重載及腐蝕損傷下鋼筋混凝土梁疲勞性能試驗研究.pdf

1、隨著服役年限的增加，受車輛荷載及所處環(huán)境的影響，鋼筋混凝土公路橋梁損傷不斷累積，其中最主要的兩種損傷形式為:重載損傷及腐蝕損傷。為了進一步了解這兩種損傷對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)疲勞性能的影響，本文分別開展了鋼筋混凝土梁重載變幅疲勞及腐蝕疲勞試驗研究。主要內(nèi)容包括:重載作用對受損鋼筋混凝土梁疲勞性能的影響，腐蝕環(huán)境對鋼筋混凝土梁疲勞性能的影響，以及疲勞加載下混凝土梁內(nèi)鋼筋銹蝕程度變化及氯離子分布規(guī)律等。
　　在車輛荷載調(diào)查報告基礎(chǔ)上，選取合

2、適的疲勞加載幅值，進行鋼筋混凝土梁重載變幅疲勞試驗。試驗結(jié)果表明，受重載作用的梁均發(fā)生斜截面破壞;梁后續(xù)疲勞壽命與所受重載循環(huán)比密切相關(guān)，過大的重載循環(huán)次數(shù)會急劇降低梁的疲勞壽命;重載作用后，梁跨中撓度及裂縫寬度有較大程度的增加，且隨重載循環(huán)次數(shù)的增多，增加的幅度越大。利用梁動態(tài)剛度的衰減規(guī)律，建立重載作用下梁的疲勞累積損傷模型及壽命預測方法。
　　在疲勞加載過程中采用“電滲-恒電流-干濕循環(huán)”方法加速鋼筋銹蝕，進行鋼筋混凝土梁腐

3、蝕疲勞試驗。試驗結(jié)果表明，與大氣環(huán)境相比，當承受同一水平疲勞荷載時，較短的腐蝕環(huán)境作用時間對鋼筋混凝土梁疲勞壽命、跨中撓度和混凝土受壓區(qū)應變影響較小;但較長的腐蝕環(huán)境作用時間會明顯降低梁的疲勞壽命，并加速梁撓度、混凝土受壓區(qū)應變的發(fā)展。腐蝕疲勞破壞梁的鋼筋斷口依舊存在疲勞裂紋源區(qū)、裂紋擴展區(qū)及斷裂區(qū)。腐蝕疲勞破壞是交變應力與腐蝕介質(zhì)共同作用的結(jié)果，腐蝕介質(zhì)加速鋼筋裂紋的萌生及擴展。且局部銹蝕是導致鋼筋腐蝕疲勞斷裂的主要因素。
　　

4、利用半電池電位法、混凝土電阻率法及RCT法，研究腐蝕疲勞作用下梁內(nèi)鋼筋銹蝕程度變化及氯離子分布規(guī)律。試驗結(jié)果表明，隨著腐蝕作用時間的增加，鋼筋腐蝕電位及混凝土電阻率總體上呈現(xiàn)下降趨勢，且承受荷載的梁內(nèi)鋼筋銹蝕速率高于未承受荷載梁，同時隨著疲勞荷載上限增大，鋼筋銹蝕速率明顯增大;疲勞裂縫處氯離子含量明顯高于未開裂處，且會在混凝土保護層某一深度處產(chǎn)在氯離子聚集現(xiàn)象。
　　本文研究成果可為建立重載運營及腐蝕環(huán)境影響下橋梁疲勞累積損傷模型