受腐蝕鋼筋混凝土墩柱的性能退化研究.pdf

1、海工混凝土結構因處于氯離子濃度高的環(huán)境中且預期使用年限長,在服役過程中可能會受到不同程度的銹蝕損傷而導致性能退化,性能變化之后的結構在外荷載作用下可能會脫離預期要求而造成嚴重的危害,故研究受腐蝕鋼筋混凝土墩柱性能退化具有重要的工程意義。本文通過制作8根混凝土墩柱試件,試驗研究了腐蝕鋼筋混凝土墩柱承受不同形式荷載作用下的性能變化,并基于擴展有限元法(XFEM)和混凝土黏聚力模型運用軟件ABAQUS對鋼筋非均勻銹蝕膨脹保護層混凝土銹脹開裂的

2、過程進行了數值模擬,研究初始損傷裂縫、混凝土強度、保護層厚度及鋼筋直徑對保護層內裂紋萌生、擴展及混凝土力學性能的影響,通過試驗和數值分析研究,得出以下主要結論:
　　(1)水平荷載往復作用下,鋼筋銹蝕對墩柱的開裂荷載基本沒有影響,而對墩柱的屈服強度和極限強度有一定影響,較小銹蝕率對試件的極限承載能力影響不明顯;銹蝕率較大的試件降低程度相當顯著,縱筋銹蝕率7.16％、箍筋銹蝕率18.27%的試件平均承載能力降低了11.5%,縱筋銹蝕

3、率為8.00%、8.41%、7.96%,箍筋未銹的試件,其對應的平均極限承載能力分別下降了8.3%、8.3%和6.7%。
　　(2)水平往復荷載作用下墩柱的荷載-位移曲線在正、負方向上呈不對稱狀,而同一試件中,縱筋銹蝕嚴重一側的屈服荷載與極限荷載較另一側更高,甚至與未銹蝕試件的承載能力相當,主要是鋼筋銹蝕不均勻和螺旋箍筋共同作用的結果。
　　(3)鋼筋銹蝕使墩柱提早進入屈服,而箍筋良好的約束作用使墩柱極限位移基本保持不變,故

4、在一定銹蝕程度內,鋼筋銹蝕能較大程度地提升螺旋箍筋墩柱的延性;但降低了滯回耗能能力,銹蝕率越大,降低越明顯,特別是縱筋(7.16%)、箍筋(18.27%)均銹蝕嚴重的試件,其耗能能力較未銹蝕試件下降了16.7%。
　　(4)軸向重復荷載快速加載作用對腐蝕墩柱性能沒有顯著影響,而保護層混凝土銹脹開裂導致鋼筋、混凝土之間應變不協(xié)調。
　　(5)采用XF EM與混凝土黏聚力本構模型能有效模擬保護層銹脹開裂的全過程而避免網格重劃分,