腐蚀预应力筋的力学性能研究

作     者：佘强 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张建仁;王磊

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：预应力筋 腐蚀 力学性能 拉伸试验 本构关系 

摘      要：目前,关于预应力混凝土构件中的预应力筋腐蚀问题日益突出,但相关研究尚处于起步阶段。因此,本文对腐蚀预应力筋的力学性能退化规律展开了研究。通过人工气候下的腐蚀试验获取腐蚀预应力筋试件,然后由静力拉伸试验研究腐蚀预应力筋的力学性能,并构建其本构关系模型。拉伸后,对每根钢丝蚀坑尺寸的观察与记录来研究腐蚀预应力筋蚀坑的概率分布规律;再通过电镜扫描(SEM)试验从微观结构观察腐蚀预应力筋的破坏形态,具体工作如下:(1)通过对腐蚀预应力筋断口宏观及微观的观察发现:所有预应力筋均有着相似的破坏形态,未腐蚀和腐蚀较轻的钢丝破坏形态为延性断裂,断口表现出颈缩现象;随着腐蚀率增加,腐蚀钢丝的破坏形态从延性断裂逐渐向脆性断裂转变,断口无明显颈缩现象。(2)拉伸试验的结果表明:在腐蚀率较低的情况下,预应力筋的极限应变随腐蚀率近似地线性降低,极限强度轻微下降;腐蚀对预应力筋弹性模量与屈服强度影响较小;当腐蚀率增大到临界值后,预应力筋的破坏方式表现为脆性失效;预应力筋轻度腐蚀时,其本构模型可用弹性-硬化双线性模型表征,当腐蚀率超过临界值时,其本构关系转变为单线性模型。(3)对腐蚀钢丝蚀坑的尺寸进行统计分析发现:蚀坑的几何形状主要分为棱锥型、椭球型及类圆锥型3大类。通过数据推导和假设验证,发现腐蚀预应力筋蚀坑的尺寸参数最大深度的概率分布为极值Ⅰ型分布;深宽比呈对数正态分布;最大宽度无明显的概率分布规律,其值主要集中在中等宽度区间[2mm,4mm]上。(4)蚀坑尺寸参数的统计分析表明:蚀坑的最大深度随着腐蚀率的增加而增大,但其增大速率渐缓;深宽比亦随着腐蚀率的增加而增大,蚀坑处的应力集中现象也随之加剧;最大宽度与腐蚀率之间无明显相对应的线性关系。