疲劳荷载幅值对氯环境下疲劳损伤RC梁剩余力学性能的影响

沿海环境的钢筋混凝土桥梁结构通常受到疲劳荷载以及氯离子的综合作用。通过试验室模拟此类结构的工作状态,试验研究了不同疲劳荷载(0.2P_u、0.3P_u、0.4P_u、0.5P_u)预损伤并经历氯溶液干湿循环后钢筋混凝土梁试件的剩余力学性能(剩余承载力、耗能能力、刚度、延性)。结果表明,与未疲劳损伤梁试件相比,疲劳损伤并经历海水干湿循环梁试件的屈服荷载随着疲劳损伤荷载增大而下降,极限荷载基本不变;疲劳损伤梁试件的刚度和延性大幅度下降,且不同荷载水平下的延性和刚度劣化程度基本保持一致;疲劳加载过程中,每个循环形成的滞回环面积随着循环加载次数的增加而明显降低且趋于稳定,稳定所需的最小循环加载次数随着荷载水平的增大而增大。     

海水干湿环境下循环荷载损伤混凝土梁的力学性能劣化

采用实验室模拟钢筋混凝土桥梁的实际工作状态,首先对4个钢筋混凝土(RC)梁试件施加幅值分别为0,4Pu,0.5Pu,0.6Pu(Pu为单调加载梁的极限荷载)的循环荷载且等幅循环加载10次,再对损伤的RC梁进行240次海水干湿循环作用,最后进行单调加载试验,研究RC梁的力学性能劣化情况。结果表明:在循环荷载和海水干湿循环综合作用下,随着循环荷载幅度增加,钢筋混凝土梁的屈服荷载、极限荷载、刚度等力学指标均下降;240次海水干湿循环作用后,循环荷载产生的梁试件中混凝土裂缝大多数自愈合,少数裂缝呈现部分愈合状态。     

海水干湿循环对带裂缝钢筋混凝土柱力学性能及氯离子含量的影响

通过实验室模拟沿海氯环境和钢筋混凝土结构服役工作条件。使初始裂缝宽度分别为0、0.07、0.10、0.14 mm的钢筋混凝土(RC)偏压柱试件受到100次海水干湿循环作用,观察裂缝发展情况,然后对柱试件进行静力偏压加载试验,并测量受拉区混凝土的氯离子含量。结果表明,不同初始裂缝宽度的RC柱试件经过100次海水干湿循环后,其屈服荷载、极限荷载和延性均随初始裂缝宽度的增加而降低;按规范计算的偏压承载力均高于试验值。与偏压极限荷载试验值相比,当初始裂缝宽度小于0.10 mm时,规范计算极限荷载值的相对误差小于5%,裂缝宽度为0.10 mm及以上时,规范计算极限荷载值的相对误差大于16%。柱试件混凝土受拉表层(0~10 mm)的氯离子含量随初始裂缝宽度的增加而增大;当裂缝宽度小于0.10 mm时,受拉混凝土内层(10~30 mm)的氯离子含量差别不大;裂缝宽度为0.10 mm及以上时,受拉混凝土内层(10~30 mm)的氯离子含量近乎成倍增加。     

偏压荷载与海水干湿作用后钢筋混凝土柱滞回性能及微观结构试验研究

为研究沿海地区在役钢筋混凝土(RC)柱的滞回性能及混凝土的微观结构和氯离子含量,对不同前期偏压荷载（0、0.20、0.35倍峰值偏压荷载）作用下,经历100次海水浸泡与大气环境干湿循环后的RC柱进行低周反复加载试验,并对混凝土的微观结构和氯离子含量进行量测。结果表明：前期偏压荷载作用后RC柱的滞回曲线呈现出明显的不对称。当水平反复加载与前期偏压荷载产生的截面应力分布同向时,其峰值荷载、延性及耗能能力随着前期偏压荷载的增加而降低;当前期偏压荷载为0.35倍柱峰值偏压荷载时,其峰值荷载、延性及耗能能力较前期未受偏压柱试件的降幅较大,分别达到26.1%、22.0%和44.6%;当水平反复加载与前期偏压荷载产生的截面应力分布反向时,各参数变化无明显规律。另外,在距受拉区混凝土表面20 mm和40 mm深度处,前期受偏压柱试件的氯离子含量分别是未受偏压柱试件的4.7倍和1.5倍以上,同时前期受偏压柱试件的受拉区混凝土裂缝数量和宽度明显多于未受偏压柱试件。按照现行混凝土结构设计规范计算截面受弯承载力,由于前期偏压荷载造成的滞回曲线不对称,水平反复荷载与前期偏压荷载产生的截面应力分布同向时,试验值小于计算值。由此可见,前期偏压荷载对RC柱的滞回性能劣化、受拉混凝土的氯离子含量和微观结构均有较大影响,进而缩短结构使用寿命。     

海水干湿交替作用下持载钢筋引气混凝土柱滞回性能

沿海地区的钢筋混凝土结构会同时受到使用荷载和氯离子侵蚀作用。通过实验室模拟沿海地区混凝土结构的工作状态,试验研究在海水干湿交替作用下承受不同比例持续偏心荷载钢筋引气混凝土柱的表面剥蚀、裂缝发展以及滞回性能,使用显微镜观测裂缝处混凝土并测定氯离子含量;分析海水干湿交替作用与持续荷载比例对柱承载力、刚度、延性的影响。结果表明,经过100次海水干湿交替作用后,钢筋混凝土柱的滞回曲线随着持续荷载比例的增加变得不对称;持载比例越大,正向加载时,柱子的屈服荷载、极限荷载、刚度和延性越小,反向加载时屈服荷载与极限荷载变化不大,刚度与延性均呈现先增大后降低的趋势。     

持续荷载和环境耦合作用下钢筋混凝土抗氯盐侵蚀试验研究

沿海混凝土结构长期处于持续荷载和侵蚀环境的耦合作用中。试验设计可持续施加拉/压应力的加载装置,对13根混凝土梁施加不同等级的荷载;同时对受力状态下的混凝土梁进行模拟海水干湿循环的侵蚀。通过试验,研究不同等级荷载和氯盐侵蚀耦合作用下混凝土梁抗氯盐侵蚀性能的变化规律。试验结果表明:(1)通过在梁的受压、受拉侵蚀面浇筑水池,以取水注水的方式来模拟干湿循环可以有效防止盐水对持荷装置的侵蚀,可使试验梁受力更稳定;(2)以施加荷载的大小占极限荷载的比例记做荷载水平λ。当λ=0.3时,受拉区混凝土开裂,各条裂缝最大宽度为0.04 mm,此时裂缝处氯离子浓度与不受力无裂缝混凝土内部氯离子浓度相近;当裂缝最大宽度为0.08 mm时,同深度处氯离子浓度较小幅度增加,影响氯离子传输速率的临界荷载裂缝宽度为0.04 mm。随着λ的增加,受拉区各位置氯离子浓度呈非线性增大,且距离裂缝越近,同深度处氯离子浓度越大;(3)λ<0.45时,混凝土梁受压区氯离子浓度随着荷载水平的增大而减小,当λ>0.45时,受压区氯离子浓度随着荷载水平的增大而增大;在压应力作用下,影响氯离子传输速率的临界λ=0.45。研究表明,荷载和氯盐侵蚀耦合作用对钢筋混凝土结构耐久性能具有巨大的危害,尤其是荷载裂缝处的氯盐侵蚀,实际工程中应采取相关措施加以防范。     

Experimental study on fatigue behavior and chloride diffusivity of fatigue damaged RC beams after chloride attack

对于沿海地区具有疲劳损伤的在役钢筋混凝土(RC)桥梁结构，其在氯腐蚀后的疲劳性能和氯离子扩散性对于结构耐久性设计和评估至关重要。为此，通过试验研究15根不同初始疲劳损伤程度RC梁在氯腐蚀后的疲劳性能和混凝土中氯离子含量，试验参数包括荷载水平(疲劳荷载上限与静载极限荷载之比，取0.2~0.5)、初始疲劳加载次数(1×104~120×104)、氯腐蚀时间(90、180d)和受拉纵筋配筋率(1.06%、1.59%和2.91%)。试验结果表明：疲劳损伤RC梁在氯腐蚀后进行疲劳加载时，梁挠度和混凝土应变等呈现典型的三阶段变化特征；荷载水平、初始疲劳加载次数、氯腐蚀时间和受拉纵筋配筋率均对其剩余疲劳寿命影响显著，荷载水平(不小于0.4)、初始疲劳加载次数(第一疲劳阶段)和氯腐蚀时间的增加均引起剩余疲劳寿命迅速降低，当配筋率增加到42%界限配筋率时，寿命有所增加；受拉混凝土氯离子扩散性的增加与RC梁剩余疲劳寿命的降低相关联，而受压混凝土的扩散性随荷载水平、初始疲劳加载次数和配筋率的增加而增加。     

疲劳损伤RC梁氯离子腐蚀后疲劳性能和氯离子扩散性试验研究

对于沿海地区具有疲劳损伤的在役钢筋混凝土(RC)桥梁结构,其在氯腐蚀后的疲劳性能和氯离子扩散性对于结构耐久性设计和评估至关重要。为此,通过试验研究15根不同初始疲劳损伤程度RC梁在氯腐蚀后的疲劳性能和混凝土中氯离子含量,试验参数包括荷载水平(疲劳荷载上限与静载极限荷载之比,取0.2~0.5)、初始疲劳加载次数(1×104~120×104)、氯腐蚀时间(90、180d)和受拉纵筋配筋率(1.06%、1.59%和2.91%)。试验结果表明：疲劳损伤RC梁在氯腐蚀后进行疲劳加载时,梁挠度和混凝土应变等呈现典型的三阶段变化特征;荷载水平、初始疲劳加载次数、氯腐蚀时间和受拉纵筋配筋率均对其剩余疲劳寿命影响显著,荷载水平(不小于0.4)、初始疲劳加载次数(第一疲劳阶段)和氯腐蚀时间的增加均引起剩余疲劳寿命迅速降低,当配筋率增加到42%界限配筋率时,寿命有所增加;受拉混凝土氯离子扩散性的增加与RC梁剩余疲劳寿命的降低相关联,而受压混凝土的扩散性随荷载水平、初始疲劳加载次数和配筋率的增加而增加。     

钢筋自密实混凝土梁受剪性能试验研究及分析

自密实混凝土工程应用逐渐增多,为研究钢筋自密实混凝土梁的受剪性能,进行了4根钢筋自密实混凝土梁试件和2根普通钢筋混凝土梁试件的试验,研究自密实混凝土梁受剪性能的破坏形态、开裂荷载、裂缝发展和抗剪承载力,并且将其与普通钢筋混凝土梁作对比分析。将试验值与 GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》计算的理论值与相比较。结果表明,竖向集中荷载作用下,钢筋自密实混凝土梁与普通钢筋混凝土梁有着相似的破坏特征与承载能力。钢筋自密实混凝土梁理论值与试验值的比为0.59,比普通钢筋混凝土梁理论试验值的比值高出0.11。     

疲劳荷载与海水侵蚀作用下钢筋混凝土梁耐久性试验

沿海地区的钢筋混凝土桥梁结构在服役期间，受到疲劳荷载和氯离子侵蚀的综合作用，其使用寿命缩短。为模拟桥梁的实际工作状态,首先对钢筋混凝土梁施加疲劳荷载20万次(疲劳荷载上限分别为0.16 P _u、0.24P _u、0.32P _u、0.40P _u，P _u为梁受弯极限荷载),然后经历海水浸泡和空气环境干湿循环100 d,最后静力加载获得钢筋混凝土梁受弯承载力。共完成5组10根钢筋混凝土梁试验。研究结果表明：在疲劳荷载上限不大于0.24P _u时，试件性能劣化不明显；疲劳荷载上限大于0.24P _u时，梁试件的初始刚度、屈服荷载和极限荷载随着疲劳荷载上限的增大而快速降低;当疲劳荷载上限为0.40P _u时，梁试件的初始刚度、屈服荷载和极限荷载分别降低51.80%、21.78%、15.07%。     

U形预应力钢板箍加固T形截面钢筋混凝土梁受剪性能试验研究

为改进T形截面钢筋混凝土(RC)梁的受剪加固工艺,提出了一种采用U形预应力钢板箍对T形截面RC梁进行受剪加固的技术。采用简支梁跨中集中力加载的方法,完成了1个足尺未加固RC梁和5个足尺加固RC梁的单调静载试验,研究U形钢板箍间距和预应力水平对加固RC梁受剪性能的影响。通过试验得到了试件的损伤发展过程、破坏形态、荷载-变形曲线以及钢板箍、钢筋和混凝土的应变曲线。研究表明：采用U形预应力钢板箍可有效提高既有T形截面RC梁的斜截面受剪承载力,试件受剪承载力随钢板箍间距的减小而提高,最大提高幅度可达46.1%。当钢板箍间距小于400mm时,加密钢板箍对试件受剪承载力的提高作用逐渐减弱。钢板箍预应力水平在0.35以上时,进一步提高预应力水平对试件受剪承载力无明显影响。提出了U形预应力钢板箍加固T形截面RC梁受剪承载力的计算式,计算结果与试验结果吻合良好,可为既有T形截面RC梁的加固设计提供参考。     

荷载与海水环境耦合作用下钢筋混凝土梁的抗弯性能研究

通过对普通钢筋混凝土梁进行前期加载和海水干湿循环试验，使试验梁发生接近实际结构的机械与钢筋锈蚀耦合损伤，并对耦合损伤试验梁进行了抗弯加载试验。结果表明：耦合损伤梁的破坏形态均为适筋破坏；损伤度越高，耦合损伤试验梁的钢筋屈服越早，裂缝发展及顶部混凝土破坏过程相对越快，其屈服荷载、抗弯承载力、刚度退化也越明显；随着荷载的增加，耦合损伤试验梁的刚度退化速度和幅度也越明显。结合耦合损伤梁试验数据，对普通梁抗弯承载力、刚度理论计算公式的相关参数进行了拟合修正，推导出了耦合损伤试验梁的抗弯承载力和刚度计算公式。     

复材加固受损混凝土梁的干湿循环耐久性能研究

纤维复材的加固技术正越来越多地被用来修复受损钢筋混凝土(RC)桥梁。而在南方湿热环境下,胶黏剂的性能退化及氯离子对RC梁的侵蚀作用,将对被修复桥梁的耐久性产生不利影响。为此对干湿循环下碳纤维布加固受损RC梁的抗弯承载力及氯离子的扩散情况进行研究。干湿循环加速老化试验包括3个月和6个月两种工况,一次干湿循环为24 h,包括湿环境(3.5%盐水浸泡)10 h和干环境(40℃热风)14 h。试验结果表明:干湿循环略为减小了加固梁的刚度,导致了混凝土与碳纤维布黏结界面的退化;干湿循环前3个月,加固梁的承载能力有明显降低,而后逐步稳定;受损RC梁裂缝附近的氯离子含量远高于其他部分;碳纤维布加固减缓了氯离子由梁底对RC梁的侵蚀,对带裂缝工作的受损梁有较好的保护作用。     

缓黏结预应力混凝土梁耐久性能试验研究#br#

为研究缓黏结预应力混凝土梁在长期荷载与腐蚀共同作用下的耐久性能,文章进行了14根缓黏结预应力混凝土梁及普通混凝土梁在荷载与氯盐干湿循环共同作用下的侵蚀试验,总结了荷载比、预应力度、干湿循环时间对不同受力部位的氯离子浓度沿深度分布和钢筋锈蚀的影响规律,以及荷载比和干湿循环时间对氯离子输运速度的影响规律。结果表明：在混凝土梁中施加预应力能有效减缓氯离子的渗透速度,增强构件的抗氯盐腐蚀能力;相同深度处的氯离子浓度随荷载比的增大而增大、干湿循环时间的增加而增大、与跨中距离的减小而增大;缓黏结预应力混凝土氯离子扩散系数与荷载比之间呈指数函数关系;荷载作用加速了钢筋锈蚀的进程;在裂缝控制等级相同的情况下,承担更大荷载比的缓黏结预应力混凝土梁的钢筋锈蚀程度与无预应力梁相当,体现出更佳的耐久性能。     

箍筋环扣连接叠合梁受剪性能与数值模拟研究

为解决现有装配式混凝土叠合梁在施工现场安装纵筋困难问题,设计一种箍筋环扣连接的新型装配式混凝土叠合梁.为进一步研究搭接箍筋对叠合梁受剪性能的影响,设计制作2组6个箍筋环扣连接预制混凝土叠合梁试件进行单调静力加载试验,分析其破坏形式、荷载-挠度曲线及混凝土应变和钢筋应力等,探讨试件剪跨比、箍筋间距等参数对叠合梁受剪承载力...     

静载与钢筋锈蚀共同作用对再生混凝土梁受弯性能影响

为研究静载与钢筋锈蚀共同作用下再生混凝土梁的受弯性能,考虑3种再生粗骨料取代率（0、50%、100%）及4种静载水平（0、0.2Mu1、0.4Mu1、0.6Mu1,Mu1为对比梁的受弯承载力）的组合,共设计了9根再生混凝土梁进行加速锈蚀试验与静力加载试验。试验结果表明：当再生粗骨料取代率由0%增加到100%时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了12.1%和9.5%;对于再生粗骨料取代率为50%的锈蚀梁,当静载水平由0增加到0.6Mu1时,纵向受拉钢筋最大质量损失率与平均质量损失率分别增大了43.5%和60.6%,加载破坏时梁受拉裂缝数量减少了21.4%,梁底面受拉裂缝平均间距增大了29.8%,梁屈服荷载与极限荷载分别降低了13.8%和10.4%,屈服挠度与极限挠度分别降低了17.0%和21.2%;当纵向受拉钢筋质量损失率低于7%时,其与周围再生混凝土之间能保持有效黏结,锈蚀再生混凝土梁加载时发生弯曲破坏;锈蚀再生混凝土梁的承载力随再生粗骨料取代率的增加而降低,而跨中挠度随再生粗骨料取代率的增加而增大,但总体上变化幅度不大;正常使用荷载范围内,平截面假定适用于未锈蚀与锈蚀再生混凝土梁。     

弯曲荷载及酸-碱干湿循环耦合作用下钢筋混凝土梁的抗弯性能研究

为了得到养殖场环境下混凝土结构抗弯性能的影响规律,通过模拟真实养殖场环境,以腐蚀环境类型、腐蚀循环时间和初始裂缝宽度作为变量,开展弯曲荷载及酸-碱干湿循环耦合作用下钢筋混凝土(RC)梁的抗弯性能试验研究。通过四点弯曲试验得到试验现象、裂缝分布情况和荷载-跨中挠度曲线,对比分析得到各试验变量对抗弯性能的影响规律。研究结果表明：所有试件都呈延性破坏;酸性干湿循环对试件极限承载能力有一定增强,但削弱了其变形能力,碱性干湿循环对试件抗弯能力的影响不大,酸-碱干湿循环轻微降低了试件的极限荷载,但较大降低了试件的变形能力;初始裂缝的存在对试件屈服荷载和极限荷载有一定降低,对试件的变形能力有一定影响;酸-碱干湿循环时间的增长降低了试件的变形能力,并对45 mm保护层厚度试件的刚度和变形能力影响较大。     

氯盐干湿循环次数对TRC加固RC柱抗震性能影响

为了研究在侵蚀环境下纤维编织网增强混凝土(textile reinforced concrete,TRC)加固RC柱的抗震性能,设计制作了9根钢筋混凝土方柱,其中,3根为对比柱,其余6根为TRC加固柱。采用时控开关控制的水泵定时抽水的方式对水槽内的全部试件进行氯盐干湿循环试验。氯盐干湿循环完成后,对9根试件进行了低周往复加载试验,分析了不同氯盐干湿循环次数对TRC加固柱抗震性能的影响。结果表明:在氯盐干湿循环下,TRC加固能够限制裂缝的发展,提高试件的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载,增大加固试件屈服前的刚度,延缓屈服后的刚度退化,提高加固试件的变形能力和耗能能力;氯盐干湿循环会降低TRC的力学性能;氯盐干湿循环对加固试件的开裂荷载影响不大,但随着氯盐干湿循环次数的增加,加固试件的屈服荷载和峰值荷载减小,耗能能力降低,位移延性系数先增大后减小再增大,在试件屈服前后,刚度退化速率变化规律与位移延性系数相同,但到了位移加载后期,氯盐干湿循环次数对试件刚度退化无明显影响。因此,随着氯盐干湿循环次数的增加,TRC加固RC柱的整体抗震性能有一定程度降低。     

海水干湿循环下裂缝宽度对钢筋混凝土柱耐久性的影响

<正>常使用条件下,裂缝在钢筋混凝土(RC)结构中不可避免,沿海地区的RC结构裂缝使氯离子更容易浸入混凝土腐蚀钢筋,严重影响结构耐久性。在试验室模拟沿海地区环境,对不同宽度的初始裂缝(裂缝宽度w分别为0、0.07、0.1、0.14 mm)的RC柱试件进行100次海水干湿循环侵蚀后,测试其受拉侧保护层混凝土不同深度范围(0~10、10~20、20~30 mm)的氯离子含量,计算出表观扩散系数(Dw),并对构件寿命进行了预测。结果表明:与无裂缝柱相比,当裂缝宽度w0.1 mm时,氯离子含量差别不大;当0.1 mm≤w≤0.14 mm时,0~10 mm深的氯离子含量略有增加,10~30 mm深的氯离子含量明显增大,达到无裂缝柱的1.79~3.12倍。当w0.1 mm时,Dw随w增大缓慢增长;当0.1 mm≤w≤0.14 mm时,Dw增长迅速,达到无裂缝柱的3~5倍。提出基于裂缝宽度w的修正表观扩散系数Dw及其计算式,计算式计算结果与试验结果吻合良好。随w增大,计算寿命明显缩短,当裂缝宽度w≥0.13 mm时,较无裂缝区缩短80%以上。     

干湿循环条件下氯离子对钢筋混凝土材料的影响研究

采用室内人工气候环境箱模拟干湿循环作用,以研究氯离子侵蚀对钢筋混凝土材料性能变化的影响。沿氯离子侵蚀方向,在混凝土内部不同深度以及试件侧壁不同高度处,进行取样分析氯离子含量。结果表明:沿侵蚀方向,距表层一定深度处氯离子含量有一峰值。随着混凝土试件侧壁高度的下降,氯离子含量逐渐增大。在钢筋锈蚀率较低情况下,锈蚀率与钢筋-混凝土界面处的氯离子浓度成线性关系,可由此推算临界氯离子浓度。