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局部锈蚀影响下PC梁挠度计算方法研究

中外公路 2024年

作者：姚舒浩姚艳彭建新肖骏逸赵洋长沙理工大学土木工程学院中交路桥建设有限公司广州分公司

为合理评估PC梁局部锈蚀后挠度的增长，本文考虑了钢筋锈蚀及其与混凝土间粘结强度退化形成的梁-拱效应，提出了一种基于锈蚀钢筋应力-应变模型的锈蚀PC梁挠度计算方法。开展了一批局部锈蚀PC梁的抗弯试验，对该计算方法进行了验证，并... 详细信息

为合理评估PC梁局部锈蚀后挠度的增长，本文考虑了钢筋锈蚀及其与混凝土间粘结强度退化形成的梁-拱效应，提出了一种基于锈蚀钢筋应力-应变模型的锈蚀PC梁挠度计算方法。开展了一批局部锈蚀PC梁的抗弯试验，对该计算方法进行了验证，并对锈蚀率和锈蚀位置进行了参数分析。结果表明，使用该计算方法得到的荷载-挠度曲线与试验结果吻合较好。锈蚀率低于5%时PC梁的抗弯刚度基本不发生变化，锈蚀率超过5%后，锈蚀率对PC梁抗弯刚度的削弱程度逐渐提高，锈蚀梁挠度随着锈蚀率提高大幅增长。锈蚀位置对挠度的影响与锈蚀率有关，锈蚀率较低时锈蚀位置的改变对挠度影响较小，锈蚀率超过10%后影响增大且跨中最为不利。

关键词：预应力混凝土局部锈蚀挠度计算参数分析

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局部锈蚀下Q550E钢梁抗弯性能试验研究

中国公路学报 2022年第5期35卷 104-115页

作者：彭建新肖骏逸周亚栋刘新华张建仁长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034 中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430034

侵蚀环境下高性能钢结构普遍存在局部锈蚀病害,这将削弱结构的整体承载能力。为了研究局部锈蚀对钢结构承载力的影响程度,设计制作了7片H形Q550E高性能钢梁,研究不同局部锈蚀对高性能钢梁抗弯性能的影响。首先对其中6片试验梁的弯剪段... 详细信息

侵蚀环境下高性能钢结构普遍存在局部锈蚀病害,这将削弱结构的整体承载能力。为了研究局部锈蚀对钢结构承载力的影响程度,设计制作了7片H形Q550E高性能钢梁,研究不同局部锈蚀对高性能钢梁抗弯性能的影响。首先对其中6片试验梁的弯剪段和纯弯段开展了不同锈蚀率的加速锈蚀,另1片为未锈蚀对比梁。接着,对试验梁开展四点弯曲分级加载试验,采集并对比分析了试验梁关键截面的应变和挠度数据。结果表明:锈蚀导致试验梁的承载力、屈服挠度、极限挠度和延性降低,相同锈蚀率下纯弯段性能降低程度大于弯剪段;右半截面承载力比下半截面降低程度更大;所有试验梁均为受压翼缘屈曲失稳破坏;SCR梁屈曲发生在弯剪段,其他试验梁屈曲位置位于纯弯段;弹性阶段腹板应变符合平截面假定,试验梁受拉翼缘一般先于受压翼缘屈服,因此随着荷载的增加,会出现截面中性轴上移现象;整体锈蚀比纯弯段下半截面锈蚀时的剩余承载力低,主要因为整体锈蚀时受压翼缘存在锈蚀削弱,导致试验梁屈曲提前,承载力降低;局部锈蚀的不均匀性会产生翼缘应力集中,导致PCR试验梁比整体锈蚀梁承载力低;与普通钢梁相比,锈蚀对于高性能钢梁承载力退化影响更大;对于顶板和底板锈蚀,梁的剩余承载力与其锈蚀程度为线性关系。

关键词：桥梁工程抗弯性能抗弯试验高性能钢局部锈蚀性能退化剩余承载

局部锈蚀对偏心受压圆钢管混凝土构件性能的影响研究

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工业建筑 2023年第9期53卷 69-77页

作者：张雨晨郭现钊张晨明张磊陈广锐张素梅哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055 中国铁路设计集团有限公司天津300142

对18个圆钢管混凝土试件进行了锈蚀试验和锈蚀后构件的偏心受压试验。采用通电加速金属锈蚀的方式,得到具有不同锈蚀程度的圆钢管混凝土试件。对锈蚀后构件进行了偏压性能试验,探究了局部锈蚀对圆钢管混凝土柱力学性能的影响。通过ABAQU... 详细信息

对18个圆钢管混凝土试件进行了锈蚀试验和锈蚀后构件的偏心受压试验。采用通电加速金属锈蚀的方式,得到具有不同锈蚀程度的圆钢管混凝土试件。对锈蚀后构件进行了偏压性能试验,探究了局部锈蚀对圆钢管混凝土柱力学性能的影响。通过ABAQUS有限元程序建立了局部均匀锈蚀、宏观不均匀锈蚀和微观不均匀锈蚀的圆钢管混凝土偏心受压柱的理论分析模型,提出了考虑钢管局部锈蚀的圆钢管混凝土柱有限元建模方法建议。研究结果表明:局部锈蚀的圆钢管混凝土长柱试件在偏压试验中均发生截面压溃破坏。试件的极限承载力会随着锈蚀率、环向锈蚀率、偏心率以及长细比的增大而降低;相较于未锈蚀试件,当试件几何参数和锈蚀区域相同,锈蚀率增大到20.00%时,试件极限承载力降低11.70%。建立局部锈蚀的圆钢管混凝土有限元模型时,建议根据钢管表面锈蚀形貌选择不同锈蚀模型。

关键词：局部锈蚀钢管混凝土偏心受压极限承载力有限元分析

局部锈蚀下先张法混凝土构件预应力筋回缩滑移研究

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局部锈蚀下先张法混凝土构件预应力筋回缩滑移研究

作者：罗鑫长沙理工大学

学位级别：硕士

预应力混凝土桥梁作为交通基础设施系统的关键枢纽,在推动国家经济发展、文化交流、资源配置等方面发挥了举足轻重的作用。然而,在役预应力混凝土桥梁结构的服役环境复杂严峻,在高温、高湿、氯盐等腐蚀环境下,极易发生钢绞线锈蚀,导致... 详细信息

预应力混凝土桥梁作为交通基础设施系统的关键枢纽,在推动国家经济发展、文化交流、资源配置等方面发挥了举足轻重的作用。然而,在役预应力混凝土桥梁结构的服役环境复杂严峻,在高温、高湿、氯盐等腐蚀环境下,极易发生钢绞线锈蚀,导致混凝土锈胀开裂和粘结性能退化,进而降低结构承载力,严重威胁桥梁结构耐久性和安全性。为此,本文开展了钢绞线局部锈蚀试验,分析了局部锈蚀影响下的钢绞线粘结性能退化和结构承载力退化,并建立相应理论模型和数值模型以研究锈蚀钢绞线的回缩滑移,详细内容包括以下几个方面:(1)开展了局部锈蚀下先张法构件钢绞线回缩滑移试验研究。设计制作了 10片先张预应力混凝土梁,采用电化学腐蚀方法获得局部锈蚀试件,研究了局部锈蚀下钢绞线的回缩滑移和构件传递长度。开展锈蚀试件静载试验,探究了局部锈蚀对构件承载力和刚度的影响。结果表明:钢绞线回缩滑移和构件传递长度均随锈蚀率的增加而增加;随着锈蚀位置从梁端向跨中移动,钢绞线回缩滑移和构件传递长度受局部锈蚀的影响明显减弱,而构件承载力和刚度则均出现性能退化。(2)提出了一种适用于先张法构件中锈蚀钢绞线回缩滑移的预测模型。以厚壁圆筒理论为基础,考虑了钢绞线锈蚀和Hoyer效应的耦合影响,通过应力应变协调关系推导出钢绞线的回缩滑移,以试验结果验证并分析了参数敏感性。结果表明:试验值与预测值平均误差为8.4%,本文模型可以准确预测锈蚀钢绞线回缩滑移;钢绞线的回缩滑移与钢绞线直径呈正相关,而与混凝土抗压强度呈负相关,且二者相较之下,钢绞线直径对锈蚀钢绞线回缩滑移的影响更为显著。(3)建立了局部锈蚀下先张法构件钢绞线回缩滑移数值模型。模型中钢绞线和混凝土采用实体单元,基于Cohesive接触行为模拟钢绞线与混凝土的粘结行为,实现了先张法构件的先张法预应力施加全过程。结合试验、理论预测和数值模拟结果分析了锈蚀钢绞线回缩滑移和传递长度的数值模拟准确性。结果表明:基于Cohesive接触行为的先张法构件模型能有效模拟局部锈蚀下先张法构件钢绞线的回缩滑移行为。

关键词：先张法构件回缩滑移局部锈蚀 Hoyer效应 Cohesive接触行为

局部锈蚀圆钢管构件轴压力学性能正交试验研究

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工程力学 2020年第4期37卷 144-152页

作者：吴兆旗魏源王鑫涛姜绍飞福州大学土木工程学院福建福州350108 福建省土木工程多灾害防治重点实验室福建福州350108

采用三因素三水平正交试验法研究了近海大气环境下环向锈蚀比例、轴向锈蚀比例和锈蚀时间等参数对圆钢管中长柱轴压力学性能的影响,并基于试验结果提出了局部锈蚀圆钢管的轴压承载力计算公式。结果表明:局部锈蚀未改变试件破坏模式,所... 详细信息

采用三因素三水平正交试验法研究了近海大气环境下环向锈蚀比例、轴向锈蚀比例和锈蚀时间等参数对圆钢管中长柱轴压力学性能的影响,并基于试验结果提出了局部锈蚀圆钢管的轴压承载力计算公式。结果表明:局部锈蚀未改变试件破坏模式,所有试件均为极值点失稳;锈蚀率接近的试件刚度差别不大,但不同锈蚀模式试件的承载力存在较大差异;锈蚀时间、环向锈蚀比例和轴向锈蚀比例对试件承载力和刚度退化的影响依次降低;承载力退化最大的局部锈蚀模式为H3L3-270,所对应各因素平均承载力退化率分别为19.30%、18.47%、22.24%;刚度退化最大的局部锈蚀模式为H1L3-270,所对应各因素平均刚度退化率分别为13.53%、13.38%、15.22%;建议公式计算出的试件承载力与试验结果较为接近,且有一定安全裕度。

关键词：圆钢管局部锈蚀力学性能正交试验轴压

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局部锈蚀单角钢轴心受压稳定承载力分析

山东电力高等专科学校学报 2022年第5期25卷 13-19页

作者：谭晓哲宋卓彦金瑶张鑫赵杰国网山东省电力公司经济技术研究院山东济南250013

利用有限元分析软件对局部锈蚀单角钢构件进行建模,分析了锈蚀位置、锈蚀率、长细比等因素对单角钢构件轴心受压稳定承载力的影响。根据分析结果,提出了铁塔主材锈蚀的处理方案,并结合工程实例进行计算分析以确定最优方案。

关键词：局部锈蚀单角钢稳定承载力有限元分析

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局部锈蚀钢材的低周疲劳试验研究

红水河 2022年第2期41卷 111-116页

作者：彭修宁袁丽佳吴丽琴广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西建设职业技术学院土木工程学院广西南宁530007

处于腐蚀性工作环境中的钢结构工程常出现局部钢材锈蚀,对其疲劳性能的影响显著。为研究局部锈蚀钢材低周疲劳寿命的退化规律,以Q235钢板为基础材料,考虑局部锈蚀坑深度和锈蚀坑纵向长度2个因素,制作4个光滑试件,并采用电化学加速锈蚀... 详细信息

处于腐蚀性工作环境中的钢结构工程常出现局部钢材锈蚀,对其疲劳性能的影响显著。为研究局部锈蚀钢材低周疲劳寿命的退化规律,以Q235钢板为基础材料,考虑局部锈蚀坑深度和锈蚀坑纵向长度2个因素,制作4个光滑试件,并采用电化学加速锈蚀法制作24块试件,同时对这2种试件进行轴向拉伸低周疲劳试验。试验结果表明:锈蚀坑纵向长度和锈蚀坑深度均能使钢材低周疲劳寿命下降,锈蚀坑深度是主要因素;对锈蚀试件疲劳寿命影响较大的锈蚀坑深度为0.60~1.10 mm区间,超出此区间,试件疲劳寿命将在低水平保持稳定。

关键词：钢材局部锈蚀低周疲劳疲劳寿命

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局部锈蚀高性能钢梁承载性能试验研究

湖南交通科技 2022年第3期48卷 93-97页

作者：郭艳仙益阳市交通规划勘测设计院有限公司湖南益阳413000

为了研究局部锈蚀对高性能钢结构承载性能的影响,设计了4片高性能钢梁,设置不同的锈蚀程度和锈蚀位置,通过静载试验获得了试验梁荷载挠度曲线、应变变化规律和破坏模式。结论如下:当局部锈蚀位置相近时,锈蚀梁的极限荷载随腐蚀程度增加... 详细信息

为了研究局部锈蚀对高性能钢结构承载性能的影响,设计了4片高性能钢梁,设置不同的锈蚀程度和锈蚀位置,通过静载试验获得了试验梁荷载挠度曲线、应变变化规律和破坏模式。结论如下:当局部锈蚀位置相近时,锈蚀梁的极限荷载随腐蚀程度增加而减小;受弯区受压翼缘处的锈蚀对极限承载力的影响大于受拉翼缘或腹板;所有锈蚀试验梁的破坏模式均表现为受压翼缘的局部屈曲,且随着锈蚀程度增加,屈曲现象更加明显。

关键词：局部锈蚀高性能钢承载性能静载试验

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局部锈蚀对钢筋混凝土梁承载性能的影响

硅酸盐通报 2016年第8期35卷 2365-2370,2377页

作者：杨晓明王耀耀陈永林吴天宇辽宁工程技术大学建筑工程学院阜新123000

局部锈蚀钢筋混凝土构件的承载性能及破坏形态与均匀锈蚀构件相比有很大差异,本文采用数值模拟方法对钢筋混凝土梁在跨中锈蚀、端部锈蚀、单侧锈蚀等情况下的受弯性能展开研究。研究结果表明:跨中锈蚀导致的粘结力损失对于混凝土梁承载... 详细信息

局部锈蚀钢筋混凝土构件的承载性能及破坏形态与均匀锈蚀构件相比有很大差异,本文采用数值模拟方法对钢筋混凝土梁在跨中锈蚀、端部锈蚀、单侧锈蚀等情况下的受弯性能展开研究。研究结果表明:跨中锈蚀导致的粘结力损失对于混凝土梁承载力并无较大影响,但是会降低锈蚀构件的抗弯刚度;两端锈蚀导致的粘结力损失会严重影响钢筋在混凝土中的锚固效果,当锈蚀率较大时会导致锚固失效,使结构材料远未达到屈服强度构件就不能继续承担荷载;单侧锈蚀的钢筋混凝土梁,当锈蚀段在距离加载点附近时,且位于粘结应力较大值区段的起始位置处,对钢筋混凝土梁的承载性能影响最大。

关键词：钢筋混凝土梁局部锈蚀承载性能粘结退化锚固