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箍筋锈蚀配斜筋RC梁抗剪承载力研究

作　者: 翟飞格
导　师: 张建仁
学　校: 长沙理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 修正压力场理论抗剪承载力锈蚀钢筋混凝土梁斜筋粘结强度
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 47次
引　用: 4次
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内容摘要

钢筋锈蚀是钢筋混凝土桥梁最为普遍的病害之一,是导致混凝土结构破坏的首要因素。锈蚀会使钢筋截面面积减小、力学性能退化、保护层开裂以及钢筋与混凝土间粘结性能的退化,严重时还会降低桥梁结构的承载能力。目前,国内外对锈蚀钢筋混凝土构件正截面承载能力进行了研究,而对构件斜截面的抗剪性能研究很少,特别是对于配有斜筋或弯起钢筋箍筋锈蚀梁的研究几乎空白。由于箍筋直径小且最靠近保护层,其锈蚀往往比较严重,对斜截面抗剪影响更大。为了能够较好地评估配有斜筋的RC桥梁的抗剪性能,本文结合国家自然科学基金项目“既有RC桥梁构件抗剪性能退化模型及可靠性研究(50878031)”,基于1根对比梁和6根箍筋锈蚀配斜筋RC梁,对箍筋进行电化学快速腐蚀,完成了全部梁的斜截面抗剪性能试验,主要研究工作如下:(1)探讨了钢筋的锈蚀机理及影响因素,并对钢筋混凝土抗剪分析方法进行了比较全面的总结。(2)通过对箍筋锈蚀配斜筋RC梁斜截面抗剪性能进行分析和研究。考虑不同锈蚀程度箍筋所引起的力学性能退化,研究了试验梁的裂缝发展和破坏过程、挠度的变化以及钢筋和混凝土的应变分布,得出在相同剪跨比下箍筋锈蚀并不影响梁的破坏形态;随锈蚀率的增大,开裂荷载减小,极限荷载先上升后下降;箍筋的严重锈蚀加大了临界裂缝的宽度,但是箍筋的锈蚀并不影响斜裂缝出初现的时间。(3)基于修正压力场理论(MCFT)理论,对箍筋锈蚀配斜筋RC梁抗剪承载力进行研究。考虑斜筋存在,建立混凝土内力和裂缝间应力平衡方程式;综合纯剪和纯弯状态下截面分析,得到了弯剪作用下的内力计算公式;对计算流程进行编程,代入箍筋锈后面积和屈服强度进行假设和迭代,计算分析了箍筋锈蚀对RC梁的抗剪承载力。引入混凝土规范和公路预应力桥规中的抗剪计算公式,考虑箍筋锈蚀对混凝土截面损伤和粘结强度及纵筋销栓作用的影响,对修正系数进行线性回归,得到了箍筋锈后抗剪承载力公式,把计算结果与试验数据进行对比。该计算结果与试验结果较好的吻合,说明修正压力场理论对箍筋锈蚀配斜筋RC梁具有适用性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-26
  1.1 问题的提出  11-12
  1.2 研究背景及意义  12-15
  1.3 混凝土构件中钢筋的锈蚀机理及影响因素  15-17
    1.3.1 钢筋锈蚀机理  16-17
    1.3.2 混凝土中钢筋锈蚀的主要因素  17
  1.4 钢筋锈蚀对钢筋混凝土构件的影响  17-18
  1.5 锈蚀钢筋混凝土构件力学性能研究现状  18-19
  1.6 钢筋混凝土结构抗剪分析方法的发展  19-24
    1.6.1 桁架模型  19-20
    1.6.2 压力场模型  20-21
    1.6.3 软化桁架模型（STM）  21-22
    1.6.4 塑性理论  22
    1.6.5 极限平衡理论  22
    1.6.6 统计分析法  22-23
    1.6.7 非线性有限元法  23-24
    1.6.8 桁架-拱模型  24
  1.7 锈蚀钢筋混凝土构件抗剪承载力的研究现状  24-25
  1.8 本文的工作  25-26
第二章箍筋锈蚀配斜筋 RC 梁模拟试验  26-34
  2.1 概述  26
  2.2 试验梁制作与材料性能  26-29
    2.2.1 混凝土原材料及配合比  26-27
    2.2.2 梁的尺寸的确定  27-28
    2.2.3 构件的制作和养护  28-29
  2.3 箍筋的快速电化学锈蚀试验  29-30
  2.4 锈蚀梁的外观检查及无损检测  30-31
  2.5 梁的静载试验  31-33
    2.5.1 构件的百分表和应变片布置  31-32
    2.5.2 导线的连接  32
    2.5.3 加载装置和方案的设计  32-33
  2.6 本章小结  33-34
第三章箍筋锈蚀 RC 梁试验结果分析  34-49
  3.1 箍筋锈蚀率的测定  34
  3.2 构件的裂缝分布及破坏过程  34-39
    3.2.1 锈蚀破坏的外观描述  35
    3.2.2 构件的裂缝分布及发展  35-38
    3.2.3 构件的破坏过程  38-39
  3.3 荷载-挠度曲线  39-41
  3.4 剪压区凝土的应变分布  41-44
  3.5 钢筋的应变分布  44-48
  3.6 本章小结  48-49
第四章基于 MFCT 配斜筋 RC 梁抗剪承载力计算分析  49-74
  4.1 压力场理论（CFT）  49-54
    4.1.1 混凝土应变协调条件  49-51
    4.1.2 构件应力平衡条件  51-52
    4.1.3 材料本构关系  52-54
  4.2 修正压力场理论（MCFT）  54-61
    4.2.1 混凝土应力协调条件  56-57
    4.2.2 混凝土内力平衡  57-58
    4.2.3 开裂构件混凝土和钢筋应力—应变关系  58-59
    4.2.4 裂缝间的应力平衡  59-61
  4.3 MCFT 理论在弯剪作用下截面分析  61-65
    4.3.1 MCFT 对钢筋混凝土单元纯剪作用下截面分析  61-63
    4.3.2 MCFT 对钢筋混凝土单元纯弯作用下截面分析  63-64
    4.3.3 MCFT 对钢筋混凝土单元弯剪作用下截面分析  64-65
  4.4 锈蚀对钢筋强度和面积的影响  65-67
    4.4.1 锈蚀对钢筋强度的影响  65-67
    4.4.2 锈蚀对钢筋面积的影响  67
  4.5 算例分析  67-73
    4.5.1 试验设计参数  67-68
    4.5.2 计算结果分析  68-73
  4.6 本章小结  73-74
结论与展望  74-76
参考文献  76-81
致谢  81-82
附录读研期间所参加的科研工作和发表论文情况  82

箍筋锈蚀配斜筋RC梁抗剪承载力研究

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