锈蚀钢筋混凝土板刚度退化的试验研究.pdf
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1、第 5 0卷第 1 期 2 0 1 4年 1月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 GAN S U WAT E R R E S O UR CE S A N D I -P DR OP OWE R T E CH NOL OGY Vo 1 5 0 No 1 J a n 2 01 4 设 计与研究 锈蚀钢筋混凝土板刚度退化的试验研究 季盼盼 , 郑建 军 , 周欣竹 ( 浙江工业大学 建筑工程 学院, 浙江 杭 州 3 1 0 0 1 4 ) 摘要 : 通过试验研究 了锈 蚀钢筋混凝土板在 重复荷载作用 下的刚度 退化规律 。首先 , 施加 恒定 电流快速锈蚀 钢筋混 凝土板 ; 再对未经锈 蚀和不 同锈
2、 蚀程度的板试件进行重复加 载试验 , 测得 板荷载一 位移 曲线 ; 最后 , 基 于试验结 果, 详 细讨论 了重复荷 载作用下板试件 刚度 退化规律 及影响刚度退化的主要 因素 。 关键词 : 混凝土板 ; 钢筋锈蚀 ; 刚度退化 ; 重复荷载 中图分类 号 : T U 3 7 5 文献标志码 : A 文章编号 : 2 0 9 5 0 1 4 4 ( 2 0 1 4 ) O l 一 0 0 2 0 0 4 1 前 言 自 1 8 2 4年 人 类 发 明水 泥 以来 , 钢 筋 混 凝 土 结 构 就 以其 广泛 的适 用 性 和 低 廉 的成 本 成 为 土 木 工 程 中不 可 或
3、缺 的重 要 材 料 而 被 广 泛 应 用 于各 种 结 构 中。 但 由于受多方面 因素的耦合作用 , 混凝 土中 的钢筋锈蚀导致保护层开裂 、 结构承载力下降 、 刚 度退化等 , 使得结构过早地丧失其使用功能 据统 计 。全世界每年 由于腐蚀造成 的经济损失 约 占国 民生产总值 的 2 4 , 其 中 , 4 0 的经济损失与钢 筋锈蚀密切相关 。 因此 , 混凝土结构耐久性 已成为 混 凝 土 领 域 的 重要 研 究 方 向 。 目前 , 混 凝 土 结 构 耐 久性研究大 多关注结构 的承载力 ,而对于锈蚀构 件 在重 复荷载作用 下 的刚度退化研 究还不 多见 。 惠云玲等
4、人测 试 3 0多根锈蚀混凝 土梁 后发现 , 由 于 l叶 现纵 向 裂 缝 锈蚀 混 凝 土 梁 的 刚 度 低 于 正 常梁 的刚度 。 袁迎 曙 通过研究锈蚀混凝土梁 的荷 载一 挠度曲线 ,量化 了锈蚀率对梁刚度和承载力的 影响 。孙彬 等人分析了影响锈蚀梁刚度退化 的各 因素 , 结合试验数据提出了锈蚀梁抗弯刚度的计算 方法 。李琛 、 等人在分析锈蚀混凝土梁刚度试验数 据的基础上 , 建立了锈蚀混凝土梁抗弯刚度的计算 模 型 。张 建仁 ; 5 3 等 人 通 过 引 入退 化 系 数来 考 虑 黏结 力退化对构件抗弯刚度 的影响 , 提 出了受锈蚀影响 的公路混凝土桥梁抗弯刚度
5、的计算方法 。 本文在前 人 工作 的基 础 上 ,采 用 恒 定 电流 加 速 混 凝 土 板 中 钢 筋 的锈 蚀 , 对 锈 蚀 混凝 土 板 进 行 重 复 荷 载 试 验 , 分析重复荷载作用下锈蚀混凝土板 刚度 的退化规 律 。 2 试 件 制作和 试验 方 案 2 1 试 件制 作 试验采用的混凝土由 4 2 5普通硅酸盐水泥 、 中 砂 、 最大粒径 为 2 0 mm的碎石 和水拌合而成 , 混凝 土配合比为水泥: 水: 砂子: 石子= l : 0 4 0 0 : 1 0 7 7 : 2 3 9 8 , 所测得 的 立方体 抗 压强 度为 3 3 4 MP a 。试 验板 的截
6、 面 尺 寸 为 4 0 0 mmx 8 0 1 T i m, 板 长 为 9 0 0 m m, 底 部 纵 向钢筋采用 4根直径 为 8 t ri m 的 H RB 3 3 5钢 筋 , 分 布钢筋采用直径为 6 m m的 H R B 3 3 5钢筋 ,分布钢 筋的间距为 2 0 0 m m。纵向钢筋伸出模板两端各 5 0 fi l m 用以养护完成后焊接导线 。试验板的具体尺寸 如 图 1所 示 5 0 E三三 兰 当。 I 图 1 试验板尺寸 收稿 日期 : 2 0 1 4 0 1 2 0 基金项 目: 浙 江省 自然科学基金 ( L Y 1 2 E 0 8 0 2 2 ) 作者简介:
7、季盼盼( 1 9 8 9 一) , 女, 河南新 乡人, 硕士研究生 , 主要从事混凝土结构耐久性研究。 2 0 第 1 期 季 盼盼, 等 : 锈蚀钢筋混凝 土板 刚度退化 的试验研究 第 5 O卷 试验中采用液压加载装置 ,按 8 0 0 m m跨长 , 4 分点加载 在试验板跨 中和支座处布置百分表测量 跨 中和支座处的位移 。 加载方式和百分表布置如图 2所示 。 5 0l 2 0 0 l 4 0 0 I 2 0 0 【 5 0 图 2 加载 方式和百分表布置 2 2 快 速锈 蚀方 案 试 验采用恒 电流通 电的方法 加速板 内钢筋锈 蚀 , 具体过程为 : 首先将试验板在质量分数为
8、 5 的 N a C 1 溶液中浸泡 4 8 h , 然后将连接纵筋 的导线与恒 定直流电源 的阳极相连 直流电源 的阴极与溶液 中 的不锈钢连接 , 通过 N a C 1 溶液形成 电流 回路 , 使 阳 极 的钢筋锈蚀 。在通 电期 间每隔 8 h调节一次电阻 以保证整个 电路中电流的恒定 。将与纵筋相交的分 布钢筋用绝缘胶布均匀缠绕 。 以防止纵筋在通 电锈 蚀过程中损失电流强度。 2 3重复加 载 方案 试验中采用装配有压力传感器的手动式液压千 斤顶进行加载 , 通过应变仪连接压力传感器来控制 每次的加载值 , 加载方式如 图 2所示 , 试件 中间 的 4 0 0 m m为无剪力纯弯
9、段。 试验板的跨中和支座处均 安装百分表用来测量试验板跨中挠度 。根据未锈蚀 板 的理论 承载 力 的 6 0 和 8 0 进行 重复 加载 ( 表 1 ) 。试验过程 中分 5级加载至 目标荷载 , 每级荷载 持荷 时 间为 3 m i n , 在施 加下 一级 荷载 前保 证 4 5 m i n 的空载时间。加载程序如图 3和图 4所示 。 3 试 验结 果与 分析 3 1 荷载一 位 移 曲线 由于各锈蚀板试件表面裂缝较小 , 在重复荷载 作用下 , 其刚度退化规律与未锈蚀板试件基本相似。 根据各板试件 的重复加载试验结果 ,测得荷载一 位 移 曲线 , 如图 5 8所示 , 图中纵轴代
10、表 重复荷载 的 表 1 板试件编号和试验条件 O 2 0 40 6 0 8 0 1 00 加载次数 图 3 6 0 M 重 复加载 程序 O 2 0 4 0 6 0 8 O 1 O 0 加载次数 图 4 8 0 M 重复加载程序 位移 mm 图 6 板试件 S 2荷载 一位移 曲线 21 加 m 0 至 挺 如 加 m O z 镉挥 z 铺挺 z 挺 2 0 1 4年第 1 期 甘肃水利水电技术 第 5 O卷 Z 铎 龌 Z 稼 蝗 O O 2 04 0 6 0,8 1 位移 mm - 1 -_ 2 1 _ _3 _ - 一 4 _ - _ 一6 _ 卜7 卜 8 -卜 9 4 辱一 1 0
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