土计 收稿 日期 :2 0 1 1 _ J 0 2 _ 0 2 l 0 算理论为前提, 都没有很好解决由于黏结性能退化而引起的锈 蚀钢筋与混
14、凝土相对滑移增大的问题, 涉及到锈蚀钢筋混凝土 梁 的应力 应变特性 、 破 坏机理 、 破坏模 式及混凝 土受压 区高度 的变化等更深层次的研究较少尚未建立一个相对完善的锈蚀 梁承载力的计算理论 和方法 。 分析表明, 钢筋锈蚀主要从三个方面影响梁的承载力 : 一是 钢筋坑蚀特点和截面损失导致其力学性能退化 , 从而引起梁的 承载力降低; 二是受压区混凝土截面损伤造成梁的受弯承载力 降低; 三是锈蚀引起钢筋与混凝土之问黏结性能退化导致二者 之间不能很好的协同工作, 使受拉钢筋强度不能充分发挥 , 而且 黏结性能退化也会使混凝土受乐 区高度减小 , 最后 导致 梁破坏 机理的改变。 本文运用理
15、论力学、 弹性力学基本理论 , 并立足于现行混 凝土结构计算理论, 提出了较为实用的锈蚀梁承载力计算模型。 旨在研究钢筋锈蚀程度、 混凝土劣化程度等因素对受腐蚀钢筋 ? 昆 凝土梁承载力计算方法的影响, 从而补充了受腐蚀钢筋 昆 凝 土构件受力性能研究方面的不足, 为受腐蚀钢筋混凝土构件安 全性评估及维修加固决策提供一个重要的理论依据。 1 正截面破坏的混凝土梁承载能力计算模型 1 1 锈蚀混凝土梁截面基本假定和截面破坏计算模型 在计算 锈蚀钢筋混凝土梁的抗弯强度前 , 先来分析与锈蚀 梁相应的未锈蚀梁 , 从未锈蚀梁的计算理论出发 , 进而得到锈 蚀钢筋混凝土梁的理论计算分析方法。 计算时采
16、用如下假定 : ( 1 ) 截面应变保持一致 , 即遵循平截面假定。 ( 2 ) 钢筋的本构关系采用三折线模型, 如图 1 ( a ) 所示。 ( 3 ) 受压混凝土的应力一 应变曲线采用 Ho g n e s t a d的抛物线 形 式 : o - - 2 8 ( s 妇。 ) 】 。 这里 为混凝 土的抗 压强 度 , 如 图 1 ( b ) 所示 。 ( a ) 钢 筋 的 本构 关 系 ( b ) 混 凝土应 力一 应 变 曲线 图 1 应力一 应变 曲线 ( 4 ) 不考虑混凝土的抗拉强度。 未锈蚀钢筋混凝土梁的受 力简图如图2所示。 Ib x :二 一一一 L一 (b) 图 2 梁
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