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锈蚀钢筋横截面积分布规律统计分析

土木与环境工程学报（中英文） 2022年第5期44卷 205-216页

作者：刘浩巴光忠苗吉军刘才玮青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306

检测确定钢筋的锈蚀特征参数是进行锈蚀钢筋混凝土结构性能评定的基础。通过电化学加速锈蚀试验获得不同锈蚀程度的钢筋,采用三维激光扫描技术建立锈蚀钢筋的三维几何模型,并提取相关的锈蚀特征参数。然后基于概率理论统计分析锈蚀钢筋... 详细信息

检测确定钢筋的锈蚀特征参数是进行锈蚀钢筋混凝土结构性能评定的基础。通过电化学加速锈蚀试验获得不同锈蚀程度的钢筋,采用三维激光扫描技术建立锈蚀钢筋的三维几何模型,并提取相关的锈蚀特征参数。然后基于概率理论统计分析锈蚀钢筋平均截面锈蚀率与最大截面锈蚀率、锈蚀不均匀系数之间的相关性,建立了锈蚀不均匀系数的概率分布模型。研究表明:随着锈蚀程度的增大,最大截面锈蚀率和锈蚀不均匀系数均呈幂函数增长,并与锈蚀钢筋的直径有关;锈蚀不均匀系数服从广义极值分布,其概率分布的形状参数、尺度参数和位置参数均随锈蚀程度的增大而线性增大,并与锈蚀钢筋的直径和单元长度有关。

关键词：锈蚀钢筋横截面积三维激光扫描锈蚀特征参数概率分布

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锈蚀钢筋压屈应力-应变本构关系模型研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第6期49卷 98-102页

作者：李杉李旺鹏唐文水卢亦焱武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

采用电化学加速试验方法获得216根锈蚀钢筋试件,对锈蚀钢筋试件进行压屈试验,分析钢筋长细比(长度与直径之比)和锈蚀率对锈蚀钢筋压屈应力-应变关系曲线、名义压屈强度等的影响.结果表明:随着质量锈蚀率的增大,锈蚀钢筋名义压屈强度逐... 详细信息

采用电化学加速试验方法获得216根锈蚀钢筋试件,对锈蚀钢筋试件进行压屈试验,分析钢筋长细比(长度与直径之比)和锈蚀率对锈蚀钢筋压屈应力-应变关系曲线、名义压屈强度等的影响.结果表明:随着质量锈蚀率的增大,锈蚀钢筋名义压屈强度逐渐降低;当长细比≤15时,长细比对锈蚀钢筋名义压屈强度影响不明显;当长细比>15时,长细比对锈蚀钢筋名义压屈强度影响显著.锈蚀钢筋名义压屈应力-应变曲线表现出三种形态特征,根据三种曲线特征建立了锈蚀钢筋名义压屈应力-应变本构关系的统一模型,提出了考虑长细比与质量锈蚀率影响的锈蚀钢筋名义压屈强度计算公式,计算值与试验结果符合较好.

关键词：锈蚀钢筋压屈试验力学性能本构关系名义压屈强度

往复荷载下锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的试验研究

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材料导报 2023年第1期37卷 129-134页

作者：商怀帅柴鑫青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033

针对钢筋混凝土结构在服役过程中钢筋锈蚀以及承受往复荷载工况下引起的钢筋混凝土材料耐久性能劣化会对钢筋混凝土间的粘结性能产生影响,设计并制作了48根粘结区带裂缝的钢筋混凝土梁式试件,以研究在承受不同往复荷载工况(往复荷载幅... 详细信息

针对钢筋混凝土结构在服役过程中钢筋锈蚀以及承受往复荷载工况下引起的钢筋混凝土材料耐久性能劣化会对钢筋混凝土间的粘结性能产生影响,设计并制作了48根粘结区带裂缝的钢筋混凝土梁式试件,以研究在承受不同往复荷载工况(往复荷载幅度分别为极限荷载的0%、10%、20%及30%)、四种钢筋锈蚀率(0%、3%、5%及7%)以及往复荷载与钢筋锈蚀耦合工况下钢筋与混凝土粘结性能的变化情况。结果表明:钢筋锈蚀会影响试件破坏状态;施加往复荷载过程中残余滑移的增长主要发生在前六个循环,且残余滑移随着钢筋锈蚀率以及往复荷载幅度的增加而增大;耦合工况会进一步促进粘结性能的劣化,且粘结强度损失率随着钢筋锈蚀率和往复荷载幅度的增加而增大。该研究可为对应工况下钢筋混凝土构件的现状评估提供理论参考依据。

关键词：钢筋混凝土梁式试件往复荷载锈蚀钢筋粘结强度

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锈蚀钢筋与钢纤维混凝土的黏结性能试验研究

建筑结构学报 2017年第7期38卷 146-155页

作者：侯利军刘泓徐世烺陈达河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室江苏南京210098 浙江大学高性能建筑结构与材料研究所浙江杭州310058

钢纤维混凝土具有良好的开裂后拉伸性能和韧性,已被广泛用于工程结构的修复加固中。对于所修复的锈蚀构件,钢纤维混凝土与锈蚀钢筋的黏结性能是影响其力学性能的关键因素。首先通过电化学方法对钢筋进行预锈蚀,进而采用清理干净的预锈... 详细信息

钢纤维混凝土具有良好的开裂后拉伸性能和韧性,已被广泛用于工程结构的修复加固中。对于所修复的锈蚀构件,钢纤维混凝土与锈蚀钢筋的黏结性能是影响其力学性能的关键因素。首先通过电化学方法对钢筋进行预锈蚀,进而采用清理干净的预锈蚀钢筋制作拉拔试件,然后通过中心拉拔试验研究锈蚀钢筋与钢纤维混凝土的黏结性能。试验结果表明:钢纤维的掺入能够使试件从劈裂破坏转变为拔出破坏,同时黏结强度比提高4.4%~7.5%;随着黏结长度的减小,加载端与自由端的相对滑移也逐渐减小,而峰值黏结应力对应的平均滑移却逐渐增大;锈蚀率对黏结强度的影响与黏结长度相关,与未锈蚀试件相比,当锈蚀率达到约15%时,黏结长度为3d(d为钢筋直径)试件的黏结强度减小21%,而黏结长度为7d试件的黏结强度基本不变。基于试验结果,建立了以锈蚀率和黏结长度为参数的黏结强度经验公式,计算结果与试验结果吻合较好。

关键词：钢纤维混凝土锈蚀钢筋中心拉拔试验黏结性能滑移

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锈蚀钢筋与混凝土高温下黏结性能试验研究

锈蚀钢筋与混凝土高温下黏结性能试验研究

作者：闫良泰青岛理工大学

学位级别：硕士

钢筋与混凝土黏结性能对混凝土结构的承载与变形能力影响较大,故探究黏结性能对结构设计及安全性评估具有重要意义。为准确评估锈蚀钢筋混凝土结构在突发火灾下的结构承载力,高温作用下锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能退化规律亟待开展。为... 详细信息

钢筋与混凝土黏结性能对混凝土结构的承载与变形能力影响较大,故探究黏结性能对结构设计及安全性评估具有重要意义。为准确评估锈蚀钢筋混凝土结构在突发火灾下的结构承载力,高温作用下锈蚀钢筋与混凝土间黏结性能退化规律亟待开展。为研究温度、锈蚀率、保护层厚度和钢筋位置对高温下黏结性能的影响,本研究制作两种尺寸的偏心拉拔试件。采用通电加速锈蚀方法得到锈蚀试件,将其在电炉中升温至目标温度后再进行拉拔试验。通过高温稳态下黏结性能变化规律研究不同温度状态下黏结性能差异。首先对立方体试块进行高温下、后混凝土抗压试验,然后分别对偏心试件进行高温下、后拉拔试验,分析温度状态(高温下和高温后)、锈蚀率(2%、5%、10%和20%)、试件尺寸(150mm×150 mm×150mm和150mm×150mm×300mm)及箍筋数量(一肢箍筋和两肢箍筋)对黏结性能的影响。最后基于试验结果,采用双相希尔模型和洛伦兹模型进行回归分析,得到不同工况的黏结应力计算式及连续型黏结-滑移模型;基于高温下与高温后黏结性能区分点,对结构抗火设计规范提出可靠建议。本文的主要研究工作如下:(1)为研究高温作用后锈蚀钢筋与混凝土黏结退化机理,设计3组(23个)钢筋位于侧边角部和8组(65个)钢筋位于侧边中部的锈蚀拉拔试件。对比分析不同温度、锈蚀率、保护层厚度、钢筋位置对锈蚀钢筋混凝土界面黏结性能的影响,分析了锈蚀钢筋混凝土高温后的破坏模式及黏结应力变化规律。根据试验数据拟合τ-s(黏结-滑移)曲线,提出考虑温度和锈蚀共同作用的黏结-滑移本构关系,此部分工作可为火灾后锈蚀混凝土结构有限元分析提供理论依据,对火灾后结构加固与修复提供数据支持。(2)为探究高温下与高温后锈蚀钢筋与混凝土黏结性能退化规律的不同,制作了84个混凝土抗压试件及167个偏心拉拔试件。对偏心试件进行高温下和高温后拉拔试验,分析温度状态(高温下和高温后)、锈蚀率(2%、5%、10%和20%)、试件尺寸及箍筋数量对黏结性能的影响。对不同温度状态的黏结强度比较分析,建立了火灾下考虑黏结滑移的极限承载力计算公式。最后得出高温下锈蚀钢筋混凝土黏结强度计算方法,提出分段式及连续型黏结-滑移本构模型,对比二种本构关系的优劣性,得到描述黏结滑移关系更为准确的本构方程。(3)基于损伤原理建立考虑尺寸效应的黏结强度计算模型,采用非线性叠加原理得到损伤后黏结-滑移本构方程。分析梁式拉拔试件与立方体拉拔试件的受力特征,对考虑黏结滑移关系的结构火灾下承载力计算提供了计算方法,根据锥楔破坏理论建立了黏结滑移本构关系带入结构计算的可靠模型。(4)基于试验结论对现有钢筋混凝土梁的极限承载力公式进行修正,得到了锈蚀梁火灾下考虑黏结的极限承载力计算公式。为将拉拔试验结果应用到结构计算公式中,确定了黏结对结构承载力的尺寸效应及黏结系数,最后通过理论计算值、试验值、模拟值对比分析,补充了现行混凝土承载力计算公式。(5)通过建立三维实体钢筋并考虑锈蚀对黏结滑移性能的影响,设置三维弹簧单元来模拟钢筋与混凝土间黏结滑移性能。首先有限元模拟锈蚀梁温度场,然后提取各节点单元最高温度,最后进行锈蚀梁火灾下挠度模拟。采用有限元模拟验证了本研究黏结-滑移本构模型的准确性,为结构抗火设计提供可靠依据。

关键词：锈蚀钢筋高温偏心拉拔试验黏结-滑移本构模型有限元分析

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锈蚀钢筋与高强再生混凝土的黏结性能试验

哈尔滨工业大学学报 2018年第8期50卷 132-141页

作者：叶涛萍曹万林董宏英张益轩城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124

为研究锈蚀钢筋与高强再生混凝土之间的黏结滑移性能,采用通电加速锈蚀法获得36个中心拉拔钢筋被锈蚀的试件并进行中心拉拔试验.试件设计参数有5个:再生粗骨料取代率、钢筋外形、钢筋直径、锚固长度和钢筋锈蚀率.依据试验结果,对试件的... 详细信息

为研究锈蚀钢筋与高强再生混凝土之间的黏结滑移性能,采用通电加速锈蚀法获得36个中心拉拔钢筋被锈蚀的试件并进行中心拉拔试验.试件设计参数有5个:再生粗骨料取代率、钢筋外形、钢筋直径、锚固长度和钢筋锈蚀率.依据试验结果,对试件的黏结破坏形态和每个设计参数对锈蚀钢筋与高强再生混凝土间黏结性能的影响进行分析.结果表明:锈蚀钢筋与高强再生混凝土间的黏结破坏形式有3种,即钢筋拔断、钢筋拔出和混凝土劈裂;高强再生混凝土与锈蚀后螺纹钢筋间的黏结强度要明显高于锈蚀后光圆钢筋;锈蚀钢筋与高强再生混凝土间的黏结强度,随着再生粗骨料取代率的增加整体呈减小趋势,随着钢筋直径的增大而减小,随着锚固长度的增大而减小,随着钢筋锈蚀率的增大而减小,但当钢筋锈蚀率达到某一界限后这种减小便不明显.

关键词：锈蚀钢筋高强再生混凝土黏结性能拉拔试验

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锈蚀钢筋与轻骨料混凝土粘结—滑移性能研究

锈蚀钢筋与轻骨料混凝土粘结—滑移性能研究

作者：潘毅长安大学

学位级别：硕士

锈蚀钢筋与混凝土的粘结-滑移问题始终是混凝土结构基本理论研究的热点,钢筋锈蚀导致的钢筋与混凝土协同工作性能的影响一直受到重视。由于轻骨料混凝土破坏机理与普通混凝土存在差异,且其与钢筋的协同工作性能也有待进一步研究。故本... 详细信息

锈蚀钢筋与混凝土的粘结-滑移问题始终是混凝土结构基本理论研究的热点,钢筋锈蚀导致的钢筋与混凝土协同工作性能的影响一直受到重视。由于轻骨料混凝土破坏机理与普通混凝土存在差异,且其与钢筋的协同工作性能也有待进一步研究。故本文考虑轻骨料混凝土与普通混凝土之间的差异,通过试验研究与理论分析,深入研究锈蚀钢筋与轻骨料混凝土粘结-滑移性能,建立锈蚀钢筋轻骨料混凝土粘结强度退化模型,为工程结构或构件的粘结滑移相关性能分析提供理论依据。主要研究内容包括:1、完成了15根轻骨料混凝土全梁式粘结锚固试件加速锈蚀试验。研究了0.3mm、0.9mm和1.5mm锈胀裂缝宽度下试件的裂缝分布规律,完成了试件钢筋锈蚀率的测定,分析钢筋锈蚀率与锈胀裂缝宽度的关系,建立了考虑混凝土保护层厚度、钢筋直径、箍筋间距等参数的钢筋锈蚀率、锈胀裂缝宽度函数表达式。结果表明:钢筋锈蚀率与锈胀裂缝宽度呈现较为良好的线性关系。2、完成了15根锈蚀钢筋轻骨料混凝土粘结锚固梁式试件的加载。深入分析了混凝土保护层厚度、箍筋间距、锈胀裂缝宽度对锈蚀钢筋轻骨料混凝土粘结性能的影响;定性分析了各影响因素与粘结强度的变化规律。结果表明:粘结强度随混凝土保护层厚度增大而增大;随箍筋间距的增大而减小;锈胀裂缝宽度的增大会降低粘结强度。3、基于试验数据与现有理论计算模型,对既有粘结强度计算模型进行分析与修正,得到了适用于轻骨料混凝土的粘结强度计算式;结合现有普通混凝土相关的研究,考虑混凝土保护层厚度、钢筋直径、箍筋间距等影响因素,分别建立了基于钢筋锈蚀率的粘结强度退化模型和基于锈胀裂缝宽度的粘结强度退化模型。通过电加速锈蚀试验、粘结锚固试验,系统的分析了混凝土保护层厚度、箍筋间距对锈胀裂缝分布、粘结强度的影响,建立了适用于轻骨料混凝土的粘结强度退化模型,对轻骨料混凝土结构或构件的粘结-滑移性能进行一定的理论补充。

关键词：锈蚀钢筋轻骨料混凝土锈蚀率锈胀裂缝宽度粘结强度

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锈蚀钢筋再生混凝土黏结滑移梁式试验研究

建筑结构学报 2016年第5期37卷 297-305页

作者：曹芙波王宇王健吴瑾王晨霞南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016 内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010 北奔重型汽车集团有限公司内蒙古包头014030

通过再生混凝土梁式试验,得到了不同钢筋锈蚀率下再生混凝土与钢筋的平均黏结应力-滑移曲线,分析了钢筋锈蚀率对不同直径钢筋与再生混凝土之间黏结滑移性能的影响。研究结果表明:钢筋锈蚀率为0%和1%时,试验梁发生劈裂破坏;锈蚀率为9%时... 详细信息

通过再生混凝土梁式试验,得到了不同钢筋锈蚀率下再生混凝土与钢筋的平均黏结应力-滑移曲线,分析了钢筋锈蚀率对不同直径钢筋与再生混凝土之间黏结滑移性能的影响。研究结果表明:钢筋锈蚀率为0%和1%时,试验梁发生劈裂破坏;锈蚀率为9%时,发生钢筋拔出破坏;锈蚀率为3%和6%时,试件钢筋拔出和混凝土劈裂破坏共同发生;锈蚀钢筋与再生混凝土间黏结应力随钢筋锈蚀率的增加而先增大后减小,锈蚀率为1%时黏结应力为最大;锈蚀率为0%和1%时,黏结应力峰值集中在加载端附近,随锈蚀率增大,黏结应力峰值靠近自由端;随锈蚀率的增加,滑移增幅变大;依据试验结果,拟合了黏结应力沿锚固区分布规律的位置函数,结合平均黏结应力-滑移本构方程,建立了可反映不同位置锈蚀钢筋再生混凝土黏结滑移的本构方程。

关键词：再生混凝土锈蚀钢筋梁式试验黏结滑移位置函数本构关系

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锈蚀钢筋高强再生混凝土梁抗弯性能试验研究

自然灾害学报 2017年第6期26卷 93-101页

作者：叶涛萍曹万林乔崎云张益轩北京工业大学建筑工程学院北京100124

为了研究不同再生粗骨料取代率对锈蚀钢筋高强再生混凝土梁抗弯性能的影响,采用电化学腐蚀法获得4个钢筋锈蚀率为5%的试件,并进行抗弯性能试验。试验采用单向重复加载,研究了不同再生粗骨料取代率对锈蚀钢筋高强再生混凝土梁的破坏特征... 详细信息

为了研究不同再生粗骨料取代率对锈蚀钢筋高强再生混凝土梁抗弯性能的影响,采用电化学腐蚀法获得4个钢筋锈蚀率为5%的试件,并进行抗弯性能试验。试验采用单向重复加载,研究了不同再生粗骨料取代率对锈蚀钢筋高强再生混凝土梁的破坏特征、混凝土应变、耗能及承载力的影响。研究表明:在低锈蚀率下,锈蚀钢筋高强再生混凝土梁正截面受力过程与再生粗骨料取代率无关;极限承载力随着再生粗骨料取代率的增加而稍有降低;再生粗骨料33%取代时,其耗能能力变化不大,再生粗骨料66%和100%取代时,其耗能能力随再生粗骨料取代率的增大而减小。在长期氯盐及其它有害腐蚀环境中,不宜采用100%再生粗骨料取代,且再生粗骨料取代率宜控制在30%左右。

关键词：锈蚀钢筋再生粗骨料取代率梁抗弯性能