钢筋均匀锈胀开裂过程的弹塑性分析

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的重要因素,混凝土保护层锈胀开裂是危及结构安全的临界点。建立钢筋均匀锈胀扩孔模型对钢筋均匀锈胀过程进行弹性及弹塑性变形分析,并根据保护层锈胀开裂时刻的锈胀力得出锈胀开裂时刻的钢筋锈蚀深度计算式,计算得到的理论值与试验结果吻合较好,对锈胀力和临界钢筋锈蚀率进行影响因素分析,可为混凝土结构耐久性设计及寿命预测提供参考。     

钢筋锈蚀层分布和钢筋锈胀力计算模型研究

预测混凝土内钢筋的锈胀开裂是研究混凝土结构耐久性失效的一个重要问题。由于缺乏对混凝土内钢筋锈蚀量分布规律的深入研究,目前在进行混凝土内钢筋锈胀效应分析时,基本上采用钢筋锈蚀量与锈胀力沿钢筋环向均匀分布的假定。通过对锈蚀钢筋混凝土黏结界面的视频显微观测,分析自然环境条件下混凝土中钢筋的表面锈蚀特征,确定钢筋表面的锈蚀层厚度分布轮廓。并采用光面钢筋作为研究对象,建立了钢筋不均匀锈蚀的动态轮廓线模型。     

基于钢筋锈损截面面积的锈胀裂缝宽度计算模型

通过锈胀裂缝宽度预测混凝土结构中钢筋锈蚀程度是一种实用的非破损检测方法。然而,针对此问题的研究采用的方法不一、参数各异,所得的结论和所建立的计算模型之间也存在较大分歧。针对大量相关研究成果进行综合分析发现,锈胀裂缝的发展与局部区域内锈蚀产物的绝对生成量之间存在直接关系,锈胀裂缝宽度随着平均锈损截面面积的增大近似成线性增大,混凝土保护层厚度和钢筋直径对其无明显影响。通过锈蚀钢筋的三维扫描建立虚拟模型,建立区段最大截面锈蚀率与平均锈蚀率的转换关系。在此基础上综合已有自然锈蚀数据,建立了基于钢筋平均锈损截面面积的锈胀裂缝宽度计算公式,可对实际工程锈胀混凝土构件中的钢筋锈蚀程度给出合理估测。     

锈蚀钢筋混凝土保护层锈胀开裂时间的预测模型

由钢筋锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂是混凝土结构耐久性极限状态的重要标志,是决定结构使用寿命的重要因素。以钢筋均匀锈蚀为前提,考虑锈蚀产物的变形特性以及锈胀裂缝开展过程中锈蚀产物进入裂缝的实际情况,借助弹性力学和Faraday腐蚀定律,建立混凝土保护层锈胀开裂时刻的钢筋锈蚀率以及锈胀开裂时间计算公式。针对影响混凝土保护层锈胀开裂时间各主要因素的分析表明,增大钢筋的混凝土保护层厚度、减小钢筋直径、提高混凝土强度以及控制锈蚀产物的体积膨胀率都有利于混凝土结构耐久性的提高。与已有试验结果的对比分析可知,对于加速锈蚀和长期锈蚀情况,计算公式的预测结果均较为理想,可用于由钢筋均匀锈蚀引起的混凝土保护层锈胀开裂时间的预测分析。     

二维钢筋混凝土氯离子作用锈胀开裂数值模拟方法

在环境氯离子作用下混凝土构件因钢筋锈胀产生开裂,导致结构耐久性退化。为模拟并研究这一过程,基于经典Fick定律建立了考虑温湿度、水灰比、氯离子浓度等的多因素氯离子扩散数值模拟方法。针对混凝土锈胀开裂,提出了基于二维格构式模型的钢筋混凝土锈胀开裂模拟方法,并建立了自由网格模型与格构式模型之间的钢筋表面锈胀节点力转换方法。基于上述方法针对某钢筋混凝土自然锈蚀试验进行数值模拟,与试验结果对比并验证本方法的可行性。最后,基于提出的方法研究钢筋位置、混凝土保护层厚度、钢筋直径对钢筋锈蚀及混凝土保护层锈胀裂缝宽度的影响。研究结果表明;角区钢筋锈蚀均大于边区钢筋;混凝土保护层厚度越大,钢筋锈蚀增长越缓慢;混凝土保护层裂缝宽度随钢筋直径增大而增加。     

基于锈胀裂缝宽度的钢筋锈蚀深度计算模型

钢筋锈蚀深度反映了钢筋的锈蚀程度,其数值对混凝土结构的耐久性评估具有重要意义。混凝土锈胀裂缝宽度容易检测,且与钢筋锈蚀深度具有一定的关系。首先对现有钢筋混凝土结构锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀深度之间的模型进行了总结,并将各关系式中的常数系数用待定系数替代,结合检测数据进行多元非线性拟合,根据所得可决系数比较分析了各模型的准确性、合理性及产生差异的原因。在此基础上以可决系数最高的模型为参考,结合临界钢筋锈蚀深度研究成果,提出与锈胀裂缝宽度有关的钢筋锈蚀深度计算模型,所得模型与实际检测数据吻合较好。相关成果可为钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀程度预测、耐久性评估和维护提供参考。     

混凝土保护层锈胀开裂条件的弹性力学分析

混凝土中钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性研究的重要内容,研究混凝土中的钢筋锈蚀,并建立混凝土保护层锈胀开裂时钢筋锈蚀量估计模型,是分析现有结构性能退化及耐久性评估的关键工作,对于准确预测结构的使用寿命与剩余寿命具有十分重要的意义.采用弹性力学分析方法,对混凝土保护层锈胀开裂全过程进行了建模,借助一些合理的假设,得到了混凝土保护层锈胀开裂条件的理论计算公式,该公式不仅可以应用普通混凝土结构,也可应用于其他类型混凝土结构.最后并对公式进行了验证,表明理论计算公式具有较好的实用性.     

CRTSⅠ型板式无砟轨道轨道板与CA砂浆离缝维修技术

随着我国客运专线的快速发展,CRTSⅠ型板式无砟轨道作为无砟轨道结构型式中的一种,已经大批量铺设并投入运营中;运营一段时间后,CRTSⅠ型板式无砟轨道段出现轨道板与CA砂浆离缝、轨道板掉块、轨道板封锚松动脱落等情况,如果不进行处理,在列车运行时轨道板的振动以及钢筋锈蚀情况的加重,会影响到轨道板的使用寿命,严重时,会影响到行车安全。本文针对CRTSⅠ型板式无砟轨道轨道板与CA砂浆离缝的问题,对CRTSⅠ型板式无砟轨道轨道板与CA砂浆离缝维修技术进行阐述。     

钢筋混凝土锈蚀开裂及裂缝扩展研究现状

钢筋锈蚀是影响混凝土结构耐久性的主要因素,钢筋锈蚀发展到一定程度,混凝土保护层锈胀开裂,裂缝不断扩展。介绍了钢筋锈蚀机理、钢筋锈胀开裂及裂缝扩展研究的现状和主要研究内容。包括钢筋锈胀力、钢筋锈蚀率、锈胀裂缝宽度的扩展、锈胀扩展的计算机模拟。最后通过对研究现状的分析总结出钢筋锈胀开裂及裂缝扩展方面的研究展望。     

基于钢筋锈蚀混凝土耐久性使用寿命预计的评述

建立准确有效的混凝土耐久性使用寿命预计方法是研究钢筋混凝土结构耐久性的最终目标.本文较为系统地总结和评述了近些年来基于钢筋锈蚀的混凝土耐久性使用寿命预计的研究进展,包括碳化及氯盐侵蚀下钢筋脱钝使用寿命Ti、混凝土锈胀开裂使用寿命Tc、基于锈胀裂缝宽度或钢筋锈蚀量达到限值的使用寿命Tf;并提出了其中需要进一步研究的问题,包括:给定环境和使用要求下混凝土结构耐久性失效极限状态的确定、工程应用性较强的混凝土耐久性退化规律模型的建立,以及人工气候与自然环境条件下混凝土耐久性能退化规律的相关性研究等.     

Effizienzsteigerung von Textilbeton durch Einsatz textiler Bewehrungen nach dem erweiterten Nähwirkverfahren

Textilbeton ist ein neuer, effektiver und sehr innovativer Baustoff zur Verstärkung von Tragwerken. Im Rahmen der laufenden Forschung stehen die weitere Verbesserung des Verstärkungsverfahrens und die stetige Weiterentwicklung der Faser‐Matrix Kombination im Mittelpunkt der Untersuchungen. Aufgrund der hohen Garnzugfestigkeiten sind bei Verwendung textiler Bewehrungen aus Carbon sehr effektive Verstärkungen herstellbar. Bei ungünstiger Konfiguration der textilen Bewehrungen können jedoch verbund‐ und festigkeitsschädigende Rissbildungen innerhalb zugbeanspruchter Textilbetonbauteile auftreten. Diese Rissbildungseffekte werden in Abhängigkeit von der Belastung maßgeblich durch die wirkenden Verbundkräfte und die verarbeitungsbedingte Garnwelligkeit beeinflusst. Dabei ist die Gefahr eines Verbundversagens durch Delamination besonders in den Bereichen der Lasteinleitung in die textile Bewehrung, wie z. B. Endverankerungen und Übergreifungsstößen, kritisch. Dies führt zu einer Reduzierung der nutzbaren Zugtragfähigkeit der textilen Bewehrung im Gesamtbauteil. Um die Effizienz der textilen Bewehrung zu erhöhen, wurde daher ein verbessertes Textilherstellungsverfahren auf Basis der Nähwirktechnik entwickelt. Dadurch wird die ungünstig wirkende Garnwelligkeit deutlich reduziert. Der vorliegende Aufsatz beschreibt vergleichende Untersuchungen der Verbund‐ und Festigkeitseigenschaften zugbeanspruchter Textilbetonbauteile. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Entwicklung des erweiterten Nähwirkprozesses ein maßgeblicher Schritt im Hinblick auf eine weitere Verbesserung der Eigenschaften des Textilbetons erreicht werden konnte. Efficiency Increase of Textile Reinforced Concrete by Use of Textile Reinforcements from the Extended Warp Knitting Process The composite material textile reinforced concrete (TRC) is a new, effective and very innovative method for the strengthening of load bearing structures. Apart from further improvements to the strengthening methods, a continual further development of the fibre‐matrix combination is at the centre of ongoing research. Due to the high tensile strengths of textile reinforcements made of carbon, it enables very effective strengthening of concrete constructions. However, if the textile fabrics are unfavourably configured, bond and strength damaging crack formations within TRC members can occur. Depending on the load, these crack formation effects are substantially influenced by the bond and the size of yarn undulation, which depends on the processing of the fabric. The danger of bond failure by delamination, which particularly occurs in areas of concentrated load introduction into the textile reinforcement, such as final anchorages and overlaps, is especially critical. It results in a reduction of the usable tensile load bearing capacity in the entire member. For this reason, an improved textile manufacturing method based on warp knitting technology was developed. By means of this method, yarn undulation can be reduced considerably. The article on hand describes comparative examinations of the bond and strength properties of tensile loaded TRC elements. The results show that the development of the extended warp knitting process was a substantial step toward a further improvement of the properties of TRC.